不良地質地段隧道施工方法探討

張秀林

(濮陽濮范高速公路有限公司)

1 不良地質黃土隧道施工方法及技術要求

1.1 黃土隧道施工方法

(1)黃土地層隧道施工，應做好黃土中構造節理的產狀與分布狀況的調查。對因構造節理切割而形成的不穩定部位，在施工時應加強支護措施，防止坍塌，保證安全施工。

(2)黃土圍巖開挖后不能暴露時間過長，否則圍巖周壁風化至內部，圍巖體松弛會加快，進而造成坍塌。因此，宜采用復合式襯砌，在開挖時應少擾動，開挖坑道后及時噴射混凝土，并以錨桿、鋼筋網和支撐作初期支護，以快速形成嚴密的支護體系。必要時可采用超前錨桿、管棚預支護加固圍巖。并應在初期支護基本穩固后，進行永久支護襯砌的施工。襯砌背后尤其是拱頂回填要密實。

(3)做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌。在有含水的黃土地層中施工時，洞內應做良好的排水設施。當地下水量較大時，應在洞內采用井點降水法，將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以改善施工條件，加快施工速度;在干燥無水的黃土層中施工，應管理好施工用水，不使廢水漫流。

1.2 黃土圍巖隧道施工技術要求

(1)施工有關規定。

應認真調查黃土地層中節理的產狀與分布狀況。對因構造節理切割而形成的不穩定部位加強支護。

施工中應遵循“短開挖、少擾動、強支護、及時密貼、實回填、嚴治水、勤量測”的施工原則，緊湊施工工序，精心組織施工。

開挖方法宜采用短臺階開挖方法或分部開挖法(留核心法)。初期支護應緊跟開挖面施作。

(2)施工注意事項。

首先，做好洞口、洞門及洞頂的排水系統，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌;

施工中如發現坑道有失穩現象，應及時用噴射混凝土封閉、加設錨桿、架立鋼支撐等加強支護;

施工時要特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過大，應用漿砌片石回填。如發現該處土體承載力不夠，應立即加設錨桿或采取其它措施進行加固。鉆錨桿孔時，宜采用干鉆;

在開挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內位移，宜加設橫向撐梁頂緊;

錨桿宜采用藥包式或早強砂漿式錨桿。若拱部位于砂層時，為防止噴射混凝土層塌落，可用4～6mm的密鋼筋網，緊貼開挖面作為固定初噴混凝土層之用;

施工中如發現不安全因素時，應暫停開挖，加強臨時支護，以便適應調整工序安排。

2 不良地質斷層

2.1 探明斷層地帶情況

施工前，切實掌握所遇斷層帶的所有情況。當斷層破碎帶的寬度較大，破壞程度嚴重。破碎帶的充填物情況復雜，且有較多地下水時，應在隧道一側或兩側開挖調查導坑。利用調查導坑詳細測繪地質狀況后，應及時做好封閉襯砌;調查導坑穿過斷層后，宜在較好的巖層中掘進一段距離再轉入正洞，開辟新的工作面，以加快施工進度。如設有平行導坑時，可超前于正洞，預先了解正洞斷層的實際地質情況，并有利于排水。

2.2 選擇合理施工方法

在斷層帶施工，應根據有關施工技術與機具設備條件，進度要求，材料供給等，慎重選擇通過斷層地段的施工方法。

當斷層帶內充填軟塑狀的斷層泥或特別松散的顆粒時，比照松散地層中的超前支護，采用先拱后墻法。墻部的首輪馬口，可用挖井法施工，如斷層帶特別破碎，則二、三輪馬口應以擴井法施工，最后挖去核心，隨即施作抑拱。如斷層地段出現大量涌水，則宜采取排堵結合的治理措施。

2.3 施工注意事項

(1)防排水作業。

如斷層帶地下水是由地表水補給時，應在地表設置截排系統引排。對斷層承壓水，應在每個掘進循環中，向巷道前進方向鉆鑿不小于2個超前鉆孔，其深度宜在4 m以上，以探明地下水的情況。

隨工作面的向前推進挖好排水溝，并根據巖質情況，必要時加以鋪砌。如為反坡掘進則除應準備足夠的抽水設備外，并應安排適當的集水坑。

坑壁或坑頂有水流出時，應鑿眼安置套管集中引排，使其不漫流。

(2)施工工序。

通過斷層帶的各施工工序之間的距離宜盡量縮短，并盡快地使全斷面襯砌封閉，以減少巖層的暴露，松動和地壓增大。

當采用上下導坑，先拱后墻法施工時，其下導坑不宜超前過多，并改用單車道斷面，掘進后隨即將下導坑予以臨時襯砌。上下導坑間的漏斗間距宜加大到10 cm左右，并全部以框架框緊。

