不良地质地段隧道施工方法探讨

张秀林

(濮阳濮范高速公路有限公司)

1 不良地质黄土隧道施工方法及技术要求

1.1 黄土隧道施工方法

(1)黄土地层隧道施工，应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位，在施工时应加强支护措施，防止坍塌，保证安全施工。

(2)黄土围岩开挖后不能暴露时间过长，否则围岩周壁风化至内部，围岩体松弛会加快，进而造成坍塌。因此，宜采用复合式衬砌，在开挖时应少扰动，开挖坑道后及时喷射混凝土，并以锚杆、钢筋网和支撑作初期支护，以快速形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆、管棚预支护加固围岩。并应在初期支护基本稳固后，进行永久支护衬砌的施工。衬砌背后尤其是拱顶回填要密实。

(3)做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。在有含水的黄土地层中施工时，洞内应做良好的排水设施。当地下水量较大时，应在洞内采用井点降水法，将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以改善施工条件，加快施工速度;在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。

1.2 黄土围岩隧道施工技术要求

(1)施工有关规定。

应认真调查黄土地层中节理的产状与分布状况。对因构造节理切割而形成的不稳定部位加强支护。

施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、及时密贴、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工。

开挖方法宜采用短台阶开挖方法或分部开挖法(留核心法)。初期支护应紧跟开挖面施作。

(2)施工注意事项。

首先，做好洞口、洞门及洞顶的排水系统，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌;

施工中如发现坑道有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护;

施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填。如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。钻锚杆孔时，宜采用干钻;

在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，宜加设横向撑梁顶紧;

锚杆宜采用药包式或早强砂浆式锚杆。若拱部位于砂层时，为防止喷射混凝土层塌落，可用4～6mm的密钢筋网，紧贴开挖面作为固定初喷混凝土层之用;

施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便适应调整工序安排。

2 不良地质断层

2.1 探明断层地带情况

施工前，切实掌握所遇断层带的所有情况。当断层破碎带的宽度较大，破坏程度严重。破碎带的充填物情况复杂，且有较多地下水时，应在隧道一侧或两侧开挖调查导坑。利用调查导坑详细测绘地质状况后，应及时做好封闭衬砌;调查导坑穿过断层后，宜在较好的岩层中掘进一段距离再转入正洞，开辟新的工作面，以加快施工进度。如设有平行导坑时，可超前于正洞，预先了解正洞断层的实际地质情况，并有利于排水。

2.2 选择合理施工方法

在断层带施工，应根据有关施工技术与机具设备条件，进度要求，材料供给等，慎重选择通过断层地段的施工方法。

当断层带内充填软塑状的断层泥或特别松散的颗粒时，比照松散地层中的超前支护，采用先拱后墙法。墙部的首轮马口，可用挖井法施工，如断层带特别破碎，则二、三轮马口应以扩井法施工，最后挖去核心，随即施作抑拱。如断层地段出现大量涌水，则宜采取排堵结合的治理措施。

2.3 施工注意事项

(1)防排水作业。

如断层带地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排系统引排。对断层承压水，应在每个掘进循环中，向巷道前进方向钻凿不小于2个超前钻孔，其深度宜在4 m以上，以探明地下水的情况。

随工作面的向前推进挖好排水沟，并根据岩质情况，必要时加以铺砌。如为反坡掘进则除应准备足够的抽水设备外，并应安排适当的集水坑。

坑壁或坑顶有水流出时，应凿眼安置套管集中引排，使其不漫流。

(2)施工工序。

通过断层带的各施工工序之间的距离宜尽量缩短，并尽快地使全断面衬砌封闭，以减少岩层的暴露，松动和地压增大。

当采用上下导坑，先拱后墙法施工时，其下导坑不宜超前过多，并改用单车道断面，掘进后随即将下导坑予以临时衬砌。上下导坑间的漏斗间距宜加大到10 cm左右，并全部以框架框紧。

(3)开挖作业。

采用爆破法掘进时，应严格掌握炮眼数量、深度及装药量。原则上应尽量减小爆破对围岩的震动;

采用分部开挖法时，其下部开挖宜左右两侧交替作业。如遇两侧软硬不同时，应用偏槽法开挖，按先软后硬顺序交错进行。

(4)支护作业。

断层地带的支护应宁强勿弱，并应经常检查加固;

在断层地带中，开挖面要立即喷射一层混凝土，并架设有足够强度的钢架支撑;

当采用分部开挖，使用以往木支撑时，要注意上导坑和扩大两工序间的支撑倒换工作，并需预留足够的支撑沉落量，防止因倒拆横、纵梁及反挑顶而引起坍方。这种坍方往往处理费事，且对安全威胁很大。此外，当拱圈封顶后应立即设置拱脚卡口梁，并应以木楔切实塞紧。

(5)衬砌作业。

衬砌应紧跟开挖面;衬砌断面应尽早封闭。

3 不良地质溶洞

溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。当遂道穿过可溶性岩层时，有的溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，隧道基底难于处理;有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌;有时遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥砂夹水大量涌入隧道;有时遇到填满饱含水分的充填物溶槽，当坑道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入坑道，难以遏止，甚至地表开裂下沉，山体压力剧增;有时溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广，处理十分困难。我国石灰岩分布极广，常会遇到溶洞。因此，在这些地区修建隧道，必须予以注意。所以，隧道在溶洞地段施工时，应根据设计文件有关资料及现场实际，查明溶洞分布范围、类型情况(大小、有无水，溶洞是否在发育中，以及其充填物)、岩层的稳定程度和地下水流情况;(有无长期补给来源、雨季水量有无增长)等，分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。

3.1 引排水

(1)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。暗管、涵洞、小桥等设施，渲泄水流，或开凿泄水洞，将水排出洞外。

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

3.2 堵填

(1)对已停止发育、径跨较小、无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。

(2)拱以上空溶洞，可视溶洞的岩石破碎程度采用喷锚支护加固，或加设护拱及拱顶回填的办法处理。

3.3 跨越

(1)当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过。

(2)当隧道底部遇有较大溶洞并有流水时，可在隧道底以下砌筑浆砌片石支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水。

(3)当隧道边墙部分遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧道底以下筑拱跨过。

(4)当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。

(5)溶洞上大下小，且有部分充填物时，可将隧道顶部的充填物清除，然后在隧道底部标高以下设置钢筋混凝土横梁及纵梁，横梁两端嵌入岩层。

(6)隧道穿过大溶洞，情况较为复杂时，可根据情况，以边墙梁及行车梁通过。

3.4 绕行施工

施工中遇到一时难以处理的溶洞时，可采用迂回导坑绕过溶洞区，继续进行隧道施工，再行处理溶洞。

4 结语

总之，不良地质地段的变异条件是非常复杂的，在施工全过程中，应经常观察地层与地质条件的变化，勤检查支护与衬砌的受力状态，及时排险，防止突然事故的发生，保证隧道施工的顺利进行。

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