特殊地质地段隧道施工
几种不良和特殊地质地段隧道施工的处理措施
浅谈几种不良和特殊地质地段隧道施工的处理措施摘要：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们面临的首要对象.在一般情况下，隧道的修建速度和质量好坏取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；当地质条件较差，遇到特殊及不良地质地段时，如富水软弱围岩、流沙、镕洞、膨胀岩、高地应力等，工程就会受阻，主要表现为工期的延长、质量的下降、工程造价的剧增，同时还有可能出现大的安全事故，导致人员的伤亡，设备的损坏等现象的发牛。
关键词：不良地质隧道处理措施中图分类号：p51 富水断层破碎围岩在隧道施工中，往往会遇到断层破碎带、富水软岩及大量涌水地段，给隧道施工带来严重困难。
断层破碎带是隧道施工中最常见的不良地质地段，特别是在山区沟谷中，地质上有“十沟九断”的说法。
断层带内岩休挤压破碎，常呈块石、碎石或角砾状，有的甚至呈断层泥，岩体强度低，围岩压力增大，自稳能力下降，容易坍塌，施工困难。
在富水软弱破碎园岩隧道施工中，虽然采用深孔注浆达到了止水田结的目的，但固结范园有限，加上地质及注浆有些不确定因素，为保障施工万无一失，—般在开挖前均采用超前支护，超前支护一般采用超前锚秆或超前小导管。
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施钻孔深度应超出注桨范围。
开挖方法对于富水软弱破碎围岩隧道施工十分重要，开挖方法有半端面法、正台阶预留核心土开挖法、双侧壁导坑法。
2高地应力作用下的软岩2.1高应力软岩的概念高地应力是一个相对的概念，它是相对于围岩强度而言的。
也就是说，当围岩强度与围岩内部的最大地应的比值，即围岩强度应力比达到某一水平时，才能称为高地应力或极高应力。
2.2挤压性围岩挤压性软弱围岩在高地应力作用下发生挤压大变形及破坏的特征不仅受围岩本身力学性质的影响，还与原始地应力状况及工程因素等有关。
高地应力挤压性围岩隧道大变形有如下特征：（1）变形量大.国内隧道最大水平收敛达120cm，最大拱顶下沉37cm。
不良和特殊地质地段隧道施工
03
对于高瓦斯地层，应采取抽放措施降低瓦斯压力，并加强 支护，防止瓦斯突出和冒顶事故的发生。
采空区隧道施工
采空区隧道施工的难度在于采空区的空间位置和稳定性不确定，可能存在塌陷风险。 因此，施工前应进行详细的地质勘察和稳定性评估。
在施工过程中，应采取适当的支护措施，如使用大拱脚、小导管注浆等，以防止隧 道塌陷和变形。同时，应加强监测，及时发现和处理异常情况。
对于大范围的采空区，可能需要采用桥梁、桩基等特殊结构跨越，以确保隧道施工 的安全和质量。
岩溶发育地段隧道施工
岩溶发育地段隧道施工的难点在于岩溶 形态复杂多变，存在突水、突泥等风险。 因此，施工前应进行详细的地质勘察和
超前钻。
在施工过程中，应遵循“以堵为主、限 对于大型岩溶洞穴，可能需要采用桩基、
量排放”的原则，采取注浆、管棚等措 托梁等特殊结构跨越，以确保隧道施工
某富水地层隧道施工案例
总结词
止水要求高
详细描述
为防止突水、涌水，需采取有效的止 水措施，如设置止水帷幕、排水孔等 。
某富水地层隧道施工案例
总结词
施工难度大
详细描述
富水地层中施工开挖难度大，易发生泥泞、塌落等情况，需 采取相应措施确保施工安全。
某富水地层隧道施工案例
总结词
