1、长大隧道不良地质段的施工控制技术摘要：结合某长大隧道不良地质段施工的成功实践，详细阐述了大断面软弱围岩控制变形技术，断裂破碎带、突水、突泥地段和岩溶段施工技术，为地质复杂的长大隧道施工提供了借鉴。 关键词：长大隧道，不良地质段，岩溶，施工。 中图分类号：U455.49 文献标识码：A 1 工程概况 某隧道起讫里程为 DK366+862DK380+874，全长 14012m，为单洞双线隧道，最大埋深达 775m。隧道穿越剥蚀中低山地貌，绝对高程3301170m，相对高差最大达 840 米，自然坡度一般 1050，局部形成陡崖。隧道工程地质条件复杂，隧道穿越 13 条断层破碎带，6 条褶皱带，隧道
2、区域附近水系发育，考虑到隧道除进口有 788 米上坡外，其余均处于下坡，只有出口作业面顺坡排水，进口及 0#、1#、2#、3#、4#斜井作业面施工期间全部需反坡排水，施工难度较大，安全风险高，属于铁路级风险隧道，存在突泥、突水、软岩大变形等地质风险。 2 不良地质段的施工控制技术 该隧道不良地质有大断面软岩变形、断层破碎带、突水突泥、岩溶等等情况。根据以往类似隧道不良地质地段的施工经验，确定特殊与不良地质地段施工原则如下：在施工接近设计提供的不良地质地段时，加强地质预报；充分利用超前预报，提前探明地质；分部开挖施工时，按“先预报、管超前、短进尺、控爆破、早支护、快封闭、勤量测”原则，开挖后及时
3、支护，做到随挖随护；缩短循环进尺，采用无爆开挖或微差控制爆破技术，尽可能减少对围岩的扰动；加强施工组织管理，严格施工工序，并组织好物资材料供应工作；采用信息化动态施工技术，加强施工量测，及时反馈信息，及时修正支护参数和施工方案，确保施工和洞身结构安全。 2.1 大断面软弱围岩控制变形技术 控制原则。采用“注浆加固、改善构造、以柔克刚、边支边放、底部加强”的主动式控制原则。一是从提高围岩力学性能着手，主动加固围岩，使之承受一部分荷载；二是加长加密锚杆，使支护的荷载传入基岩深部；三是初期支护允许柔性变形消耗围岩中储存的能量；四是预留足够的变形量防止断面侵限；五是喷射早高强混凝土，抑制其变形；六是加
4、强隧道底部结构。具体措施。严格按设计支护参数进行施工；根据监控量测结果反馈的信息预留变形量;采用可缩式钢架支护；改善洞室形状，加大边墙和底部的曲率；采用长锚杆并加密，锚杆垫板加大到2525cm；加强掌子面正面的注浆处理以防外鼓；部分地段采用 6m 长注浆锚管进行加固；加强二衬配筋。 2.2 断裂破碎带施工 采取的措施。利用超前地质探测手段，提前预测松散、破碎带情况，利用地质素描法对断层的长度、高度、倾角做出预测。选择合理的施工方法进行断层破碎带施工。断层破碎带施工时必须遵守超前支护、分步开挖、随挖随护、密闭支撑、围岩量测，及早衬砌的原则。根据赋水情况采用超前管棚注浆预加固地层，分步开挖按先软后
5、硬顺序交错进行，要随挖随护、密闭支撑，及时施作仰拱初期支护闭合成环整体受力。如出现大量涌水，则采取排堵相结合的处理措施。施工要求。通过断层带时，应及早施作初期支护，减少岩层的暴露、松动，各施工工序的距离尽量缩短。断层破碎带尽量采用人工开挖，采用爆破法掘进时，严格掌握炮眼数量、深度及装药量，以减少爆破震动对围岩的影响。采用分部开挖时，其下部开挖分左右两侧相距交错作业。开挖有水流出时，凿眼安置套管集中引排，使其不漫流，并随工作面向前推进，做好排水沟，并避免积水浸泡拱、墙脚。断层地带的支护宁强勿弱，并严格监控量测，及时掌握围岩收敛变形信息，修改设计支护参数。 2.3 突水、突泥地段施工 隧道通过富水
6、段接触带时，施工中有可能产生突然涌水、涌泥现象。突水地段施工。洞内突水对隧道施工的危害很大，施工中必须采取相应的防水、排水措施。根据涌水量的大小，提前封堵和疏排，同时做好应急准备，一旦发生涌水，迅速排出，以防大量地下水涌入洞内，造成危害。涌水预测方法。根据本投标人在类似地质条件隧道工程施工中的成功经验，以超前钻孔探水为主，相似比拟法预测为辅。施工方案。施工中认真研究设计文件，加强地质调查，进行超前钻孔探测，采用综合物探手段预测预报，判明水源补给、涌水量和突出水压等情况，有针对性地采取帷幕注浆、超前注浆或管道引排等方案。施工顺序。地质预探、预报。根据设计文件，在开挖即将进入设计富水地段时，加强工
