地下洞室不良地质段常用施工方法及处理措施

照俎地下洞室不良地质段常用施工方法及处理措施王宝仲(中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁丹东118216)c}l奄要]在地下洞室施工中，经常会遇到断层、溶洞及岩溶裂隙等不良地质情况，这些不良地质段会对洞室安全造成严重影响，因而必须对这些不良地质情况进行处理以改善其不良条件。

因此根据不同的不良地质情况选择适合的施工方法及处理措施显得尤为重要。

傍蝴]地下洞室；不良地颀谭受；施工方法；处理措施在地下洞室施工中，经常会遇到断层、溶洞及岩溶裂隙等不良地质睛况，这些不良}也质段会对洞室安全造成严重影响，因而必须对这些不良地质情况进行处理以改善其不良条件。

因此根据不同的不良地质情况选择适合的施工方法及处理措施显得尤为重要。

现将施工实践中地下洞室不良地质段常用的施工方法及处理措施加以总结归纳，以期在实际施工中能有所帮助。

1地下洞室不良地质段施工的基本原则1)熟悉设计文件，掌握施工洞室的工程地质及水文地质条件。

2)在施工前及施工中对围岩进行探测和监测，根据检测成果，及时加强围岩变形观测。

并及时分析和整理观测数据，为调整施工程序、开挖方法，选取合适的支护方式提供科学依据，以保证围岩的稳定。

3)刚氐地下水位，提高围岩自稳能力；布设适当排水孔，以减缓围岩内水压力。

4)t V类围岩开挖时采用“中导洞领先‘，两侧扩挖跟进，短进尺、多循环、弱爆破、支护跟进”的施工方式。

5)在不良地质段，视实际情况采用超前固结灌浆、超前锚、综合支护等安全支护技术，提高围岩的自稳定能力。

必要时，采取分步开挖，减小一次开挖断面尺寸、分部及时支护的施工方法。

2不良地质段常用施工方法和处理措施2．1软岩大变形段施工主要措施软岩大变形段施工主要施工技术措施：快开挖、强支护、快封闭、勤量测、快反馈。

1)施工方法：采用微台阶法施工，钻爆法开挖。

开挖时尽量减少围岩扰动，快速形成封闭结构，改善支护结构的受力状态，控制隧道的收敛及拱顶下沉。

支护体系：基本原则以新奥法原理为指导，以确保隧道稳定为目的，先让后抗，以抗为主，先柔后刚，刚柔并举。

2)支护形式：采用|18可缩性工字钢钢架加强，喷锚网喷纤维混凝土，及时复喷，厚度符合设计要求。

仰拱填充超前施工，使支护结构及早成环，当围岩变形量测趋于稳定时，衬砌适度紧跟，衬砌混凝土强度达到规定强度后才能拆模。

22断层、软弱夹层、层间错动的处理措施1)按照“新奥法”工艺施工，强调“超前探钻、超前支护、短进尺、弱爆破、少扰动、紧封闭、强支护、勤测量”的工艺宗旨，确保固岩成洞稳定。

2)根据已有的地质资料和施工中的超前探测资料，当洞室至达断层、软弱夹层或层问错动附近时，采取超前锚杆、超前小导管预注浆等措施进行支护，然后再进行开挖。

3)断层、软弱夹层或层间错动部位开挖后，及时按设计进行预应力锚杆、预应力锚索及挂网喷砼支护，对中小洞室可采用工字钢拱架或钢格栅拱架支撑，以保证同室的稳定。

4)若遇到较大规模的断层、软弱夹层时，开挖后按设计要求，采取挖槽、锚固、回填砼及灌浆措施。

并视地质缺陷出露于洞顶、侧墙或底部而相应采取不同的方法施工。

23地下岩溶、溺同、岩溶裂隙段施工方法根地质情况，若在有未查明的溶洞、溶蚀裂隙或怀疑洞室附近有危及施工安全的岩溶时，采取超前探洞、探孔等措施查清其规模和性状，以便制定可靠的开挖、支护案，确保施工及工程运行安全，对开挖出露的岩溶，及时按设计要求处理加固，完成后再继续主洞的开挖。

