浅谈隧道不良地质区段的施工技术
浅谈隧道不良地质与浅埋地段处理
４５ 开 挖 ０７ ｍ。 ．ｍ ．５
２ ｍ处 ， 因此洞 内小 导管 系统 预 注浆 极 其重 要 。（ ） １ 注浆 管 使用 的材料 及系 统设计 。超 前注 浆管采 用 ４ ２Ｘ３热轧无缝 钢管 ， 计长 度为 ４５ 钢 管周 壁 每 隔 １ｅ 设 ．ｍ， ５ｍ交 错布 眼 （ 眼 孔直 径 ６ ｍ一８ ｍ，问距 ＠＝ ．ｍ Ｘ３ ； ５中空周边 系 ｍ ｍ ０４ ｍ） 中２ 统 注浆 锚 杆 ，沿 拱 周边 系统 布 置 呈梅 花 型 ，纵横 向 间距
顶 至拱 脚 ， 孑 需 ４次 ～５次 注 完 ， 单 Ｌ 间断 ４ ｈ一５ ， ｈ 注浆 压
力 ≤２ ａ ｍＰ 。
四 、 工 设 计 施
根据确定 的处理方案 。先施工地表 预注浆 固定 山体 ， 然 后 在洞 内进行周 边预注 １ １ 泥砂浆 ， 打 １８×６大 管 ：水 并 ０ 棚 ， 后实施开挖 ， 最 二次衬砌 。在此说 明一 点 ， 以上单项 分别
鉴 于以上情况采用 以下处理方 案：
１向 地表 压 注 １ １ 泥 砂 浆 至 初 期 支护 顶 面 ２ 处 ， 浆 ． ：水 ｍ 注
浓度 ＞ ０ ｅ的水玻 璃 人 工搅 拌 ， 成 泥状 ） ５Ｂ 调 固结在 岩壁 上 ， 待 胶泥凝 固 到有 足够 的强 度（ｈ ４ ） 可做 压水试 验 。一 ２ ｈ就 切 正常后 ， 即开始 注浆 ； 注浆 时 ， 时观 测浆液上 升速度 。 随
内情 况及 钻 孔 串风 、 风情 况 ， 后 续 的 注浆 施 工提 供详 返 为 实的第 一手 资料 。二是 注浆 ： 注浆 顺序 采 用 “ 一序 、 先 后二 序、 三序 检查 ” 的原 则进 行 ， 当钻 孔终 孔 的同时 、 导 管至 下
不良地质条件下隧道施工关键技术
CHAPTER
03
不良地质条件下隧道施工的特 殊技术
软土地层隧道施工
总结词
软土地层隧道施工的关键在工面临较大的变形和坍塌风险。为了确保施工安全和隧道结构的稳定性，需要采取一系列 特殊技术措施，如超前支护、土体加固、隧道开挖方式的选择和控制等。
分类
主要包括软土、砂土、粘土、岩 石等，以及存在断层、破碎带、 地下水等特殊地质条件。
不良地质对隧道施工的影响
01
02
03
隧道结构变形
不良地质容易引起隧道结 构变形，影响隧道稳定性 。
施工难度增加
不良地质可能造成隧道施 工困难，如开挖困难、支 护结构不稳定等。
工程风险增加
不良地质条件下的隧道施 工存在较大工程风险，如 坍塌、涌水等。
某高地温地层隧道施工案例
总结词
高地温地层隧道施工需采取相应措施控制温度和预防 热害。
详细描述
在某高地温地层隧道施工过程中，施工单位采取了多 种措施来控制温度和预防热害。首先，加强了地温监 测和预警系统，及时发现和处理异常情况。其次，采 用了适当的制冷和通风措施，降低隧道内的温度和改 善工作环境。此外，还优化了施工工艺和材料选择， 以提高隧道的耐热性能和稳定性。
隧道施工监测技术
隧道施工监测技术是实现信息化施工的重要手段之一。通过实时监测围岩和支护 结构的变形、应力、位移等参数，可以及时发现和解决施工中的安全隐患，为优 化施工方案提供科学依据。
隧道施工监测过程中，应采用先进的监测仪器和设备，提高监测数据的准确性和 可靠性。同时，应加强监测数据的处理和分析工作，及时反馈监测结果，为施工 决策提供依据。
隧道支护技术
隧道支护技术是保证隧道施工安全和质量的重要措施之一 。在不良地质条件下，应采用适当的支护方法，如喷射混 凝土、锚杆、钢拱架等，以增强围岩的自承载能力，防止 隧道坍塌。
