隧道施工常见不良地质及处理方法

隧道施工常见不良地质及处理方法
摘要：在隧道施工中，常遇到一些不利于施工的特殊地质地段，如这些特殊地段处理不好将严重影响施工进度、安全和质量。

本文主要探讨了隧道施工中常见的岩溶地段、松散地层、滑坡地段、煤系地层、岩爆等不良地质及其处理方法。

关键词：隧道施工；不良地质；处理方法
在隧道施工中的一些不良地质和特殊地质地段，隧道围岩变形大、变化快和成因复杂，事故具有不确定性和突发性的特点，施工中除了应遵守一般的技术规范外，还应该根据围岩的实际情况，在支护、衬砌过程中采取一些针对性强的辅助施工技术方法，以满足施工安全和工程质量。

1岩溶地段处理方法
隧道在溶洞地段施工时，根据设计文件有关资料及现场实际情况，查明溶洞分布范围、类型情况、岩层的稳定程度和地下水情况等，分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。

1.1引排水
当暗河和溶洞有水流时，宜排不宜堵。

在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施，渲泄水流或开凿引水洞，将水排出洞外。

当水流的位置在隧道上部或高于隧道时，在适当距离外，开凿引水洞(或引水槽)将水位降低到隧道底部位置以下，再行引排。

1.2堵填
当不能排水，或由于溶洞规模大且溶洞填充物为含水量较大的溶洞泥时，采用封堵的方法。

在边墙及拱部采用注浆方式形成防水帷幕。

对于已停止发育、径跨较小、无水的溶洞，根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭。

1.3跨越
当溶洞仅在隧道底部较大较深，或者填充物松软不能承载结构物时，采用梁、拱跨越。

1.4绕行施工
施工中遇到一时难以处理的溶洞时，采用迂回导坑或通过平导绕过溶洞区，继续进行隧道施工，再行处理溶洞。

1.5岩溶地段隧道施工注意事项
施工过程中进行综合详细的超前地质探测预报工作，调查清楚岩溶的大小和其他发育情况，根据其类型确定正确的处理方案，溶洞段施工各工序应紧密衔接、支护和衬砌及时。

充分体现以人为本的观念，确保施工安全。

在施工过程中，喷锚支护及开挖应在无水压或低水压的状态下施工。

在进入设计高水压地段施工前，进一步加强工作面前方地质超前预测预报，施工中根据富水情况及水压大小，采用超前帷幕注浆、径向注浆或限量管道排放等手段降低作业面水压。

并在开挖时严格遵循“短进尺、弱(不)爆破、早封闭、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则。

施工中加强检查溶洞顶板，及时处理危石。

在溶蚀地段的爆破作业，做到多打眼，打浅眼，并控制装药量。

在溶洞填充体中掘进时，加强超前支护措施，必要时采取预注浆加固地层。

为防止隧道施工可能造成的地下水严重流失、地表塌陷、水源枯竭导致生态环境遭到破坏，做好地表水、出水点以及地表塌陷区的观测工作，必要时对地表进行处理。

同时在岩溶发育地段，尽量维系岩溶暗河的既有通道，使地下水恢复到原有水位。

2 松散地层处理方法
松散地层结构松散，胶结较弱，地压大、稳定性很差，有地下水时更甚，施工中极易发生塌方。

在松散地层中施工，为了减少对围岩的扰动，一般采用先护后挖的方法（插钎、插板）。

但有的地层含有大小孤、块石，用插钎法很难控制方向，且因间距过大，不能防止砂土下漏。

在含水砂层中，插板法不仅进度缓慢，且易于震坍。

一般在施工中采用如下几种特殊的施工方法。

2.1压浆加固地层法
压浆加固地层法是在开挖前打入压浆导管，在开挖断面外压入水泥浆液，使围岩结成一个薄壳，在其防护下进行施工。

在无胶结的松散砂砾或砂夹碎、卵石的隧道均会有良好的效果。

压浆加固地层法可以保证安全质量，使开挖顺利进行。

但耗用水泥较多，且在地层含泥量大或有较大地下水时，不易达到预期效果。

同时，施工中应对浆液的扩散规律进行试验和研究，否则，难以收到有效的加固作用。

2.2钻钎护顶法
若隧道通过的漂卵石地层，一类为粘砂土充填，胶结密实，漂卵石数量不会超过50，较为稳定，采用先护后挖法即可通过；另一类是无粘结物充填的漂卵石堆积层，极度松散无胶结构，开挖时一触即塌，施工会十分困难，如采用一般插钎法，打入极为不易且难以掌握方向，达不到护顶的目的。