7、作面前方的地质预探、预报工作，准确掌握前方地下水含量、压力、分布，并结合预测结果设置超前探水孔，判断是否有发生涌水的可能。根据水源补给、涌水量和突出水压等预测预报情况，分别采取帷幕注浆、超前注浆和管道引排等方法，排除部分地下水，减少水量，降低水压。采用上部弧形导坑预留核心土法、台阶法等开挖方法，并辅之以超前小导管预注浆止水（浆液为水泥水玻璃双液浆）穿越突水段。按顺序分部开挖隧道断面，施作支护。支护系统锚杆由厚壁小导管代替，施作支护时，根据渗漏水的情况，在各渗漏水处钻眼引水，设置弹簧排水管。在大面积淋水或水流量仍很大的情况下，设置多层弹簧排水管，通过弹簧排水管将水引入墙脚纵向排水管，流入排水沟将
8、水排出洞外。铺设复合防水板，全断面模筑防水钢筋混凝土。富水地段备足抽水设备，加强施工用水、排水管理，防止拱脚和基底浸泡。 突泥地段施工。涌水在较厚断层泥或溶洞充填物中往往导致突泥，造成坍方，而且使隧道周围岩体产生空隙以至大体积的空洞，危害更大。施工中，首先要依靠地质超前预报做出判断，根据涌泥量的大小，提前采用超前帷幕注浆或超前小导管预注浆进行封堵，以加固地层并止水。一旦发生有危害的突泥时，必须尽快将口堵住。堵塞的材料以钢筋、钢管和型钢为骨架，填塞草袋，劈柴和木板。堵口后，用喷混凝土将其封闭，并将周围洞身加固；然后沿开挖面周边设超前钢管支护，采用直径 40mm、50mm 或 80mm 长68m
9、的无缝钢管。必要时两层、三层重叠，形成“套管”以增大其抵抗松散地层压力的能力。同时在此断面附近设置监控量测点，监控量测围岩的收敛变形情况。 2.4 岩溶地段施工 岩溶调查。隧道施工对岩溶的防治处理是施工重点和难点之一。在制定岩溶段施工方案之前必须继续进行详细的调查，取得详实、完整的数据作为施工方案选择的依据。其调查方式内容有：地形地貌调查。对岩溶地段的地形地貌作详细调查，尤其是溶洞、溶蚀裂隙、岩溶管道、岩溶断层等的位置、形状、大小以及其影响范围，并对地表水流向进行详细的调查，弄清其与隧道的位置关系。岩溶形态调查。调查岩溶的形态、规模及其分布位置、高程、延伸方向、与地表水系的水力联系情况、充填物
10、情况，特别是了解地表可见溶洞的延伸方向，评估其对隧道的影响大小。超前预测预报和验证。超前预报可能存在的岩溶位置、规模、发育方向、充填物情况，主要的预报措施有：超前综合物探和施工过程中的超前水平探孔。处理措施。对于溶洞可根据其类型、规模、与隧道的相对关系及对隧道结构的影响等，采取回填、支顶、加固、跨越、结构加强等措施处理。对于岩溶水可根据岩溶水赋存条件，在保证岩溶水既有排泄通道畅通的前提下采取超前帷幕注浆、局部补注浆、径向注浆等方式进行注浆堵水，根据注浆堵水效果和实测水压，选用适当的加强型复合式衬砌。 3 结语 采用上述方法，安全顺利地完成了隧道不良地质段的施工，表明采用的施工控制技术是成功的。
11、不良地质段施工应做到：做好超前地质预报工作。对开挖面前方地层进行探测预报，判明地层和含水情况，为超前支护和止水提供依据，及时修改或加强超前支护和支护参数。尤其是施工开挖接近设计探明的富水带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时调整施工方法。加强施工监控量测，实行信息化施工。对地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛进行量测，及时对数据进行整理分析，及时反馈于设计和施工，及时优化设计参数和施工方法。当量测数据表明围岩收敛变形接近控制标准的警戒值时，尽快采取加强措施进行加固，抑制变形，防止因变形突变引起坍塌。据不同地质情况和开挖方式，采用超前小导管预
12、注浆加固地层的超前支护措施，注浆选材视不同岩层和地下水情况分别采用水泥浆、水泥水玻璃双液浆，通过注浆加固周边围岩，提高其自承能力，减少围岩松弛变形。(4)对不同围岩，分别采取上部弧形导坑预留核心土法、短台阶法、全断面法等开挖方法。上部预留核心土法分步开挖时，支护要及时闭合成环，每一环支护均施作锁脚锚杆，加强支护，防止拱脚下沉和内移，引起过大变形，导致拱部岩层坍塌。严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺，杜绝各种违章施工。控制爆破装药量，减小对软弱破碎围岩的扰动。 参考文献 1邓伯科.雁门关隧道富水段软弱围岩初期支护开裂变形控制技术J.铁道标准设计,2013,(1) 2刘华,胡志勇,高安荣.野猫岗隧道不良地质段施工J.公路隧道,2005,(1) 作者简介:欧文武(1986-1)，男，湖南武冈人，助理工程师，本科，主要从事工程建设技术与管理工作。