探讨隧道工程地质不良地段的施工技术
受拉 强度低 的缺 点和发挥 了混凝土受压强度高 的特点 。
２ ． ３预 应 力 混凝 土监 控
监控 技术 中还有 一项不可或缺 的工作 ，在 浇筑没 开始之 前在 ，结 构 内部埋 设应 力应变 片 ，在应变分 析仪 中，能准 确
的 读 出预 埋 应 变 片 的 编 号 、 应 变 大 小 和 温 度 。 高 铁 中采 用 的
以达到保护 混凝土不 变形 的 目的。另外 ，在拆 卸模板 的时候 也要对温度 有相应 的要求，控制 好拆模温度 。水泥材料 的特
性 是水泥越 细 ，产 生的热量就越 高 ，发热 的速 度越快 ，通过 对 这 个 经 验 的 了解 ， 就 可 以很 好 的 控 制 水 化 热 的影 响 ， 对 我 们的持续监控有着很大的帮助。 ２ ． ２张拉时对温度 的监控
是预制箱 梁可 以在 固定的时 间内测 出混凝土 内部 的温 度，温 度超 出了正常值的范围就要采取 相关 的处理 。 当高铁 中使用 悬臂浇筑 的方式 ，就必须 在每块混 凝土浇 筑前测 定预先埋 设应变片产 出的应变和 温度 ，作 为对 比，在 每块 完成浇筑后 ，再次对上述 的两个数值进 行测 定，根据计
含 量 。在 外 部 温 度 过 高 时 ，要 经 常 进 行 浇 水 养 护 。 在浇筑完成后 ， 要在新浇的混凝土表面铺上一层保护层，
监控 的方法 ，可 以有效 的控 制温度应 力，埋设应变 片是对监 控 起 到 了很 好 的效 果 。
３ ． 结 束语 高 铁 项 目建 设 如 火 如 荼 ， 保 证 箱 梁 的 坚 实 也 是 保 证 高 铁 安全 的重要 手段 。箱梁在 施工 中会 因温 度 的变 化产生一 定的
中图分 类号 ：Ｔ Ｕ ４ ７ １ ． ６ 文献标识号 ：Ａ 文章编号 ：２ ３ ０ ６ － １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ － ０ ０ ５ ４ — ２
浅析隧道洞口不良地质段的施工技术
Ｒ ｉ ａ ｒｕ ｎｉｅｒ ｇＧ ｏ ｐＣ ．Ｌｄ ， ｈ ｎｄ ， ｉ ｕ １０ １ Ｃ ｉａ ａｌ ｙＥｙ ａ Ｅ ｇ ｅ ｎ ｒｕ ｏ ｔ． Ｃ ｅ ｇ ｕ Ｓｃ ａ ６ ０ ３ ， ｈｎ ） ｗ ｎ ｎ ｉ ｈｎ
Ａｂｔａ ｔＲ ｓａ ｃ ｕ ｐ ｓｓ ｈ ｒ ｆｉｔ ｄ ｃｉ ｓ ａｅ ｇ ｅ ｏ ｔｅ ｃｎｔ ｃｉ ｅｈ ｏｏｙ ｏ ｕ ｎ ｌｐ ｒ ｌｉ ｓｒｃ ： ｅｅ ｒｈ ｐ ｒ ｏｅ ：Ｔ ｅ ｂ ｅ ｎｒ ｕ ｔ ｎ ｒ ｖｎ ｔ ｈ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｔ ｎ ｌ ｆｔｎ ｅ ｏｔ ｎ ｉ ｏ ｏ ｉ ｒ ｏ ｃ ｇ ａ
维普资讯
２０ ０ ７年 ８月 第 ８ （ １７ 期 总 ０）
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工程ຫໍສະໝຸດ 学报 Ａｕｇ ２ ７ ００
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摘要 ： 究目的： 研 简要介绍隧道洞 口不 良地质段 的施工 技术 ， 隧道坍塌 的预防和处 理措施 ， 总结隧 道洞 口不 良
地质段施工 的一些体会 。 研究方法 ： 过对洞 口不 良地质段地质条件的分析 ， 通 提出不同的施工方法并简要介绍其施工技 术特 点 ， 同