若在地表钻孔压浆，由于漂卵石之间孔隙大，难以控制压浆范围，将会耗费大量水泥。

这种情况，宜采用钻钎护顶法，即采用凿岩机钻钎护顶，并易于控制钻钎方向和位置，顺利通过漂卵石堆积层。

2.3降低水位法
在含水砂层中，若地下水具有承压性质，则围岩极不稳定，施工困难。

则宜采取降低水位、水压的措施，减少砂层含水量，以稳定地层，利于施工。

3 滑坡地段处理方法
3.1若滑坡为坡残积土沿基岩顶面滑动，并且滑坡后基岩裸露，且处于暂时稳定状态，推断进一步发展与扩大的可能性甚小，边坡不高，则宜以路堑方案通过。

采用抗滑桩和挡护结合整治的措施，并设天沟与渗沟拦截地表水和排除地下水。

若滑坡沿开挖临空的坡脚滑出，滑面随开挖深度而变化，说明岩性软弱，不宜继续下挖，宜改用隧道和明洞通过。

无修隧道条件，则采用明洞。

若由开挖失去平衡，加之雨水下渗，古滑坡复活，产生顺层推移式滑坡，则宜采用在滑体上部清方减载，回填反压，在滑体下部增加抗滑力。

若出现在洞口，则在明洞增长，并将明洞与暗洞的衔接处采用钢骨架混凝土加强衬砌，在洞顶增设纵向截水沟，拦截地表水。

3.2完善滑坡体周围排水系统。

完善滑坡体后缘人工灌溉渠及在坡顶、两侧增设截水沟，将滑体周围地表水排入天然凹沟流走；在有泉眼出露的滑坡体上钻孔，安装透水管排水；夯实滑坡体表面，局部喷混凝土封闭，以防止水流渗入滑坡体。

3.3在滑坡体范围内打适当直径的钢花管并注入水泥浆，以固结滑体。

3.4在隧道前方有箐沟的条件下可设一箱涵，箱涵两侧及明洞背后回填碎石土反压滑坡体。

3.5接长明洞及增设抗滑挡土墙。

4煤系地层处理方法
4.1 含有瓦斯地段
在煤系地层中，隧道开挖常常伴有瓦斯的存在，它对隧道施工机械设备和人员造成很大的安全隐患。

目前瓦斯防治措施主要包括：测定瓦斯浓度以判断能否发生瓦斯爆炸、通风稀释瓦斯、钻孔抽放瓦斯、安装瓦斯报警装置。

4.2 采空区地段
4.2.1 采空区地段给隧道施工带来的危害
当隧道穿越煤系地层时，常常遇到煤矿采空区。

这些采空区往往规模较大，对隧道影响范围大，并且废旧的老采空区往往充满地下水或有害气体。

当隧道施工时，可能造成采空区突水，有害气体的泄露或造成大规模的塌方、沉降，对施
工人员、设备的安全造成极大的威胁，将来还可能造成隧道衬砌结构的开裂，引起隧道漏水，影响隧道的正常运营。

4.2.2 处理措施
由于采空区与隧道相对位置不同，采空区产生的危害不同，处理方法亦不同。

目前采用的方法主要有地表全充填注浆法、固结充填注浆法、封堵巷道等方法，同时加强衬砌结构(按I类围岩设计衬砌参数)，对难以查明准确位置的采空区可结合超前地质预报边施工边治理，根据实际情况调整衬砌参数。

如果煤层尚未开采，今后可能开采时，设计中必须考虑已成隧道附近采煤对隧道结构的影响，并应有可靠的对策与措施。

5岩爆处理方法
5.1隧道开挖过程中由于围岩应力超过围岩强度而使围岩发生突然破坏。

伴随产生突然岩块飞射抛散、震动、发声，甚至产生地震等现象称为岩爆。

岩爆能够破坏已建成的隧道结构和机械设备，直接威胁施工人员的生命安全。

因此，对可能产生岩爆的地段应做好预测，确认会发生岩爆的地段应做好防治措施。

5.2根据岩爆产生的条件(即围岩应力必须超过围岩强度，围岩为坚硬的脆性岩石)，对其防治应从改善围岩应力条件和加固围岩入手。

主要措施有：(1)改善围岩应力合理布置，隧道位置使其轴线方向尽量与其主应力方向平行。

选用合理的洞形应力解除法，通过钻孔卸压法、钻孔水力破裂法(高压注水法)，分部(层、次)开挖及在岩面喷洒水使岩体软化等。

(2)加固围岩，包括对已开挖洞壁的加固和掌子面前方的超前加固。

加固方法主要有锚喷、钢丝网锚喷、钢纤维喷混凝土、钢支撑和锚杆锚固等。

(3)防护措施在台车上安装钢丝保护网以确保工人安全。

6结语
总之，在隧道施工过程中遇到的地质问题往往千差万别，不尽相同，有时甚至是诸种不良地质现象的叠加和组合。

施工中要区别各种情况，具体问题具体对待，采取有针对性的处置措施，尽可能把不良地质给施工带来的损失降低到最低程度。

在隧道的施工过程中，应把地质超前预报纳入隧道施工的正常工序，使地质超前预报成为促进隧道科学施工的有力手段。

参考文献
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