不良地质地段隧道施工

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摘 要：不良地质地段是指滑坡、崩坍、岩堆、偏压地层、岩溶、高应力、高强度地层、松散地层、软土地段等不利于隧道工程施工的不良地质环境。本文结合实际案例，综合论述了不良地质地段隧道的施工以及各种常见的隧道内地质灾害的处治。

关键词：不良地质地段 分离式隧道

1.工程概况

1.1项目概况与基本地质状况

康细隧道属于厦蓉高速榕江格龙至都匀段公路项目第BT12/13合同段，项目位于贵州省都匀市三都县，其中BT12合同段由我公司承建，BT13合同段由中铁集团承建。康细沟隧道起讫桩号为：左洞ZK157+623-ZK158+434，长811米，其中BT12合同段长377米；右洞YK157+623-YK158+124，长801米，BT12合同段长377米。隧道进口位于圆曲线上，洞内最大纵坡为3.9%。隧址区分布的地层有第四系全新统坡积（Q4dl+el）亚粘土、滑坡松散堆积物（Q4del）碎石土及震旦系灯影组（Z2d）页岩，局部夹白云岩；南沱岩组（Zln）砂岩，局部夹含砂砾岩。公路等级为高速公路，设计行车速度100km/h，隧道建筑限界净宽：10.75m，限界净高：5.0m。

该隧道所处地段地质条件较差，在施工过程中多次出现岩溶、涌水及小范围坍方等地质灾害。

2.总体施工方案与主要工序

2.1总体方案

本隧道采用新奥法施工，开挖出碴用于路基填方(K157+535~K157+623)。开挖、出碴、初期支护与二次衬砌砼顺序平行作业，最后施作洞内装饰。施工中进行超前地质预报，采用先进的量测探测技术对围岩提前做出判断，拟定相应的施工方案。施工过程中加强监测，及时处理分析数据，修正支护参数。

2.2主要施工工序

主要施工工序：隧道施工的基本工艺流程为布设施工测量控制网测量放样洞门刷坡、防护截、排水超前支护洞身开挖通风、排烟初喷监控量测出碴完成初期支护仰拱填充边墙基础初期支护变形量测稳定防水层二次衬砌洞内装饰。

3.不良地质地段施工方案

3.1膨胀性围岩

3.1.1膨胀性围岩具有湿涨干缩往复变形和潜在应力特性。干燥的土质膨胀性岩层，岩质较硬，易脆裂，具有明显的水平和垂直张开裂隙，在被水浸湿后，裂隙回缩变窄或闭合，强度迅速降低。一般会产生围岩普通开裂、坑道下沉、围岩膨胀突出和坍塌、隧道底部隆起、衬砌变形和破坏等形式的危害。

3.1.2施工要点及注意事项

(1)开挖前调查不良地质段的特性和规模，并参考其他类似情况的工程实例，认真实施设计文件所提出的技术要求。在施工过程中，对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。对地下水探明其分布范围及规律，了解地下水对隧道施工的影响程度，以便根据围岩动态采取相应的施工措施;

(2)施工方法:

①采用短台阶法或中央导坑法开挖，紧跟开挖尽快对围岩施加约束，采用锚喷构筑法施工及钢拱架联合支护;膨胀压力很大时，可在隧道底部打设锚杆，也可在隧道顶部一定范围内打人斜向超前锚杆或小导管，形成闭合环。斜向锚杆的外斜角度、杆长、间距、范围等按设计或隧道施工技术规范设定。

②喷射混凝土宜采用钢纤维混凝土，以提高喷层的抗拉和抗剪能力。衬砌的顶部和侧墙宜同时施工，仰拱应尽早完成。

2.3施工注意事项

(1)在膨胀性岩层中施工要特别注意防排水工作，避免水漫流;应设置排水管道或浆砌片石边沟;

(2)不要向开挖面洒水，以保持围岩干燥;

(3)由于膨胀性围岩隧道，不论采取什么类型、形状的支护，如果处于非闭合状态，则难以产生足够的承载力，所以采用喷射混凝土、锚喷混凝土、钢拱架联合支护均应尽可能使其在平挖面周边壁上迅速闭合，以约束围岩变形，并要使衬砌尽早形成封闭式结构。