环境保护要求高
详细描述
隧道施工应尽量减少对周边环境的影 响，控制水土流失，保护生态环境。
事故情况。
04
不良和特殊地质地段隧道施 工案例分析
某软弱围岩隧道施工案例
总结词
技术难度大
详细描述
该隧道穿越软弱围岩地层，岩石强度低，稳定性差，容易发生坍塌和变形。
某软弱围岩隧道施工案例
总结词
隧道特殊和不良地质地段施工方案
隧道特殊和不良地质地段施工方案隧道内主要的特殊地质和不良地质地段为断层破碎带、岩溶发育地段、采空区、高低温地段、高地应力地段、放射性、瓦斯及有害气体地段。
1.断层破碎带施工断层破碎带地段容易发生突水突泥和塌方风险，通过超前地质预报和施工地质工作获取的地质信息及施工揭示的工程、水文地质情况，判定断层破碎带及影响带范围，制定施工方案和工程措施。
施工方法和措施：按照“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则施工，步步为营，稳步前进。
根据设计文件要求并视围岩情况采用三台阶七步预留核心土法或中隔壁法短进尺、弱爆破辅以人工风镐开挖，严控装药量，尽量减少对围岩的扰动，合理疏排地下水，加强初期支护和二次衬砌结构，快速封闭成环，改善支护结构的受力状态，控制隧道的收敛及拱顶下沉。
施工中将超前地质预报和监控量测纳入工序管理，根据预报和监测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整工程设计和施工措施，优化调整相应的施工方法和支护措施，改善围岩结构，提高围岩自稳能力，确保工程质量安全。
2.岩溶发育地段施工岩溶发育地段容易发生突水突泥和塌方风险，通过超前地质预报和施工地质工作获取的地质信息及施工揭示的工程、水文地质情况，判定溶蚀带和其它富水构造以及施工中可能发生突水、突泥、塌方等施工灾害地段。
施工方法和措施：按照“断面封闭、超前注浆、释能降压、超前支护、快速开挖、加强支护、及时封闭、监控量测、信息反馈、优化设计”的原则施工。
开挖采用微台阶法或三台阶七步法短进尺光面爆破，严控装药量，尽量减少对围岩的扰动，合理疏排地下水，加强支护结构，快速封闭成环，改善支护结构的受力状态，控制隧道的收敛及拱顶下沉。
施工中加强超前地质预报工作，做好超前地质钻探，做好防排水，加强洞内外监控量测，将超前地质预报和监控量测纳入工序管理，根据预报和监测结果，及时发现问题，及时调整工程设计和施工措施，必要时采用超前帷幕、周边注浆或局部注浆加固围岩并封堵地下水，优化调整相应的施工方法和支护措施，改善围岩结构，提高围岩自稳能力，加强工艺、工序控制，确保工程质量安全。
隧道工程辅助措施及特殊地段施工
3
1.辅助施工措施
■辅助施工措施的类型
预支护
辅助施工措施
预加固
预留核心土 超前锚杆 管棚 地层注浆
地表锚杆加固
预支护兼预加固：超前小导管注浆
水平旋喷 水平旋喷+管棚
1. 辅助施工措施
1.1 超前锚杆
1.施工要点 在开挖掘进之前，在开挖面的拱部一定范围内，沿 隧道断面的周边，向地层内打入一排纵向锚杆(或小钢 管)，通过锚杆对围岩的加固作用，形成超前于工作面 的围岩加固棚，在此棚的保护下进行开挖。 开挖一个进尺后，再打入一排纵向锚杆，再掘进， 如此往复推进。
120°
31#
隧 道 中 线
内轨面
隧道施工方法
1.辅助施工措施 2.特殊地段的隧道施工
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2.特殊地段的隧道施工