1422009年7月(F 岩溶地段的爆破，应尽量做到多打孔，打浅孔，并控制单响药量。

采用超前探孔勘探时，最小长度宜为15m，最长宜为30cm，孔径不小于54m m；采用超前探洞勘探时，洞长度及尺寸、勘探孔和勘探洞的位置、方向、长度和数量根据实际情况选定。

根据溶洞分布范围、类型(大小、有无水、是否在发育中、填充物)、岩层的稳定程度以及地下水流隋况等，选择适合的施工方法。

1)施工前先对河岸可见的岩溶管道和小溶洞进行砼封堵。

同时，准备足够的抽水设施，以便在碰到溶洞、溶岩涌水能及时排出。

2)开挖到已查明的溶洞时，先摸清溶洞，岩溶发育规模，然后根据现场实际及谢寸_要求及时采取开挖、回填砼、灌浆等措施。

3)隧洞拱项部有空溶洞和岩溶时，可视其岩石的破碎程度在溶洞顶部采用砂浆锚杆、树脂预应力锚杆加固，并加设隧洞护拱及拱项回填的办法处理。

对已停止发育、跨径较小且无水的溶洞，可根据其与隧洞相交的位置，及其充填情况，采取砼、浆砌石等措施回填封闭。

对溶洞内充填细纱的，应提前进行灌浆处理。

4)当溶洞较大较深时，可先采用梁、拱跨越，但梁端或拱座应置于稳固可靠的岩基上，必要时灌注砼进行加固。

对于顶部溶洞及应及时处理危石，当溶洞较大较高且顶吝目破碎时，应先喷砼加固，设置钢筋网及钢支撑。

5)遇岩溶裂隙影响带岩体较破碎时，开挖采用密浅孔弱爆破后清理夹泥及松动石块后用锚杆锁口，并对溶洞及裂隙进行回填C20二级配微膨胀剂混凝土，在距设计开挖线面10cm布置一层钢筋网22@20cm x20cm。

在对溶洞、裂隙进行混凝土回填时预埋由50PV C 管，当混凝土达到一定强良后进行回填灌浆。

24岩爆地段施工1)加强预测预报。

采用地应力、岩石强度检测设备进行宏观预报预测，进行岩石强度室内试验，判断岩爆的可能性。

2)开挖措施。

优化爆破设计，加密周边炮眼，使其间距不大于50 cm，采用小药卷间隔装药，增加起爆雷管段数以减少同段起爆药量，提高光爆效果，尽量减少诱发岩爆的因素。

3)在开挖过程中采用“短进尺、多循环”的施工方法，确保隧道开挖周边圆顺，减少局部的应力集中。

2．5坍塌的预防及处理措施地下洞室施工中在不良地质段常会出现塌方。

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、润滑、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。

1)预防塌方的措施：对塌方应以预防为主。

首先应俅[；固I见场水文地质、气候条件、施工场地周边环境等信息资料的收集工作，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。

