不良地质段范文

不良地质段范文（精选10篇）

不良地质段 第1篇

木冲隧道位于广西钟山县凤翔镇木冲村南约1 km处, 横穿红花岭和犁头山, 是广西平乐—钟山高速公路贺州支线的控制工程, 也是目前广西在建最长的高速公路隧道。设计为两座独立的分离式隧道, 轴线间距50 m, 其中隧道右线长3 695 m (YK20+650～YK24+345) , 左线长3 670 m (ZK20+645～ZK24+315) 。建筑界限为净宽10.25 m, 净高5.5 m, 最大埋深为357 m。

隧道经过区段内有2条大的断层:F2断层 (ZK21+033～ZK21+260, YK21+198～YK21+320) , F4断层 (ZK21+645～ZK21+912, YK21+165～YK22+075) 。断层倾向东, 断裂带以挤压破碎为主, 破碎岩石及影响带宽度达227 m。节理裂隙发育, 以构造型节理裂隙为主, 多呈闭合～微张, 隙间为方解石及岩质物充填, 最大涌水量达0.11 m3/s。

2断层破碎带施工技术

木冲隧道斜交F2, F4两大断层, 其中与F2断层夹角约21°～27°, 使得F2断层对隧道的影响带斜跨200多米, 断层带主要填充物角砾状砂砾土, 结构松散, 地下水丰富, 造成围岩自稳性很差, 局部坍塌, 并且细砂被地下水携带流出, 形成坍塌, 范围不断扩大, 所以要求初期支护在很短时间内完成。

2.1 施工措施

1) 确定超前支护参数。

a.由于围岩松散、破碎、地下水丰富, 在进行固结注浆时要求浆液凝固时间比较短, 所以确定水泥—水玻璃双液浆的初凝时间定为18 s。双液浆的水灰比为0.7∶1, 水玻璃波美度为36 Be′, 水泥浆与水玻璃体积比为1∶0.6。b.根据现场实验孔的取样强度实验, 确定超前锚杆间距为30 cm。c.由于围岩松散、破碎, 钻孔时易卡钻, 为加快掘进速度, 决定超前支护采用自进式锚杆 (见图1) , 直径50 mm, 10.5 m/根, 搭接长度不小于150 cm。侧壁超前预支护也采用自进式ϕ50 mm锚杆, 5 m/根, 按角度与超前支护锚杆夹角30°施作, 每3 m一循环。

2) 布眼及钻孔。

按设计参数把钻孔眼布置好, 先钻拱顶0号孔, 接着按顺序依次钻孔。

3) 设止浆墙。

自进式锚杆施作完毕后, 对施作锚杆的工作面喷射C25混凝土10 cm封闭, 防止钻孔周边注浆时漏浆。

4) 制备双液浆。

按照实验确定浆液配合比配制双液浆, 在注压浆液时不停地搅拌防止沉淀。

5) 注浆作业。

每次安装管时速度要快, 控制在5 s之内, 并且在安装之前, 预喷射几次, 避免浆液凝固堵管。注浆压力值不能超过6.0 MPa。注完浆液后要用清水冲洗注浆管和注浆机, 防止注浆管堵塞以及浆液固结在注浆机。

6) 掌子面掘进。

对已固结的岩体抽样检查, 看抗压强度是否达到预计值。倘若强度满足要求, 则可进行开挖, 1.5 m/循环。

7) 超前预支护的效果监测。

在有超前预支护的初期支护段埋设量测点, 用全站仪观测拱顶下沉和两侧净空收敛情况, 围岩压力量测采用钢弦式压力盒和频率接受仪。各项量测开始均在开挖支护18 h内进行, 频率为每天一次。

2.2 实例分析

木冲隧道左洞ZK21+038～ZK21+094段处于F2断层带内, 属溶槽、断层破碎带结合在一起, 其中ZK21+038～ZK21+084段属溶槽段, 泥质充填物夹大孤石, 并伴有约180 m3/h的出水量。ZK21+084～ZK21+094段属挤压破碎带, 围岩为砾石状强风化砂岩, 呈硬塑～软塑土状, 左侧拱顶有60 m3/h～80 m3/h裂隙水流出, 且在施工过程中掌子面顶部及前方不断有碎石状强风化砂岩流出, 拱顶下沉量在一天内最大达到20 cm, 且开挖每个台阶时下沉量至少在2 cm～3 cm 左右, 处理措施如下。