■特殊地质地段 是指：膨胀土、软弱黄土、溶洞、断层、流沙、岩
爆，瓦斯地层等不良地质地段。 ■施工注意: ◆制订针对性强的施工方案。 ◆施工总原则： “先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检
◆目 的：保证隧道安全，同时加快施工速度，降低造价。 ◆适用于：富水河道段超浅覆、大断面、富水。
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1.6 水平旋喷+管棚
1.地表锚喷预加固类型与加固方法（以某隧道为例）
1）水平旋喷：在上部软岩区隧道轮廓线外施做一圈水平旋喷桩，桩 径50cm，孔深30m，环向间距0.35m，外插角6~8°，相邻加固体咬 合厚度大于10 cm。
◆破裂面估算法： 用浅埋隧道围岩松
动压力计算方法计 算破裂角β。
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1.辅助施工措施
1.6 水平旋喷+管棚
◆隧道下穿富水河道段超浅覆、大断面、富水等特点，由于覆 盖层较薄，多为松散堆积物，强度低，“自然拱”无法形成； 大断面开挖，可能会形成边挖边塌的局面，使得进洞困难；富 水地层，隧道开挖容易发生流砂，突泥涌水，采用管棚注浆和 水平旋喷相结合方案，可望取得良好加固效果。
特殊地质或严重不良地质地段的隧道位置选择的要求
特殊地质或严重不良地质地段的隧道位置选择的要求特殊地质或严重不良地质地段的隧道位置选择的要求？1）穿过滑坡、错落体内时，应使洞身埋置在错落体或滑动面以下一定深度的稳固地层中。
2）陡岸斜坡严重张裂不稳或者山坡有严重崩塌时，隧道位置宜往里靠，置于稳固地层中。
当崩塌地段短，崩落石块小，情况不严重，可采用明洞方案，或与路基防护工程作比较。
3）隧道应防止通过严重不良地质、地下水极为发育的低洼部位。
4）通过岩堆地段时，若岩堆严密稳定，可修建隧道，但应防止洞身置于岩堆与基岩接触面处；若为不稳定岩堆，隧道应内移置于基岩中，并留有足够的安全厚度。
5）隧道穿过泥石流沟床下部时，应使洞身置于基岩中或稳定的地层内，并保证拱顶以上有一定的安全覆盖厚度。
6）明洞根底应置于基岩或牢固可靠的地基上，明洞洞顶回填应考虑河床下切或上涨以及相互转化的可能性，并加不小于0.5m的安全覆盖厚度。
7）通过岩溶地区时，宜选择在难溶岩的地段和地下水不发育的地带。
应防止穿越岩溶严重发育的地下溶蚀大厅、溶洞群及地质构造破碎带等地段；不能避开时，宜选择在较狭窄，影响范围最小处，以垂直或大角度穿过。
8）隧道应避开流砂地段；无法避开时，应选择其范围最小且相对稳定地段以短距离通过。
9）隧道应避开松软易坍的第四纪堆积层；当其部分洞身无法避开时，应选择影响范围最小的地段通过。
10）隧道应尽量避开构造松散的冰碛层；必须通过冰碛层时，宜选择构造相对严密的、影响范围最短的地段通过。
11）隧道宜避开穿越富煤区和瓦斯含量最高的地带；当必须通过煤系地层时，隧道应有一定厚度的隔层，或以大角度横穿，尽量减少其影响长度。
12）黄土地区隧道，应避开有地下水活动，陷穴密集，冲沟发育，地层不稳和滑坡、泥石流等地段。
13）多年冻土地区，由于受冻胀、融沉、热融滑坍等多种特殊物理地质现象影响，隧道洞身应避开穿过地下冰及地下水发育的地带。
14）水库地区的隧道位置，应避开受水库充水及消水影响易于发生滑塌病害的松散、破碎地带，选择在稳定的基岩或坍岸范围以外的稳固地层内。
