山嶺隧道施工防坍的分析

摘要：文中首先分析了山嶺隧道坍方原因，接著對隧道洞口的防坍施工技術及改進進行了闡述，隨后對松散地層防坍施工技術要點進行了探討：松散地層防坍技術措施、預注漿加固圍巖技術方案、放水減壓方法和迂回導坑繞行，這一研究對于山區(qū)施工的安全具有一定的參考價值。

關鍵詞：山嶺隧道；隧道洞口；坍方；松散地層；預注漿

0 引言

隧道洞口段具有埋深淺、石質破碎、受力結構復雜等特點，是隧道施工中極易發(fā)生坍方的地段，為避免坍方，應遵循“早進晚出、安全、經(jīng)濟”的設計施工原則，采取必要的防坍措施，以安全通過洞口段。在山區(qū)修建隧道（交通隧道、水工隧洞等），由于隧道穿越地區(qū)工程地質和水文地質的復雜多變，決定了山嶺隧道的施工難度。文中基于這一背景，對山嶺隧道施工防坍完成了分析，這一研究對于山區(qū)施工的安全具有一定的參考價值。

1山嶺隧道坍方原因

由于土壓等外界因素的影響，隧道開挖時破壞了原有巖體內部受力平衡，其軟弱圍巖內產(chǎn)生裂縫或破壞，或者由于巖石體中存在層理和節(jié)理，導致周邊的巖塊出現(xiàn)松弛、剝落，進而發(fā)生整體坍塌，這種現(xiàn)象稱之為坍方，其規(guī)模遠大于剝落。圖1為坍方的過程圖，在隧道挖掘過程中的任一時刻都可能會發(fā)生坍方。

圖1 坍方過程圖

引起隧道坍方的原因是多方面的，主要可以概括為：1、自然因素：即在勘探和施工過程中地質和水文地質情況認識不清；2、工程因素：即在修建隧道施工中，圍巖的地質和水文地質的突然變化；3、人為因素：即不合理、不適當?shù)脑O計、施工方法及處理措施等。

2隧道洞口的防坍施工技術分析

2.1 隧道洞口地段防坍技術

隧道洞口地段，一般為堆積層或風化嚴重、破碎的圍巖，施工難度較大，因此需要合理的制定有關進洞和洞口工程的技術方案。在施工過程中，需要全面考慮相鄰工程機洞外場地的情況，為隧道洞身施工創(chuàng)造條件。

我們很難規(guī)定洞口段的確切范圍，這主要是由于隧道的地質、地形和線路位置的不同造成的。隧道開挖時，如果會嚴重影響到上坡地表，那么這段隧道的洞口范圍我們便稱之為洞口加強段。洞口段范圍可以根據(jù)每座隧道的圍巖條件來確定。

邊仰坡土石方，洞門圬工及洞口安裝排水系統(tǒng)、檢查設備和洞身襯徹是隧道洞口的主要工程。為了有效的降低對洞身施工的影響，在做好洞口環(huán)襯徹之后需要盡快進行洞門施工，同時做好邊仰坡防護。

2.2 隧道洞口段防坍施工技術措施

按照原有設計對仰坡進行分層開挖和防護。適合將Ⅳ～Ⅴ級圍巖分為兩層：起拱線之前為第一層，第二層的起挖是從上半斷面進洞一段距離后進行的，下半斷面的開挖時在洞口穩(wěn)定后進行的。天溝需提前做好，并一次刷夠仰坡的坡度，為了避免積水，洞頂和洞口的排水系統(tǒng)應該及時做好。

進洞開挖需要合理的選擇開挖和預加固的方式、方法，這一工序是洞口段施工中最關鍵的一步。

（1）隧道洞口的鉆眼采用鉆爆法，尺寸控制在1.5m以內。為了減輕對圍巖的擾動，避免超挖、欠挖現(xiàn)象的發(fā)生，我們一般會選擇 “短進尺，弱爆破”的光面爆破或預裂爆破。