时对隧道坍塌 的危害及原 因进行简要分 析 ， 并提出相应 的预 防及处理措施 。
隧洞不良地质处理方案论文
隧洞不良地质处理方案论文隧洞是很多建筑工程中常见的一部分，例如高速公路、铁路、地铁等等。
但是在施工过程中，由于隧洞穿越的地质环境比较复杂，不同地区的隧洞施工也面临不同的困难和挑战。
尤其是在不良地质条件下，隧洞施工的难度更加高涨，需要探索出一些有效的处理方案来降低隧洞施工的风险和难度。
一、不良地质条件下的隧洞施工难点在不同的地理环境下，隧洞施工的难度和风险各异。
具体来讲，不良的地质条件会增加隧洞施工的难度和风险，这些情况包括但不限于：1. 岩层破碎、压裂：部分地区的岩石破碎、压裂现象比较严重，这会增加隧洞施工时岩石的塌方、崩落等风险；2. 水文地质条件：一些地区的地下水较为丰富，隧道施工时易发生渗水、冒水、涌水等现象，而且这些水有时还会携带沉积物等杂质，进而影响施工安全；3. 地震地貌条件：地震地貌条件较差的区域，因为地震震动和地表下塌陷等因素，往往令隧道施工时面临更高的地质灾害和风险；4. 软弱地基条件：一些地区的地质条件偏软弱，如泥石流、软土等情况，这会在隧道施工过程中增加隧洞立面、钻爆难度。
二、处理方案针对不良地质条件下的隧洞建设，我们需要从以下几个方面着手来找到应对方案：1. 地质勘探在隧洞建设前，我们要进行客观、全面、科学的地质勘探，了解该地区的地质环境特征，掌握隧洞的地质构造、岩层、水文环境等基本信息，以便制定出准确的隧道施工方案。
2. 预处理在正式施工前，我们可以对隧洞周围结构进行预处理，例如在隧洞周围施工绞刀桩、灌注桩，这样可以降低隧洞施工时的应力，减少隧道塌方、渗水等不良现象的发生，有助于满足隧道施工的安全性和稳定性。
3. 加强措施在施工过程中，我们还应加强隧洞施工的安全措施，采取一些防止崩塌、落石、涌水等措施。
例如可以使用螺旋钢管桩、地下预应力锚杆、喷锚网等技术手段来加强隧洞稳定性。
此外，针对地下水丰富的情况，可以在隧道出口处设置排水设备，对出现的水进行及时排泄，保证施工安全性。
不良地质地段隧道的施工技术要点浅析
不良地质地段隧道的施工技术要点浅析1974年，日本的伊祖隧道首次应用了双连拱隧道施工技术，为世界隧道施工技术的发展变革翻开了崭新的一页。
顾名思义，双连拱隧道由两座隧道共用的中墙连接而成，是当前各国隧道工程中应用较为广泛的一种新型隧道[1]。
这种结构形式接线容易、施工简单，能够最大程度地减少隧道的占地面积，提升地下空间的资源利用率，既为施工方节省了隧道工程项目的成本，又能将施工活动对城市生态环境的破坏控制在一定的范围内，是当前我国隧道工程落实贯彻可持续发展战略的重要表现。
迄今为止，我国已经成功建成双连拱隧道二百余座，是世界双连拱隧道应用最为广泛的国家之一。
一、不良地质地段双连拱隧道的施工要点（一）灵活应用非对称施工技术当双连拱隧道周围岩层的地质条件达到了III类及以上，或隧道两侧正洞的开挖条件差异较大时，隧道施工团队应采取二导洞的开挖技术。
这种不对称开挖方法的安全性虽稍逊于三导洞开挖法，但贵在施工方便，可以有效地缩短隧道施工的周期。
在施工中，隧道施工团队应当尽最大努力增加开挖断面的面积，在最大程度上减少隧道周围岩层受到的扰动，从而确保隧道围岩自身的承受能力不会超出负荷。
举例说来，如果双连拱隧道的左洞靠山且埋入山体的程度较深，或周围岩层地质条件达到了III类及以上时，这部分山体的施工环境明显好于右洞。