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 ［
第五章 不良和特殊地质地段隧洞施工的质量控制
• 七、采用临时支护时注意事项
• 如果出现沉陷，应加设底梁；支撑要有足够的刚度和强 度，能承受开挖后的围岩压力；当围岩极为松软破碎时 ，必须先护后挖；支护作业应迅速、及时，以充分发挥 支撑的作用。
第六节
隧洞在溶洞地段施工的质量控制
• 查明溶洞分布范围类型情况（大小、有无 水及填充物等）、岩层稳定程度、地下水 流情况等。分别以引、堵、越、绕等措施 进行处理。
第七节
隧洞施工遇有岩爆时的技术要求
• 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，一般是 在开挖后几小时内。以拱顶和拱腰为多。 • 注意事项：可采用导坑分析可能发生岩爆 的位置和时间；可采用预裂先释放部分应 力；加强支护。
• 八、掘进时遇有围岩压力过大注意事项
• ①广挖后发现顶部下沉，应先灌注满足设计断面部分的 拱圈，待砼达到设计强度后，再挑顶灌注其他部分。 • ②挑顶应先护后挖 • ③拱部广挖前发现顶部下沉，应先挑后扩。
• 九、选用掘进方式时的注意事项
• 不宜采用全断面开挖法，其他方式方法的选择，应视实 际环境而定。最大的原则是尽量减少对岩石的扰动。
第四节
松散地层隧洞施工的质量控制
• 特点：结构松散、胶结性差、稳定性差。 若有地下水时，则以上特点表现更甚，在 施工中极易发生坍塌。 • 目前采用的施工方法： • 1.超前支护法； • 2.注浆加固法； • 3.振松法。
• 一、超前支护法要点 • 类型：超前锚杆或超前小钢管、超前管棚 法和超前小导管预注浆法。 • （一）超前支护法的参数选择（L、α、K2 、a）
不良、特殊复杂地质条件隧道施工管控措施
不良、特殊复杂地质条件隧道施工管控措施摘要：新平隧道是玉磨铁路全线关键控制性工程，隧道全长14.835km，洞身平行于扬武～青龙厂大断裂，洞身断裂、褶皱、节理极其发育，岩体极为破碎，遇水泥化严重，极易发生涌突，隧道施工风险极高。
自开工以来，隧道共计发生涌突30次，涌突67000余方；发生溜坍418次，溜坍57000余方；变形周期长，数量大，最大沉降达1000mm,累计变形共2160m。
关键词：新平隧道涌突变形溜坍一、涌突发生的机理及原因分析在隧道开挖过程中，掌子面前方或洞身附近存在较大的储水区域，并有一定压力，开挖成型后，剩余的岩盘或支护不足以抵抗其压力时，储水区域内的水和其他填充物将会冲破岩盘和支护体系，形成涌突。
结合现场情况，自然因素、设计因素和施工因素是导致涌突发生的主要原因。
在可溶岩岩层地区，由于地势原因，低洼处极易形成积水盆地，随着地表水的长期溶蚀、侵蚀，形成了形态各异的岩溶洼地、槽谷，随着地表水与地下水的反复作用，形成了落水洞、漏斗等竖向岩溶通道。
在溶槽、溶腔和溶洞形成过程中，随着溶蚀水的不断补给，部分溶腔内会充填砂土、碎石等填充物，当设计、施工组织不当时，涌突就会发生。
从设计角度出发，地质探勘手段、方式方法和支护参数不匹配，对岩溶范围、规模、填充物和富水程度判识不准确，施工过程中未根据地质条件变化及时修正设计参数，支护能力偏弱，从而导致涌突发生。
从现场施工出发，未严格按照要求进行超前地质预报工作，对周边的水文地质情况不能准确判断，采用的施工方法、工艺措施不当，在有涌突迹象时，未采取有效的应急措施，对超前预支护、初期支护和掌子面封闭施作不到位、不及时，承载力不能满足要求，从而导致涌突。