（2）洞口段處于Ⅳ～Ⅴ級圍巖，施工應當采用臺階法，選用預留核心環(huán)形法對上半斷面進行施工；淺埋和偏壓隧道則需要做到“先護后挖”，適合選用地表預加固和圍巖超前支護方法。

（3）這里我們進洞施工應選擇特殊的方法，這主要是由于洞口段圍巖的地質條件較差造成的。開挖前應進行加固圍巖和強支護措施，然后再進行開挖施工。進洞開挖應該選用人工與機械相配合的方式，并采用臺階法。

2 松散地層防坍施工技術要點

松散地層主要為砂夾礫石、漂卵石地層和已失去巖性的風化巖，這種地質結構松散，自穩(wěn)定性極差，極容易出現(xiàn)坍方。

2.2 防坍技術措施

地質超前預報在開挖之前及其過程中必須時刻進行，直觀的鉆孔勘探主要適合在地質條件極差的大范圍地段進行。

對于地質條件稍好的松散地層，其超前探測可以使用風鉆打眼在掌子面上的方法，如鉆孔臺車打眼等。如果地質條件極差并且難以掌握時，可以利用輔助坑道進行大直徑深孔鉆探或者直接采用地質鉆機在掌子面上。

2.3 預注漿加固圍巖技術方案：

如果淺埋段或洞口段的地質屬于松散地層，那么我們可以考慮單液注漿的方式進行圍巖的加固，壓漿的壓力需要控制在加固范圍內，單液可以選擇純水泥漿或者水泥砂漿。倘若松散巖層的地質條件較好，坍塌不存在于掌子面正面，那么可以選擇淺孔周邊預注漿方案。漿液的選擇有兩種：如果巖層的孔隙和顆粒都比較小，可以直接采用超細水泥漿或者純水泥漿；如果是巖層屬于砂礫地層，只能選擇水泥漿或者單液水泥砂漿注漿。

如果整個掌子面上的松散巖層都發(fā)生了坍塌，我們將會選擇淺孔全斷面預注漿；條件允許的情況下，會選擇深孔全斷面預注漿進行加固。同樣，注漿材料也有兩種選擇：如果巖層的孔隙和顆粒都比較小，可以直接選擇純水泥漿；如果是巖層的孔隙比較大，則需要選擇單液水泥漿或水泥砂漿。水泥水玻璃雙液注漿也可以直接用于孔隙和顆粒較小的巖層。

在含有水的地層中，為了固結加固圍巖并堵住水，我們將會選擇大孔徑深孔全斷面預注漿。其注漿方案的制定不僅與巖層的含水狀態(tài)及活動有關，而且與含水率、水壓及流量大小也有很大的聯(lián)系。其注漿參數(shù)也需要考慮很多因素，除了本身的因素之外，還應該考慮止水強厚度、壓力及布孔。

全斷面注漿時，為了方便注漿管的拆除，其掌子面正面部位會選擇玻璃纖維管；對周邊進行注漿時， 注漿管只需選擇鋼化材料。

2.4 放水減壓方法

如果溶洞中泥、沙含量不大，或者幾乎沒有，溶洞水的水壓和水量也不大，就不會過多的影響隧道結構及其周圍環(huán)境，那么我們可以利用導坑或排水洞進行排放或者選擇掌子面直接放水減壓。如果地表的水與溶洞水聯(lián)系較強或者溶洞中含有大量的泥沙，那么排水量不宜過大，排水時間也不宜過長，否則會對隧道的穩(wěn)定性及其周圍的環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，嚴重時可能會影響到運行的安全。

2.5 迂回導坑繞行

為了防止突水、突泥、和坍方事故的發(fā)生，在開挖導洞時，一定要保證對支護的加強。挖導洞需要繞過溶洞，起始于隧道的周圍，在溶洞的另一方向上對水流進行處理，這樣我們就能清楚的探明溶洞的大小及發(fā)育情況。

3 小結

山嶺隧道地質情況千差萬別，人類對地質及大自然的認識遠沒有達到熟知的程度：本文中所論述的二些防坍措施不可能一一概全，難免有遺漏之處，—對隧道施工防坍的認識也是“仁者見仁，智者見智”，不是之處，愿和各位同行商討。

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