在这种条件下，为将施工作业活动对隧道周围岩层的扰动降至最低，也为提升隧道工程项目的整体施工效率，施工团队应取消该隧道左导洞的施工计划，将左侧正洞的施工方案改为上下半面正台阶施工法，保证隧道右洞的开挖进度延后左洞至少80米。
具体说来，施工团队应先进行双连拱隧道中导洞的开挖工作，待完成中导洞的支护工作后浇筑隧道中墙、回填隧道中墙顶；随后，施工团队开始隧道右侧导洞的开挖工作，完成右导洞的临时支护工作与隧道正洞右侧墙体的初期支护工作；其后，施工团队开挖隧道的左上半断面、进行左侧拱部的初期支护工作，继而开挖左洞下半断面，进行左侧墙体的支护工作与隧道仰拱的浇筑工作，同时做好隧道左洞的二次衬砌浇筑；此后，施工团队进行隧道右洞上台阶开挖工作，待右洞拱部的初期支护完成后开挖隧道右洞下部的核心土，最后，完成右洞仰拱的施工工作与右洞的二次衬砌浇筑[2]。
不良和特殊地质地段隧道施工的处理措施
在修建 隧道及地下工程 中， 工程地质状 况及水 文地质情况是人 有半端面法 、 正 台阶预留核心土开挖法 、 双侧壁导坑法。 开挖手段上 ， 采取两种方法 ： 一种是在特别软弱 的围岩段 ， 采用 决于对地质状况 的认识和掌握程度 。当地质状况较好时 ， 工程的进 非钻爆开挖 ， 如利用十字镐 、 风镐开挖或利用小型挖装机开挖 ； 另一 展就顺利 ， 工程 的工期 、 质量 、 造价等都能按计划地 正常进行 ； 当地 种是采用控制爆破措施 ， 如松动爆破 、 微振动爆破等 。 这两种方法的 质条件较差 ，遇到了特殊及不 良地质地段 时 ，如富水 软弱围岩 、 流 目的是 一致 的， 就是尽可能地减小开挖对 围岩 的扰动 。 沙、 溶洞 、 膨胀岩 、 瓦斯 、 高地应 力等 ， 工程 就会 受阻 ， 主要 表现为工 ２ 膨胀性和挤压性 围岩 期 的延长 、 质量 的下降 、 工程造价的剧增 ， 同时还有可能 出现大 的安 膨胀性 围岩是指矿物成分主要由亲水性矿物组成 ， 同时具有吸 全事故 ， 导致人员 的伤亡 ， 设备的损坏等现象 的发生 。 水显著膨胀 软化 和失水收缩硬裂两种特性 ， 且具有湿胀干缩往复变 １富水 断层破碎 围岩 形 的高塑性粘性 土。决定膨胀性 的亲水 矿物主要是蒙脱 石粘土矿 在 隧道施工 中， 往 往会 遇到断层破碎带 、 富水软 岩及 大量涌水 物 。 地段 ， 给隧道施 工带来严重 困难。 膨胀性围岩的判别 ， 目前 国内外大体上依据以下两个方面 ： 一 断层破碎带是隧道施 工中最常见 的不 良地质地段 ， 特 别是在 山 是 间接反映岩石膨胀英标 ， 如矿物构成 成分 、 颗粒含量 、 阳离子 交换 区沟谷中 ， 地质上有“ 十沟九断” 的说法。 断层带 内岩体挤压破碎 ， 常 量 和干燥饱和吸水率 ； 二是直接定 量反 映皋石膨 胀力 学指标以及不 呈块石 、 碎石或角砾状 ， 有的甚至呈断层泥 ， 岩体强度低 ， 围岩压力 同荷载下的膨胀 率大小 的指标 。 增大 ， 自稳能力下降 ， 容易坍塌 ， 施工 困难 。 ２ ． １膨胀性 围岩的判别 。膨胀性 围岩 的判 别可按《 铁 路膨胀岩 富水软岩是指在各类土质 、 软岩 、 极严重 风化 的各种岩层 、 极软 隧道技术规范》 进行判定 ， 主要 的试验指标包括极 限膨胀力 、 极限膨 弱破碎 的断层带 以及求积 、 坡 积层 中 ， 在 富含 地下 水的情况下 ， 岩体 胀率 、 极限膨胀量 、 干燥饱 和吸水率 、 围岩强度 比等 内容 。 ２ ． ２膨胀性围岩对 隧道施工 的危害。由于膨胀性围岩的特殊工 强度很低 ， 自 稳能力极差的围岩。大量涌水是隧道施工 中比较常见 的不 良地质现象。