不良地質(zhì)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(zhì)黃土隧道施工方法及技術(shù)要求

1.1 黃土隧道施工方法

(1)黃土地層隧道施工，應(yīng)做好黃土中構(gòu)造節(jié)理的產(chǎn)狀與分布狀況的調(diào)查。對因構(gòu)造節(jié)理切割而形成的不穩(wěn)定部位，在施工時應(yīng)加強支護(hù)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(fēng)化至內(nèi)部，圍巖體松弛會加快，進(jìn)而造成坍塌。因此，宜采用復(fù)合式襯砌，在開挖時應(yīng)少擾動，開挖坑道后及時噴射混凝土，并以錨桿、鋼筋網(wǎng)和支撐作初期支護(hù)，以快速形成嚴(yán)密的支護(hù)體系。必要時可采用超前錨桿、管棚預(yù)支護(hù)加固圍巖。并應(yīng)在初期支護(hù)基本穩(wěn)固后，進(jìn)行永久支護(hù)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(tǒng)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(nèi)應(yīng)做良好的排水設(shè)施。當(dāng)?shù)叵滤枯^大時，應(yīng)在洞內(nèi)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(yīng)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(shù)要求

(1)施工有關(guān)規(guī)定。

應(yīng)認(rèn)真調(diào)查黃土地層中節(jié)理的產(chǎn)狀與分布狀況。對因構(gòu)造節(jié)理切割而形成的不穩(wěn)定部位加強支護(hù)。

施工中應(yīng)遵循“短開挖、少擾動、強支護(hù)、及時密貼、實回填、嚴(yán)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(hù)應(yīng)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?shù)呐潘到y(tǒng)，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(fā)現(xiàn)坑道有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時用噴射混凝土封閉、加設(shè)錨桿、架立鋼支撐等加強支護(hù);

施工時要特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過大，應(yīng)用漿砌片石回填。如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)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(nèi)位移，宜加設(shè)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(wǎng)，緊貼開挖面作為固定初噴混凝土層之用;

施工中如發(fā)現(xiàn)不安全因素時，應(yīng)暫停開挖，加強臨時支護(hù)，以便適應(yīng)調(diào)整工序安排。

2 不良地質(zhì)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(dāng)斷層破碎帶的寬度較大，破壞程度嚴(yán)重。破碎帶的充填物情況復(fù)雜，且有較多地下水時，應(yīng)在隧道一側(cè)或兩側(cè)開挖調(diào)查導(dǎo)坑。利用調(diào)查導(dǎo)坑詳細(xì)測繪地質(zhì)狀況后，應(yīng)及時做好封閉襯砌;調(diào)查導(dǎo)坑穿過斷層后，宜在較好的巖層中掘進(jìn)一段距離再轉(zhuǎn)入正洞，開辟新的工作面，以加快施工進(jìn)度。如設(shè)有平行導(dǎo)坑時，可超前于正洞，預(yù)先了解正洞斷層的實際地質(zhì)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(yīng)根據(jù)有關(guān)施工技術(shù)與機具設(shè)備條件，進(jìn)度要求，材料供給等，慎重選擇通過斷層地段的施工方法。

當(dāng)斷層帶內(nèi)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(hù)，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(yīng)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(xiàn)大量涌水，則宜采取排堵結(jié)合的治理措施。

2.3 施工注意事項

(1)防排水作業(yè)。

如斷層帶地下水是由地表水補給時，應(yīng)在地表設(shè)置截排系統(tǒng)引排。對斷層承壓水，應(yīng)在每個掘進(jìn)循環(huán)中，向巷道前進(jìn)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(jìn)挖好排水溝，并根據(jù)巖質(zhì)情況，必要時加以鋪砌。如為反坡掘進(jìn)則除應(yīng)準(zhǔn)備足夠的抽水設(shè)備外，并應(yīng)安排適當(dāng)?shù)募印?/p>

坑壁或坑頂有水流出時，應(yīng)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(dāng)采用上下導(dǎo)坑，先拱后墻法施工時，其下導(dǎo)坑不宜超前過多，并改用單車道斷面，掘進(jìn)后隨即將下導(dǎo)坑予以臨時襯砌。上下導(dǎo)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(yè)。

采用爆破法掘進(jìn)時，應(yīng)嚴(yán)格掌握炮眼數(shù)量、深度及裝藥量。原則上應(yīng)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(cè)交替作業(yè)。如遇兩側(cè)軟硬不同時，應(yīng)用偏槽法開挖，按先軟后硬順序交錯進(jìn)行。

(4)支護(hù)作業(yè)。

斷層地帶的支護(hù)應(yīng)寧強勿弱，并應(yīng)經(jīng)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(shè)有足夠強度的鋼架支撐;

當(dāng)采用分部開挖，使用以往木支撐時，要注意上導(dǎo)坑和擴大兩工序間的支撐倒換工作，并需預(yù)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(dāng)拱圈封頂后應(yīng)立即設(shè)置拱腳卡口梁，并應(yīng)以木楔切實塞緊。

(5)襯砌作業(yè)。

襯砌應(yīng)緊跟開挖面;襯砌斷面應(yīng)盡早封閉。

3 不良地質(zhì)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(dāng)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(zhì)破碎，容易發(fā)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(dāng)坑道掘進(jìn)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(fù)雜、范圍寬廣，處理十分困難。我國石灰?guī)r分布極廣，常會遇到溶洞。因此，在這些地區(qū)修建隧道，必須予以注意。所以，隧道在溶洞地段施工時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計文件有關(guān)資料及現(xiàn)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(fā)育中，以及其充填物)、巖層的穩(wěn)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(jìn)行處理。

3.1 引排水

(1)當(dāng)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(guān)系后。暗管、涵洞、小橋等設(shè)施，渲泄水流，或開鑿泄水洞，將水排出洞外。

(2)當(dāng)水流的位置在隧道上部或高于隧道時，應(yīng)在適當(dāng)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(fā)育、徑跨較小、無水的溶洞，可根據(jù)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(jù)地質(zhì)情況決定是否需要加深邊墻基礎(chǔ)。

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

3.3 跨越

(1)當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側(cè)的邊墻基礎(chǔ)通過。

(2)當(dāng)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(jié)構(gòu)，并在支墻內(nèi)套設(shè)涵管引排溶洞水。

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

(4)當(dāng)隧道中部及底部遇有深狹的溶洞時，可加強兩邊墻基礎(chǔ)，并根據(jù)情況設(shè)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(biāo)高以下設(shè)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(fù)雜時，可根據(jù)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(dǎo)坑繞過溶洞區(qū)，繼續(xù)進(jìn)行隧道施工，再行處理溶洞。

4 結(jié)語

總之，不良地質(zhì)地段的變異條件是非常復(fù)雜的，在施工全過程中，應(yīng)經(jīng)常觀察地層與地質(zhì)條件的變化，勤檢查支護(hù)與襯砌的受力狀態(tài)，及時排險，防止突然事故的發(fā)生，保證隧道施工的順利進(jìn)行。

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