不良地质隧道施工技术

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【摘要】随着我国经济平稳快速地发展，交通、能源、资源等方面的基础设施建设将作为国家发展战略的重点，交通工程正在如火如茶地进行。工程建设过程中经常遇到的突出问题之一就是隧道施工过程中地质灾害的预防与处理。本文主要介绍了隧道洞口不良地质段的施工技术，隧道坍塌的预防和处理措施，总结了隧道洞口不良地段施工的一些体会。

【关键词】 不良地质 隧道 施工技术 坍塌

中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：

隧道洞口段一般为浅埋段，地质条件差，线路选线时一般尽量避免穿越不良地质地段，但近年来，随着国内公路、铁路交通的大力发展，速度目标值的提高，对线路线型条件的顺直性要求不断提高，使隧道洞口对不良地质的回避愈加刚难。而不良地质段洞口施工过程中极易发生坍塌，往往会影响制约隧道能否顺利进洞。

l洞口不良地质的类型

l.l埋深较浅，地层软弱，如洞口多处于粘土、砂土、块石土、软质岩和堆积、滑坡体等不良地质地层中。如京珠高速公路砒霜坳隧道右线出口处于浅埋软弱恫岩段，开挖后变形严重。

1.2洞口处于地形狭窄的沟谷低凹或悬崖陡壁下，或排水条件困难，或受崩塌、岩堆、危岩落石、泥石流等威胁，如景婺黄高速公路洪家坞隧道进出洞口位于冲沟地。尤其是出洞口坡陡、坡长，雨季易降水集中，给雨季施工成了极大的困难。

2洞口不良地质的处理对策

2.1地表预加固

洞口为软弱地层，浅埋段长，开挖历极易失稳，特别是隧道断面大时，若仅通过洞口处理，则施工较为困难，施下风险较大，因此宜考虑地表预加固处理，如通过地表注浆、高压旋喷等预加固措施对洞口软弱地层进行地质改良。对于洞口堆积、滑坡体以及偏压地段，一般除进行卸载减压外，多通过设置地表预加固桩来实现约束。

2.2强化支护措施进洞

穿越软弱地层等不良地质段时，在采取必要的地表预加固措施的同时，还应重视对洞内支护措施的强化处理；而对隧道断面较小(跨度小于8 m)，则可以直接采取强化支护措施进洞。采取的强化支护手段有长管棚技术、超前导管注浆技术、强化系统支护体系等。

3.不良地质地段施工方案

不良地质地层包括低强度的软弱岩层、地质构造发育的结构松散地层、非岩性粘土和粒状土地层、高地应力地层、富水地层中地下水活动强烈的地段等。隧道施工对地质的变化非常敏感，处理不当，则可能导致坍方，影响施工目标的实现。寻求既快速又稳妥的不良地质地段的施工技术，成为全隧道快速施工目标实现的关键。

3.1膨胀性围岩

3.1.1膨胀性嘲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

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：

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同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。

3.1.3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。

3.3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人量涌人隧道，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，岩层的稳定程度和地下水流情况等，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。在杳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。

4坍塌的预防及处理措施

在地质不良段修筑隧道，遇到洞顶围岩下塌、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重情况，这些现象在施工中被称为塌方。塌方威胁人身安全、延误工期、围岩更不稳定，在施工中应加以预防，发生塌方需及时准确处理，以减少塌方带来的危害。

4.1塌方的原因及预防

塌方一般是地质不良、设计定位不当、施工方法不正确等原因引起的。地质条件是造成塌方的基本因素，穿越断裂褶皱带或穿越严重风化破碎带、堆积层等，容易产生塌方。水的渗透、软化、、压力、张力作用也是重要因素。但因对现场情况了解不够、选择施工技术和施工方法不当，则是引起塌方的直接原因。

对塌方应以预防为主。首先应做好现场水文地质、气候条件、施工场地周边环境等信息资料的收集工作；在施工前要仔细核对设计文件；对可能发生的突发事件进行预测，并在施工过程中采取相应的预防措施。塌方前会出现下列现象：围岩中突然出水或水压突然变大；支撑压坏或变形加大；裂隙水由浊变清，水量加大；边墙内拱等，在施工中应加强观察分析。

4.2坍塌的处理

发生塌方后，应迅速加固前后影响段，以防塌方范围扩大。小塌方较容易支护与回填，以清为主；大塌方情况较复杂，一般隧道衬砌后需要回填，因此一般暂不清除衬砌断面线以外的塌方，为了保护塌体上部的围岩，应采取先护后挖，谨慎施工、稳妥前进的方法。

5结论

在对洞口不良地质处理工程之前，应进行详细的地质调查，如隧道洞口处于大规模危岩落石、岩堆、活动滑坡、泥石流等重大不良地质段时，应结合技术经济比较尽量进行线路绕避，以免耗费大量的工程投入后，仍对运营安全造成隐患。

施工中能否安全、顺利地穿越隧道洞口不良地质段，受很多综合因素的影晌。施工前应根据现场实际情况对设计和施工方案进行调整，同时针对可能突发的情况做好必要的准备，并在施工中采取有针对性的措施，才能保证施工顺利通过。

参考文献：

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