在雨量充沛和地下水 丰富地区 ， 隧道穿过断层破 程地质性质及其 围岩压力特性 ， 使膨胀 土隧道围岩普遍具 有开裂 、 碎带 、 裂 隙密集带 、 向斜 部 、 不 同岩层 接触带或岩熔发育地段 时 ， 施 内挤 、 坍塌和膨胀等变形现象 。 膨胀土隧道围岩变形常具有速度快 、 工期间可能会发生地下水 和承压水大量涌出。 破坏性大 、 延续时间长和整治较 困难等特点 。膨胀性 围岩对 隧道施 对 于富水软弱破碎围岩 隧道 ， 设计 一般根据地表探测 和少量 的 工 的影 响 如 下 ： 地质钻孔为 主 ， 推断地下深 处的隧道地质条件 ， 这往往与隧道施 工 １ ） 围岩开裂。隧道开挖后 ， 由于开挖面上岩体原 始应 力释放产 实际遇到的地质条件存在差异 。 而隧道施 工对地质 的变化又非常敏 生胀裂 ； 另外 ， 因为表层土体风干而脱水 ， 产生收缩裂缝 。 同时， 两种 感， 特别是复杂地层施 工 ， 更要求准确预报施 工前 方的工程地 质和 因素都可 以使土 中产生裂 隙张开扩大 ， 沿 围岩周边产生裂 缝 ， 尤其 水文地质条件。因此 ， 应把地质超前预报作为一个工序纳入生产过 在拱部 围岩容易产生张拉裂缝与上述裂缝贯通 ， 形成局部变形 区。 程。 ２ ） 隧道下沉 。由于隧道下部膨胀岩体 的承载力较低 ， 加之隧道 富水软弱破碎围岩隧道的显著特点就是地下 水对施工 的影 响。 上部围岩压力过大 ， 隧道下沉变形明显。 另外 ， 隧道 只能采用分部开 这类 隧道地下水发育 ， 除裂隙水外 ， 往往与地表水 串通 ， 形成补给通 挖 ， 在后 部工序开挖暴露 的围岩 出现风化膨胀 ， 产生较大 的收缩地 道， 使施工长期处 于地下水干扰 之中。并且软 弱破碎地层地下水一 压力 ， 加 上坑道的下沉 ， 往往造成 支撑 过渡变形 、 失效 ， 进 而引起土 般不 能形成集 中水流 ， 往往 以散水形式从坑道周壁或隧底 流出 ， 施 体坍塌 、 挤压和膨胀变形等现象 。 工处理更加 困难。 ３ ） 围岩膨胀 突出和坍塌 。隧道 开挖过程 中或开挖后 ， 围岩产生 为了防止或减轻地下水对施工特别是对开挖 的影响 ， 必须对地 膨胀变形 ， 周边土体向洞内膨胀 突出， 造成开挖断面缩小。 在土体丧 由于 围岩压力 和膨胀压力 的综合作 下水进行处理 。近年来 ， 在富水软弱破碎围岩隧道施工 中探索 出许 失支撑或支撑力不够 的状态下 ， 多行之有效 的办法 ， 使这些 隧道 的施 工得 以正常进行 ， 并加快 了施 用 ， 使 土体产生局部破坏形 成坍塌现象 。 工进度 ， 提高 了工程质量 ， 保障了施工安全。 ４ ） 隧道底部 隆起 。隧道底部开挖后 ， 洞底围岩的上部压力解 除， 富水软弱破碎 围岩隧道处理地 下水 的原则一般是 以堵截为 主， 又无支护体约束时 ， 由于应 力释放 ， 洞底 围岩产生卸荷膨胀 ， 加之 坑 排引为辅 。堵截地下水 的办法主要有两类 ： 一类是整个富水段进行 道积水 ， 使洞底 围岩产生浸水膨胀 ， 造成彻底 围岩 隆起变形 。 注浆 止水 ， 并加 固松 散岩体 ， 这种 办法是将 富水段岩层结构通 过高 ５ ） 衬砌变形和破坏 。 在整体式（ 模筑混凝土） 衬砌 中， 常发生下列 压注 浆进行调整 ， 相 当于提高 围岩等级 ， 使围岩在原有基础 上整个 现象 ： ８ １ ． ． 在先拱后墙法施工 中， 拱部衬砌完成后至开控 马 口的这段时 综合指标得以改善， 主要措施有深孔劈裂、 挤压注浆。 