3.2黄土地段隧道的施工

3.2.1黄土受水浸湿后，会呈不同程度的湿陷性，会突然发生下沉现象，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，如支护措施满足不了变化后的情况，极易造成坍塌。

3.2.2对因构造节理切割而形成的不稳定部位，在施工时重点注意加强支护，防止坍塌;黄土围岩开挖后不能暴露时间过长，否则围岩周壁风化至内部，围岩松弛会加快，进而造成塌方。因此宜采用复合式衬砌，在开挖时少扰动，开挖后及时喷射混凝土，并以锚杆、钢筋网和拱架支撑作为初期支护，快速形成严密的支护体系。必要时还可采用超前锚杆、管棚预支护加固围岩。在初期支护基本稳固后，进行永久支护的施工，并要求衬砌背后尤其是拱顶回填要密实;做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水侵蚀洞体周围，造成土体坍塌。

3.3溶洞地段隧道的施工

3.3.1当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞位于隧道底部，充填物松软，隧道基底难于处理;有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌;有时遇到大的水囊和暗河，岩溶水或泥砂夹水会大量涌人隧道，当含水充填物不断涌人坑道时，甚至会发生地表开裂下沉，山体压力剧增;有的溶洞、暗河迂回交错，错综复杂，范围宽广，处理起来十分困难。

3.3.2隧道遇到溶洞的施工措施隧道在溶洞地段施工时，应根据设计文件有关资料和现场实际，查明溶洞的分布范围、类型情况(包括大小、有无水，溶洞是否在发育中，以及有无充填物等)，岩层的稳定程度和地下水流情况(有无长期补给来源、雨季水量有无增长)等，从而根据不同情况采取以下几种方法进行处理。

(1)引排水:①当暗河和溶洞有水时，宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道的位置关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施宣泄水流，或开凿水洞，将水排除洞外。②当水流的位置在隧道的上方或高于隧道时，应开凿引水斜洞或引水槽，将水位降低到隧道底部以下，再行引排。

(2)堵填:①对已停止发育、径跨较小、无水的溶洞，可根据其与隧道的相交位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石等予以回填封闭，并根据地质情况决定是否需要加深边墙基础;②对拱以上的空溶洞，可视溶洞岩石破碎程度采用锚喷支护加固，或加设护拱及拱顶回填的办法进行处理。

（3)跨越，当溶洞较大较深的时候，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座应置于稳固可靠的基岩上。

3.3.3溶岩地段隧道施工注意事项

(1)施工前应对地表进行详细勘查，注意岩溶状态，根据地质报告估计可能遇到溶洞的施工地段;

(2)了解地表水、出水地点的情况，并对地表水进行必要的处理，以防止地表水下渗;

(3)当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接;

(4)当在下坡地段遇到溶洞时，应准备足够数量的排水设施，具体数量可根据前面探明的溶洞大小来确定;

(5)施工中要注意检查溶洞顶板，及时处理危石。当溶洞较大较高时，应设置施工防护架和钢筋防护网;

(6)在溶蚀地段的爆破作业，应尽量做到多打眼、打浅眼，并控制药量，实行弱爆破、短进尺的施工指导方针;

(7)在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护法施工。如充填物极为松散的砾、块石堆积或有水，可于开挖前采取预注浆加固;

(8)处理情况复杂的溶洞，要根据现场具体情况制定安全措施，以确保施工安全。

4结论

隧道地质复杂多变，对于不良和特殊地质地段的隧道施工除按常规进行外，还需要一些特殊的加固措施和施工方法，而这些方法，常用的也就是超前支护，锚喷施工和预加固等。同时在施工过程中需加强监控与量测，及时根据现场情况调整施工方案。在施工方案的选择上以“短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”为总体指导原则，从而安全、保质、高效的进行施工。

参考文献

[1] 《公路工程技术标准》（JTJ B01-2003）

[2] 《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）

[3]《锚杆喷射混凝土技护技术规范》GB50086-2001.

[4]《不良和特殊地质地段隧道施工》.李飞.2006.