二、涌突征兆及预防、处理措施总结涌突发生规律，涌突地段进行超前地质预报时，存在物探低阻异常区，围岩揭示破碎，节理发育，掌子面岩层含水率增大，洞身局部有泥水渗出，自稳能力明显降低。
进行超前水平钻孔施作时，泥水呈压力水射出，初期支护局部出现掉块并有泥水渗出，初期支护有变形开裂现象并伴有声响。
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活、湿、大型溶洞：较难处理。
◆对隧道施工影响： 溶洞岩质破碎，容易发生坍塌； 溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底 难于处理； 溶洞涌泥、涌水危及施工。
2. 隧道遇到溶洞时的工程对策
处理溶洞的方法：“引、堵、越、绕”四种。
⑴引 注意：遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。 方法：暗管、涵管或小桥等，见图6-19。
3. 施工注意事项 ⑴ 超前地质预报：平导超前、地质雷达等。 ⑵ 爆破方法：尽量采用能预先释放地应力的 方法，如预裂爆破、切缝法等。 ⑶ 缩短爆破进尺：要尽快闭合支护。
6.7.5高地温 1.高地温的热源 火山热的热源 放射性元素裂变热的热源 2. 隧道施工注意事项及措施 事项1：洞内温度应满足相关规定，不要超 过30℃。 措施：主要措施为通风和洒水。
北京东三环京广桥污水管道破裂与地铁十号线暗挖区间隧道施工事故
事故原因: 掌子面前上方土体受污水管线长期渗漏 形成水囊或饱和水淤泥层，开挖之后地 层的稳定性极差，这时没有严格制定先 加固后开挖的原则，致使包含水囊或淤 泥的地层大范围失稳，污水管悬露范围 过大而造成断裂，进而引发大面积的地 面坍塌。
◆隧道若在其上方，则有基础下沉的危害；
◆隧道若在其下方，常有发生冒顶的危险；
◆隧道若在其邻侧，则有可能承受偏压。
⑷ 水对黄土隧道施工的影响 ◆黄土在干燥时很坚固，承压力也较高，施工可顺 利进行。 ◆当土受水浸湿后则呈不同程度的湿陷性，会突然 发生下沉现象，极容易造成隧道坍塌。
2.黄土隧道的施工方法
1.隧道内岩爆的特点 ⑴岩爆在发生前并无明显预兆，总是突然发 生。 ⑵岩爆时，岩块自洞壁迸射而出，块度从几 厘米到几十厘米不等，甚至上吨重岩石从 拱部弹落。 ⑶岩爆多发生在新开挖工作面及其附近。 危险性： 伤害人员、损坏机械！
2. 岩爆的防治措施
⑴ 强化围岩 出发点：给围岩一定的径向约束，使围岩的 应力状态从平面转向三维。 ◆方法：锚喷加固、网锚喷联合、钢支撑网 喷联合、注浆等。 ⑵ 弱化围岩 ◆方法： 往岩层中注水：可改变岩石的物理力学性质 ，降低岩石的脆性和储存能量的能力。 解除围岩中的高地应力：预裂爆破、排孔法 、切缝法等。可消减围岩中的能量。
• 地下水的危害：管涌 、流土
新加坡地铁环线尼浩大道站事故 2004.4.20
Collapsed Area
NICOLL HIGHWAY STATION
KALLANG RIVER
W/L/D 150m 100m 30m塌陷
Car, pipe, fire
南端破碎的钢筋混凝土连续墙(内)
膨胀土：土中粘土成分主要由蒙脱石等亲水性矿物组成。 特点： ⑴ 明显的塑性流变特性，开挖后塑性变形大。 ⑵ 初期围岩变形大，且变形发展速度快。 ⑶ 膨胀压力将使得围岩压力显著增加。