另一类是对富 间， 由于 围岩 和膨胀 压力 ， 常常产 生拱脚 内移 ， 同时 发生不均 匀下 水地段沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆， 形成止水帷幕， 防止 沉 ， 拱脚支撑受力 大 ， 发生扭 曲、 变形或折 断 ； ｂ ． 拱 顶受挤压下沉 ， 也 或减小地下水进入开挖工作面。 这种办法并不能改变开挖段的岩体 有 向上 凸起 ， 拱顶外缘经 常出现纵 向贯通拉裂缝 ， 出现挤裂 、 脱皮、 结构。主要措施有浅孔注浆、 管棚注浆、 小导管注浆、 中空锚杆注浆 掉块现象 ； ｃ ． 在拱腰部位出现纵 向裂缝 ， 这些裂缝有时可逐渐发展 到 以及目 前正处于研究阶段的水平旋喷注浆技术等。 张开 、 错台； ｄ ． 当采 用旦墙式边墙 时 ， 边墙 常受膨胀侧 压而开裂 ， 甚 在富水软弱破碎围岩隧道施工中， 虽然采用深孔注浆达到了止 至张开 、 错 台， 少数 也有 出现水平裂缝的情况 。 参考文献 水固结的目的， 但固结范围有限， 加上地质及注浆有些不确定因素， １ 】 李建文． 宏观地质预报在 隧道 Ｔ Ｓ Ｐ 探 测和解译 中的应 用【 Ｊ ］ ． 山西建 为保障施工万无一失， 一般在开挖前均采用超前支护。 超前支护一 【 筑． ２ ０ ０ ９ （ ２ ９ ） ． 般采用超前锚杆或超前小导管。 ２ ｌ ｉ ￣ 长青， 许人 平 ， 叶勇 ， 等． 地质 雷达在岩质 隧道 施＿ Ｔ － 超前 预报 中 对于地下水压较大的隧道，开挖前一般还要采取排水降压措 ［
不良地质地段隧道施工的安全技术措施
不良地质地段隧道施工的安全技术措施
不良地质主要包括：软弱破碎富水围岩、岩溶地质、膨胀岩地质、岩爆地质、涌水、瓦斯外溢。
（一）危险源：除了具有一般地质地段所具有的危险源以外，还存在坍塌、突泥、突水、岩爆、初期支护结构出现大的垮塌。
（二）控制原则
1、软弱破碎富水围岩、岩溶地段：必须根据设计提供的的地质资料，有针对性地开展超前地质预报工作，根地质预报获取的地质资料制定相应的施工方案，根据实际揭示的地质情况及时修改施工参数。
2、膨胀岩地段：支护与围岩应紧贴，严格控制围岩变形。
采用严防水、少扰动、早封闭的措施。
施工期间应有专人监测，当围岩变形加速时，立即撤走人员。
3、在岩爆地段：可在掌子面钻孔、喷水释放部分应力，减弱岩爆危害。
施工应有专人观测，发觉岩壁面发生响声，立即示警撤走人员。
5、施工中加强对围岩和支护体系的监控量测。
当发现围岩和支护体系变形速率异常时，立即采取有效措施，情况严重时应将全部人员撤离危险区域。
6、瓦斯地段：主要是消除瓦斯超限和积存，断绝一切可能引燃瓦斯爆炸的火源。
施工中要加强通风，每个洞口必须设专职瓦斯检查员，一般情况下每小时检测一次。
隧道内严禁使用油灯、电石灯、汽灯等有火焰的灯火照明。
任何人员进入隧道必须接受检查，严禁将火柴、打火机及其他可自燃的物品带入洞内。
7、在不良地质地段施工，必须有应急预案，储备足够的抢险急救物资设备，如准备小导管、管棚长钢管、双浆液注浆机、管棚钻机、型钢拱架、泥浆泵、水泵等。
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浅谈隧道不良地质区段的施工技术
摘要：九岭山隧道内存在断层破碎带、断层涌水和高应力岩爆等不良地质区段，本文总结了施工过程中针对以上不良地质条件的有效处治措施，并详细介绍了该隧道一塌方的成功处治案例，可为类似工程施工提供一定的借鉴。
关键词：隧道断层涌水岩爆
1 工程概况
