复杂地质条件下隧道施工安全和保障技术

本书论述了隧道不良地质体及其引起的地质灾害、隧道地质超前预报综合技术、隧道施工中不良地质体的评价策略和评价方法、隧道施工中不良地质预警及保障体系、隧道不良地质体及地质灾害处治措施数据库管理系统。详细介绍了隧道工程台阶法施工时的合理台阶长度、隧道二衬合理支护时机的确定方法、隧道围岩变形预警指标及保障措施、隧道不良地质体对隧道施工的影响等隧道施工工艺中的关鍵技术，以及隧道施工灾害应急预案。
本书密切结合工程实际，主要内容来自广东省交通厅科研项目"复杂地质条件下隧道施工安全保障技术研究"研究成果，反映了该领域的近期新研究成果和技术进展，可供从事隧道工程设计、施工、科研、监理和建设管理的技术人员和高校师生参考。

第一章绪论
第二章广梧高速公路隧道工程概况
第一节地理和地质概况
第二节隧道设计
第三章隧道不良地质体的超前预报方法
第一节概述
第二节隧道地质超前预报的主要物探方法
第三节隧道地质超前综合预报方法
第四节隧道工程中不良地质的评定方法
第五节隧道不良地质及地质灾害处治措施数据库管理系统
第六节工程应用
第四章隧道施工关键工艺参数
第一节概述
第二节隧道台阶法施工的合理台阶长度
第三节隧道二衬合理支护时机
第四节围岩变形预警指标及预警体系
第五章不良地质体对隧道施工的影晌及预警体系
第一节隧道施工中的不良地质与地质灾害
第二节不良地质体对洞口边坡稳定性的影响
第三节断层破碎带对隧道稳定性的影响
第四节岩溶对隧道稳定性的影响
第五节隧道施工中不良地质体预警体系
第六章隧道施工灾害应急预案
第一节概述
第二节应急策划
第三节应急准备
第四节应急响应程序
第五节恢复生产及应急抢险总结
第六节隧道施工主要灾害的应急预案
后记
附录A公路隧道施工二衬及仰拱合理支护时机确定指南
A1总则
A2支护时机的确定准则及方法
A3二衬合理支护时机的确定
A4爆破控制措施
附录B复杂地质条件下隧道施工不良地质及地质灾害处治技术指南
B1删
B2不良地质段的开挖方案和预支护措施
B3隧道穿越岩溶段的预处治技术
B4隧道穿越富水地层的预处治技术
B5隧道穿越断层破碎带的预处治技术
B6隧道穿越膨胀性围岩的预处治技术
B7隧道塌方的处治技术
附录C超前小导管和管棚设计与施工技术
C1一般规定
C2超前小导管的设计
C3超前小导管的施工
C4超前管棚的设计
C5超前管棚的施工
C6注意事项
附录D注浆设计与施工技术
D1一般规定
D2注浆堵水总体原则
D3注浆方式的选择
D4注浆材料的选择
D5注浆参数的确定
D6注桨施工
D7注浆效果评估
D8异常情况处理
参考文献

    靠前章绪论
    广梧高速公路是国家重点公路规划(2001.12)第十五横向路线广东省汕尾至云南清水河的一段，其中的河口至平台段起点位于云浮市云城区河口镇，接广梧一期高速公路，终点位于郁南县平台镇古同村，与广西苍梧至郁南高速公路相连，起止桩号K36+867.301~K136+071.319，路线全长99.20km，有隧道18座，长约21km，占整个路线的21%。沿线地形陡峭，以山地、丘陵为主，约90%属山岭重丘区，且植被茂密。地质条件复杂，地质构造发育，有罗定一广宁断裂带、罗镜一云浮断裂带，区内褶皱构造十分发育，特别是在震旦系一志留系变质岩地区，褶皱构造更为发育。有岩溶、风化层较厚的花岗岩和层状的砂岩、泥岩及页岩。
    隧道穿越段地质条件复杂，勘察、设计和施工难度大、工期长。如茶林顶隧道通过地段，褶皱相对发育，在K73+010~K73+060遇断层F7破碎带，溶洞发育，岩体破碎，地表有泉水溢出。又如旗山顶隧道所遇岩石为志留系浅变质砂岩、粉砂岩，褶皱、断裂发育，构造相对复杂。石炭系、中泥盆系地层广泛分布可溶性灰岩，是产生岩溶等不良地质问题的主要地层。在潮湿地区，地下水能够充分补给，在岩石裂隙极其发育和裂隙交汇处为岩溶易发地区，可能出现岩溶塌陷、涌水、突水等地质灾害。
    为了有效避免或减少隧道施工中发生大规模的塌方、突水等地质灾害，以及为隧道施工中不良地质的处治提供技术指导，2007年7月广东广梧高速公路有限公司确定了"复杂地质条件下隧道施工安全保障技术研究"研究课题，并列入"广东省交通运输厅科技项目（2005-18）"。开展的主要研究工作有:广梧高速公路双凤至平台段隧道地质灾害的类型及分布特征研究、隧道施工关键工艺参数研究、不良地质体的准确超前预报技术及评价方法研究、隧道施工不良地质及地质灾害预警及保障体系研究、隧道施工灾害应急预案的研究、不良地质及地质灾害处治措施数据库管理系统开发。重点攻了不良地质灾害体的准确超前地质预报组合物探技术、隧道二衬和仰拱合理支护时机及其二衬及仰拱与掌子面的合理间距、隧道围岩变形预警指标的基准值等关键技术。
    课题的总体研究思路如图1-1所示，取得的主要创新性成果有：
    (1)提出了TSP法、地质雷达法或瞬变电磁法相结合的公路隧道超前地质预报组合物探技术和工程地质勘察成果、掌子面观察和物探相结合的公路隧道超前地质综合预报方法。梧广高速公路隧道的实践证明，这是适应于公路隧道的较准确且经济合理的超前地质预报方法。
    (2)提出了用地质雷达信号衰减程度和TSP中弹性波速预报隧道围岩级别的判定依据，并系统总结了地质雷达和TSP对典型不良地质的评价方法。
    (3)抢先发售提出了隧道台阶法施工的合理台阶长度和上下台阶留核心土法施工的核心土合理尺寸。
    (4)抢先发售从二衬支护时机和二衬及仰拱与掌子面的间距两方面确定各级别围岩中隧道二衬及其仰拱的合理支护时机，并提出了考虑各种影响因素的合理支护时机的具体取值或修正
    公式。……