2. 膨胀土围岩对隧道施工的危害 ⑴ 围岩裂缝 ⑵ 隧道下沉 ⑶ 围岩鼓出(包括底鼓)、坍塌 ⑷ 衬砌变形和破坏
3. 隧道在膨胀土围岩中的施工要点
北京地铁10号线工程苏州街车站东南出入口发生塌方事故
路面塌陷情况
事故处理
北京西单路口路面塌陷
盾构施工引起地表塌陷
隧道推进引起地表发生塌陷破坏
法国某地铁施工事故
广州地铁三号线滑坡事故(2004年4月)
某地下通道施工挖断消防栓水柱喷出
成都水管爆裂 直径1000毫米的主水管爆管，巨大的水流冲破柏油路面喷涌而出，将整个路面抬高半 米。从二号桥到红星路整条三槐树路变成河流。爆管处是20多年前的老管线，原因为 管道热胀冷缩而引发的自然爆管，可见水管 爆裂的后果是非常严重的。
3. 瓦斯释放的方式
1) 施工阶段 (1) 瓦斯的渗出：缓慢地、均匀地、不停地从煤系岩 层的暴露面或裂隙中渗出。 (2) 瓦斯的喷出：比渗出强烈，通常有较大的响声和 压力。 (3) 瓦斯的突出：在短时间内，突然喷出大量瓦斯， 有巨大轰响，并夹有煤块或岩石。 以第(1)种放出的瓦斯量为最大，因其最不易被人发觉 。 2) 运营阶段 地层中的瓦斯主要通过衬砌本体的细微裂隙和施工缝 等通道渗入隧道内。
风 井
南浦大桥站
轨道交通1、2号线
隧道进水
上行线长2001米 水泥封 堵墙 水泥封 堵墙
3墙1塞+灌水
南浦大桥站
浦东南路站 黄浦江
钢筋混 凝土封 堵墙 下行线长1987米 钢筋混凝 土封堵墙
保障1、2号 线安全。
抢险措施
(2) 减轻地面荷载，防止对地面的冲击振动；
抢险措施
(3) 防止黄浦江水和地表水进入事故区段 第三、防止黄浦江水和地表水进入事故区段
地面
地面
水
风井 垂直通道
方 塌
塌
方
隧道
风井进水对土体结构破坏示意图
抢筑防汛围堰；加厚、加高、加固防汛围岩；封闭风井；对渗水 处紧急封堵；全面加固防汛主堤；对防汛墙和围堰监测。
抢险措施
(4) 稳定土体，减少土体扰动范围，补充地层损失
钢板桩加固围堰 ；分区灌浆；分区段同步回填塌陷地面
抢险措施
(4) 全面管控，保障安全顺利抢险
事故原因和思考
• • • • (1) 冻结法施工方案调整存在缺陷 降低了对冻土平均温度要求，从-10度降到-8度； 制冷量不足，未考虑夏季施工冷气损失； 冻结管量减少，从24根减到22根，长度从25m减到16m； (2) 冻结不充分即开挖，要求冻结50天，实际43天 (3) 土温上升，水压力达到承压水压力时，未采取紧急止水 措施，未上报 施工管理不当酿成大祸，直接损失1.5亿元，6人移交司法机 关处理，2人撤职，总包、施工和监理公司的3个上级单位 主要负责人承担领导责任（记大过）
南端破碎的钢筋混凝土连续墙(外)
中铁四局立刻成立了事故调查专家组，对事故原因展 开调查。初步得出的原因有三点，一是杭州的土质特 殊，经勘测，发生事故的这段路属于淤泥质粘土，含 水的流失性强。第二个原因是事故坍塌所在地点风情 大道一直作为一条交通主干道来使用，来往车流量大， 包括不少负载量很大的大型客车、货车都来往于这条 路上，这给基坑西面的承重墙带来太大冲击。另外一 个原因是十月份杭州出现的一次罕见的持续性降雨过 程，使得地底沙土地流动性进一步加大。梅小峰表示， “责任在我们施工方”。他说，这属于突变情况，之 前真的是没有预料到。
第8章 特殊地质地段隧道施工
特殊地质地段： 膨胀土、软弱黄土、溶洞、断层、流沙、岩爆， 瓦斯地层等。 施工注意: 制订针对性强的施工方案。 施工总原则： “先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、 勤检查、稳前进” 充分考虑采用预支护、预加固措施。