九岭山隧道属于大庆至广州国家高速公路武宁（鄂赣界）至吉安段的特长隧道，位于江西省西北部的九岭山区的宜丰县潭山镇上石桥村内，隧道净宽（单洞）宽度10.75m，净高5.0 m；设计荷载为公路－Ⅰ级，路面采用沥青砼路面。
隧道北南向穿越九岭山脉的主峰地段，最高海拔1275.0米，地面高程在253.0～1225.0米之间，一般相对高差600～800米，地形起伏大，山势陡峭险峻，山体自然边坡稳定，地表水系较发育，水流湍急，地貌单元属于侵、剥蚀型中高山区。
隧道出口为雪峰晚期花岗闪长岩，全～强风化层较厚，构造裂隙和风化裂隙发育，岩体破碎，在暴雨的冲刷及边坡的自重作用下，易发生坍塌。
受区域地质构造环境影响，隧道区发育一些构造破碎带，主要存在F3 、F4两构造破碎带。
根据对本隧道地应力测量报告，在隧道埋深超过460～590m的洞身段存在岩爆。
2 隧道主要施工方法
在隧道常规施工过程中，左、右线平行进行开挖、支护及衬砌施工作业。
左右洞的出碴、进料及排水等工作充分利用行车横通道相互通行。
隧道出碴进料采用无轨运输。
Ⅴ级围岩采用台阶分部开挖法，即环形开挖中心留核心土法施工，Ⅳ级围岩采用正台阶法施工，Ⅲ级围岩视具体情况采用全断面法或台阶法施工，Ⅱ级围岩采用全断面法施工。
在地质不良区段，按照“管超前、严注浆、短开挖、不爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原则，充分利用超前地质预报和监控量测技术，制定具体有效的处治措施。
3 超前地质预报和监控量测
3.1 超前地质预报
长大隧道施工中不可避免遇到岩溶、突泥涌水、断层、软弱夹层、瓦斯等不良地质，需补充超前地质预报探明前方地质情况，做到防范于未然。
主要的超前地质预报手段如下：
3.1.1 长期超前地质预报
利用TSP探测工作面前方较长范围内存在的断层、特殊软岩、富水岩层等及其与其它地层的界线；预报前方不良地质的性质、位置和规模，初步判断不良地质体的围岩级别和稳定状况。
3.1.2 长短期结合超前地质预报
在工作面采用1～3个30m长的φ90mm的超前水平探孔，结合地质雷达，对工作面前方较长范围内的地质情况做出较为准确的预报。
3.1.3 短期超前地质预报
利用地质雷达、红外探水、浅孔探测等方法对工作面前方近距离地层的结构、产状、破碎程度以及地下水的压力、储量等做出准确的预报。
3.1.4 掌子面地质预报
通过掌子面已揭露地质体进行观测和编录，对岩层走向、节理、层位、层序、层厚、岩性及岩性组合等及地下水的颜色、流速、成份等出露情况等做出精确的分析和定位，运用岩层岩性及层位预测法对前方近距离的地质做出精确预报。
3.2 监控量测
初期支护完成后。
在拱顶、拱脚及边墙的内轨顶面标高处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测。
测试元件用中12圆钢加工而成。
每根元件长25cm，锚入初期支护体20cm，外露5em，以防震动影响量测结果。
水平收敛量测采用收敛仪进行观测。
量测频率开始6h观测1次，然后根据变形量的减小而减小量测频率，即12h、24h、48h、72h、168h，根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等，便于指导施工，确保施工安全。
量测点每隔5m布设1组。
经量测，拱顶最大累计下沉量为9mm，水平最大累计收敛量为1lmm．其预留变形量控制在设计和规范要求的范围内。
4 不良地质区段的施工
4.1 断层施工
受区域地质构造环境影响，隧道区发育一些构造破碎带，主要存在F3 、F4两构造破碎带。