开挖后做到快找顶、早n蔚苗、强支护，宁早勿迟、宁强勿弱。

勤检查、勤量测，对围岩发现有异常变化，立即采取有效措施，及时处理。

2)塌的处理措施．首先调查塌情况和分析塌原因，以便制定处理塌的措施，对塌相||锻立即做喷护封闭并加强支护，以控制塌的发展和蔓延。

同时采取相应的手段进行监控量测。

安设钢支撑，并纵向连接，形成初期支护的完整受力体。

及时按设计要求浇筑钢筋混凝土。

2．6洞口段施工工法多数洞口位于揭露位置时地质条件较差，施工方法的选择对洞口防坍和确保施工安全具有重要作用。

在处于不良地质段洞口施工时，应根据现场实际工程地质和水文地质情况、坡面隋况等采取相应的施工方法。

现就几种典型施工方式介绍如下：2．6．1分部、分区开挖法主要应用于软弱围岩中大跨度浅埋洞口段或l U—I I类围岩及一般土质围岩地段的隧道施工。

方法是：先固后挖，支护必须牢固可靠，施作及时，施工过程中还应加强中壁的支护，开挖仰拱时应采取措施，避免边墙受挤内移。

施工中主要采用单侧壁导坑和双侧壁导坑两种形式。

1)单侧壁导坑法(即C D法或C R D法)适用于围岩较差、跨度大、埋深浅、地表难于控制的隧道。

施工方法是：单侧导坑超前，中壁和另侧正台阶施工，大大降低了拱项和边墙的位移，但仰拱为薄弱环节，施工中易出现开裂，且围岩变化时不易调整施工方法。

同时中壁墙拆除过程，容易出现初期支护体系的二次变形。

中隔壁法施工工序如图1所示：图1中隔壁法施Ⅱ序断面图2)双侧壁导坑法(眼镜法)适用于浅埋、跨度大、地表沉降量要求严格、围岩的自稳性特别差的隧道施工。

特点是：对围岩扰动小，安全可靠，但工序复杂，速度慢，管线布置困难，造价高。

施工时既要拉开工序，又要防止围岩交叉开炸近距离震动的影响或暴露过久而松弛坍塌，故两侧壁导坑平行掘进时应保持适当的距离。

在侧壁支撑拆除时，亦t--7-在初期支护体系二次变形问题。

双侧壁法施工工序如图2所示：圈2I埘则壁拯Z融l U予断咖图2．6．2台阶法适用于I I、nI类围岩破碎带、节理裂隙发育地段。

施工设备为简易开挖台架、支架式风钻、若干运输车辆等。

特点是：随着台阶长度的缩短，地表沉降及拱顶位移明显减小，根据现场围岩条件变化的情况，可对台阶施工长度进行调整。

263长台阶法上台阶超前5倍洞跨，但不宜大于50m。

主要应用于隧道浅埋段，短隧道，但围岩为Ⅲ类或介于I I I和l V类之间的围岩，且有较多涌水的隧至程夔苤道施工。

特点是：施工干扰小，抬高开挖断面可较为；隹确地探明前沿地质情况，便于下台阶调整施工方法。

2．64短台阶法上台阶超前小于5倍的洞跨，但大于5m。

主要应用于|l类围岩、介于l I和I I I类之间的围岩，但涌水量较大的以及软弱偏压段或虽处浅埋段，但工期要求不紧张的隧道施工。

2．6．5微台阶法上台阶超前不大于5m(微台阶法的上台阶长度小于2m)。

主要适用于两线距离较近的隧道软弱浅埋段或偏压段及受地表建筑物影响较大的隧道施工。

2．6．6留核心土法主要应用于采用短台阶法开挖遇到土质、涌水、掌子面坍塌等段落的隧道施工。

施工方法与台阶法调整不大，在遇到短距离围岩变化时可以采用，但工序增多，进尺短。

比较侧壁导坑，其机械化程度较高，施工速度可加快，核心土及下部开挖在拱部初期支护下进行，施工安全性好。

3常用的支护施工工艺3．1；f a．4,e支护的施工工艺和主要技术参数1)施工工艺。

格栅支护的基本施工工艺流程为：上部洞不良地质段开挖一初喷C25混凝土封闭岩面—，钻设锁脚径向及随机锚杆一安装格栅拱架—牲钢筋网一复喷C25混凝土至溻十厚度。

若遇围岩地质极差的V类围岩，开挖前在掌子面处向掘进方向钻设超前锚杆或采用小导管注浆的方法超前加固前方岩体。

格栅支护的基本结构见图3：2)上导洞不良地质段的开挖。

不良地质洞段的开挖严格按照“短进尺、弱爆破”的原则进行，每循环进尺控制在1．5m以内，一次爆破药量不大于5kg，单响药量不大于300kg，尽量减小爆破对围岩的扰动，保持围岩的初期稳定，开挖后及时进行地质素描和断面验收。

3)初喷C25混凝土封闭岩面。

洞挖进尺1．5m左右后，先对掌子面及顶拱、侧墙素喷C25混凝土进行封闭，喷层厚2～3cm。

4)钻设锚t'-T-。

安装格栅拱架前，为安装、稳定拱架及锁固岩体，需要钻设锁脚锚杆、径向锚杆和随机锚杆。

锁脚锚杆：在每榀拱架拱脚处钻设安装，L=25m砂浆锚杆，与拱架焊接，进行拱架的锁脚加固。

径向锚杆：在顶拱和边墙拱架位置，安装径向锁固锚杆。