6.7.1膨胀土围岩
1.膨胀土围岩的特性
上海地铁4号线严重流沙涌水事故 (2003年7月1日)
音像市场
风 井
文 庙 泵 站
材料公司
南浦大桥 引桥
临江 花苑 大厦
民居
土 产 裙 房
土 产 公 司
防汛墙
地方 税
务局
检测房屋 拆除房屋
抢险措施
(1) 封堵隧道，向隧道内灌水，隧道内外水压力平衡
浦东南路站 黄 浦 江
6.7.4 岩爆 ◆岩爆：岩体中聚集的高弹性应变能因隧道 开挖而发生的一种应力突发现象。 ◆岩爆形成的两个条件： (1)地层的岩性条件。结构基本完整的脆硬岩 地层。多见于石英岩、花岗岩、正长岩、 闪长岩、花岗闪长岩、大理岩、片麻岩等 。 (2)地应力条件。埋深大的隧道，因只有埋深 大才足以形成高地应力，埋深超过700m的隧 道发生岩爆的情况居多。
பைடு நூலகம்
⑴ 加强观查与量测
⑵ 合理选择施工方法： 短台阶或超短台阶法 单侧壁导坑法 环形开挖留核心土法 眼镜工法等
4. 隧道在膨胀土围岩中的基本施工原则
• 应尽量减少对围岩的扰动和防止水的浸湿。 • 注意两点： ①尽量不用爆破，而是采用风镐、液压镐等开挖机 械。 ②尽可能缩短围岩暴露时间，及时支护。
5. 膨胀土隧道的支护结构 有较大的侧压力，边墙应设计为曲边墙 防止出现底鼓，应设仰拱，且应先做仰拱。
4. 隧道防止瓦斯事故的措施
1) 制订瓦斯稀释、防爆、紧急救援措施。 2) 应尽快闭合衬砌，故以全断面法或台阶法为优。 3) 加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的措施。
4) 洞内瓦斯浓度必须控制在允许值。
5) 当通风难以稀释到安全标准时，可使用超前周边 全封闭预注浆。 6) 必须采用防爆设备施工，如防爆电器设备、防瓦 斯爆破器材等。
⑵堵 对象：已停止发育、跨径较小，无水的溶洞。 方法：混凝土、浆砌或干砌片石回填封闭， 见图6-20； 隧顶溶洞，锚喷加 固，必要时注浆加 固与堵水，并加设 隧道护拱及拱顶回填， 见 图6-21。
⑶越
◆现象1： 隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞。 方法：加深该侧的边墙基础(图6-22)。 ◆现象2：隧道底部遇有较大溶洞并有流水。 方法：在隧底以下砌筑圬工承重墙，跨越而过， 承重墙内套设涵管引排溶洞水(图6-23)。
6.7.6 瓦斯地层 1. 瓦斯的基本性质 ◆无色、无臭、无味的气体，极易使人窒息 死亡。 ◆比重仅为空气的一半，扩散速度比空气大 1.6倍，很容易透过围岩裂隙渗入隧道 ◆不能自燃，但极易燃烧。
2. 瓦斯的燃烧和爆炸性 ◆浓度小于5%遇火源时，瓦斯只在火源附近 燃烧而不爆炸； ◆浓度在5%～6%到14%～16%时，遇到火源具 有爆炸性； ◆浓度大于14%～16%时，遇火能平静地燃烧, 一般不爆炸； ◆瓦斯燃烧时，一旦遇到障碍而受压缩，就 会形成爆炸。
事项2：防止高温地段的二衬开裂。 措施： (1) 宜采用高炉矿碴水泥(分离粉碎型水泥)。 (2) 用防水板和无纺布，将二衬与喷层隔离，可 使二衬的收缩不受约束。 (3) 在防水板和二衬之间设置隔热材料，有助于 隔断围岩热量。 (4) 适当缩短衬砌混凝土的浇筑长度。 事项3：注意工人的劳动强度。 措施：根据隧道内的高温程度，合理确定劳动 工时。