(3)開挖作業。

采用爆破法掘進時，應嚴格掌握炮眼數量、深度及裝藥量。原則上應盡量減小爆破對圍巖的震動;

采用分部開挖法時，其下部開挖宜左右兩側交替作業。如遇兩側軟硬不同時，應用偏槽法開挖，按先軟后硬順序交錯進行。

(4)支護作業。

斷層地帶的支護應寧強勿弱，并應經常檢查加固;

在斷層地帶中，開挖面要立即噴射一層混凝土，并架設有足夠強度的鋼架支撐;

當采用分部開挖，使用以往木支撐時，要注意上導坑和擴大兩工序間的支撐倒換工作，并需預留足夠的支撐沉落量，防止因倒拆橫、縱梁及反挑頂而引起坍方。這種坍方往往處理費事，且對安全威脅很大。此外，當拱圈封頂后應立即設置拱腳卡口梁，并應以木楔切實塞緊。

(5)襯砌作業。

襯砌應緊跟開挖面;襯砌斷面應盡早封閉。

3 不良地質溶洞

溶洞是以巖溶水的溶蝕作用為主，間有潛蝕和機械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。當遂道穿過可溶性巖層時，有的溶洞位于隧道底部，充填物松軟且深，隧道基底難于處理;有的溶洞巖質破碎，容易發生坍塌;有時遇到大的水囊或暗河，巖溶水或泥砂夾水大量涌入隧道;有時遇到填滿飽含水分的充填物溶槽，當坑道掘進至其邊緣時，含水充填物不斷涌入坑道，難以遏止，甚至地表開裂下沉，山體壓力劇增;有時溶洞、暗河迂回交錯、分支錯綜復雜、范圍寬廣，處理十分困難。我國石灰巖分布極廣，常會遇到溶洞。因此，在這些地區修建隧道，必須予以注意。所以，隧道在溶洞地段施工時，應根據設計文件有關資料及現場實際，查明溶洞分布范圍、類型情況(大小、有無水，溶洞是否在發育中，以及其充填物)、巖層的穩定程度和地下水流情況;(有無長期補給來源、雨季水量有無增長)等，分別以引、堵、越、繞等措施進行處理。

3.1 引排水

(1)當暗河和溶洞有水流時，宜排不宜堵。在查明水源流向及其與隧道位置的關系后。暗管、涵洞、小橋等設施，渲泄水流，或開鑿泄水洞，將水排出洞外。

(2)當水流的位置在隧道上部或高于隧道時，應在適當距離外，開鑿引水斜洞(或引水槽)，將水位降低到隧道底部位置以下，再行引排。

3.2 堵填

(1)對已停止發育、徑跨較小、無水的溶洞，可根據其與隧道相交的位置及其充填情況，用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉，根據地質情況決定是否需要加深邊墻基礎。

(2)拱以上空溶洞，可視溶洞的巖石破碎程度采用噴錨支護加固，或加設護拱及拱頂回填的辦法處理。

3.3 跨越

(1)當隧道一側遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側的邊墻基礎通過。

(2)當隧道底部遇有較大溶洞并有流水時，可在隧道底以下砌筑漿砌片石支墻，支承隧道結構，并在支墻內套設涵管引排溶洞水。

(3)當隧道邊墻部分遇到較大、較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎時，可在邊墻部位或隧道底以下筑拱跨過。

(4)當隧道中部及底部遇有深狹的溶洞時，可加強兩邊墻基礎，并根據情況設置橋臺架梁通過。

(5)溶洞上大下小，且有部分充填物時，可將隧道頂部的充填物清除，然后在隧道底部標高以下設置鋼筋混凝土橫梁及縱梁，橫梁兩端嵌入巖層。

(6)隧道穿過大溶洞，情況較為復雜時，可根據情況，以邊墻梁及行車梁通過。

3.4 繞行施工

施工中遇到一時難以處理的溶洞時，可采用迂回導坑繞過溶洞區，繼續進行隧道施工，再行處理溶洞。

4 結語

總之，不良地質地段的變異條件是非常復雜的，在施工全過程中，應經常觀察地層與地質條件的變化，勤檢查支護與襯砌的受力狀態，及時排險，防止突然事故的發生，保證隧道施工的順利進行。

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