根据上述断层的性质、断层破碎带的宽度，填充物、含水性和断层本身的活动性，以及隧道轴线和断层构造线方向的组合关系，我们如下处治措施：
由于断层宽度较大，岩体极易松散破碎，根据管棚的性能特点各适用条件，采用注浆管棚和钢架超前支护半断面开挖。
管棚取长度为10m～40m，如果能一组管棚穿过断层及破碎带则尽量采用一组管棚，如果受地质和施工条件的限制，断层宽度大，可分组设置，纵向两组管棚的搭接长度不小于3.0 m。
管棚用钢管直径80 mm～150 mm，一般在施工中多采用108mm厚壁热轧无缝钢管，环向钢管中心间距为管径的2～3倍即30cm～40cm为宜，钢架根据地质情况，可采用型钢或格栅，其间距为0.8m～1.0 m一榀，在管棚支护下，采用上半断面先开挖，在做好上半断面的锚、网、喷、钢架等初期支护后，才可开挖下部。
4.2 断层涌水处理措施
根据本隧道断层涌水的具体情况,处治措施贯彻“以堵为主,限量排放”原则,采取“择机封堵、超前帷幕注浆、双液注浆”等技术,有效地解决了断层高压大流量地下水的封堵问题。
4.2.1择机封堵
根据超前预报成果分析,在确保施工安全前提下,先揭露出地下水,当掌子面掘进超前出水点(段)一段距离后,再对地下水进行系统处治。
4.2.2超前预注浆
断层涌水的超前灌浆,在灌浆材料、工艺上基本与普通超前帷幕灌浆相同,其创新点在于灌浆压力控制和孔口管的设计。
当静水压力低于2MPa时,灌浆压力取2～3倍的静水压力;当静水压力为2～5MPa之间时,灌浆压力可灵活选取,但不宜超过7MPa。
当静水压力高于5 MPa时,灌浆压力取静水压力加2～3MPa。
4.2.3 在初期支护中，灌注双液浆或超细水泥浆再次进行封堵，提高初期支护表面的防水标准。
4.2.4 采用“限量排放”的原则，铺设半管，灌注防水钢筋混凝土。
施工前配备大功率的可移动式抽水机及相关的防排水应急器材，一旦发生涌水可立即投入施工抢险，杜绝事故的发生。
4.3 岩爆施工
岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中。
产生岩爆的时间一般在开挖后几小时内，但也有的是在较长时间后发生。
隧道中常遇到的岩爆以顶部或拱腰部位为多。
根据对本隧道地应力测量报告，在隧道埋深超过460～590m的洞段存在岩爆的可能，故施工中采用合适的施工方法和辅助措施，以尽量降低岩爆的可能。
当开挖至隧道中部隧道埋深大部位时，为预防页岩地区开挖发生大变形，灰岩地区开挖产生岩爆或洞壁剥离掉块现象，施工中应加强如下工作：
4.3.1 根据隧道超前地质预测和预报，决定是否需要进行地应力测试工作。
4.3.2 在高地应力区采用有效措施改善围岩应力状况，如地应力的早期释放，采用预裂爆破，密布周边眼，爆破后及时对开挖面和掌子面喷高压水清洗，超前锚杆预注高压水洗孔，掌子面上半断面喷射混凝土及时封闭等措施，岩爆地段开挖采用全断面、短进尺的方法。
4.3.3 对于变形和岩爆较轻微地段采用加密钢筋网和系统锚杆的方法，对于破坏严重地段采用架设格栅钢架的方法，大变形地段还采取加长锚杆措施。
施工中进行围岩稳定性和支护效果的量测，及时反馈信息，确定控制围岩变形的加固措施、合适的预留变形量的大小、二次衬砌施作时间。
5 隧道塌方的处治案例
2006年11月2日，在九岭山隧道出口左线ZK102+243～ZK102+217（S3衬砌段）由于地质构造及高初始应力作用下引起隧道开挖面产生滑坍，我们在对坍方进行详细调查决定采取封闭压浆、泵送砼填充加固密实、按V级围岩进行开挖支护的处理方案，施工工艺流程图如下：。