2.2.1 紧急抢险

1) 为保证安全, 防止流体进一步扩大, 决定先用ϕ42钢管垂直于洞轴线, 紧贴掌子面打排桩, 其上绑扎网片并喷40 cm厚C25喷射混凝土止浆墙, 兼封闭掌子面。

2) 做TSP超前地质预报, 根据资料采集, 探明前方100 m～200 m范围的地质情况, 确定下一步施工方案及措施。

2.2.2 初期支护

1) 施作超前注浆小导管进行松散体固结注浆, 凝胶时间控制在15 s～20 s, 注浆压力终压为3 MPa～4 MPa。采用ϕ57×8 mm无缝钢管, 按45°, 18°角两排施作, 间距为20 cm～30 cm, 梅花状布置, 水平投影搭接长度不小于3 m。管内注水泥—水玻璃双液浆。2) 钢拱架采用20b工字钢, 间距为40 cm, 拱部增设通长连接筋Φ25, 19根, 间距1 m, 预留沉落量定为40 cm。3) 超前支护采用ϕ32自进式注浆锚杆, 间距为20 cm。4) 每个台阶连接处铺设25槽钢垫梁, 垫梁连接用1 cm厚钢板焊接, 垫梁底增设C25喷射混凝土1 m×1 m的临时扩大基础, 以增加底部承载力, 减缓拱架下沉。5) 开挖下部台阶时, 径向锚杆 (中空注浆锚杆) 加密, 间、排距按0.5 m×0.5 m布置, 每个拱脚处的4根锁脚锚杆与拱架焊接牢固。

2.2.3 二衬混凝土

由原来60 cm加厚到80 cm, 二衬参照明洞配筋。边墙处每侧加设8根ϕ28Ⅱ级螺纹钢进行补强;及时施作二衬混凝土。

2.2.4 增设工字钢

仰拱内增设20b工字钢 (与墙架连接) , 并用Φ25钢筋按间距1.0 m加强纵向连接;每个台阶都设临时仰拱。

经过上述一系列加强措施, 有效控制或减弱了围岩变形, 达到了预期目标, 安全、顺利通过了断层破碎带。

3溶洞段施工技术

3.1 拱顶溶洞处理

1) 加固溶洞洞壁。首先喷射C25钢纤维混凝土, 厚15 cm, 封闭溶洞的洞壁。然后, 施作WTD25锚杆, 长350 cm, 间距1 m按梅花形排列。位于溶洞顶部的锚杆, 其长度为所处溶洞1/2周长。对拱部非溶洞部分, 施作超前小导管, 注射C.S浆液加固围岩。小导管规格ϕ42×4 mm, 其角度和间距视围岩具体情况而定。2) 加强初期支护。洞身初期支护作适当的调整。锚杆规格为WTD25 mm、长400 cm, 沿隧道周边均匀布置, 在拱部沿径向、边墙处垂直墙背, 纵向间距为80 cm, 按梅花形排列, 以加固隧道围岩。钢支架为20b工字钢, 纵向布设间距为80 cm。喷射C25混凝土, 厚26 cm。拱脚基础处, 若跨越溶洞时, 其悬空部初期支护施作完成后, 采用托梁跨越。3) 封闭溶洞口。拱背溶洞处回填C20混凝土, 厚度100 cm以上, 形成混凝土护拱。对于未用锚杆加固的小溶洞, 应满填混凝土。溶洞的洞口封闭方法, 先用工字钢架设在溶洞周围, 挂设钢筋网, 对溶洞口进行喷混凝土封闭, 并预埋泵管和引水管。封闭完成后, 通过预埋的泵管, 先进行泵送1.5 m～2 m厚混凝土填充溶洞, 对周围裂隙进行灌浆。为防止今后裂隙水由溶洞渗进隧道, 引水管直接引至隧道边沟内。4) 加强二次衬砌。二次衬砌施作之前, 防水层按本隧道标准铺设。对富水的溶洞, 还应当布设排水管, 将溶洞积水引入拱背盲沟, 排入洞内排水沟, 流出隧道之外。二次衬砌为防水钢筋混凝土, 规格C25, 厚度60 cm, 其钢筋按明洞配筋布置。

3.2 边墙溶洞处理

1) 清理边墙溶洞口的泥沙, 在溶洞口以内1 m位置, 开挖出宽0.6 m、深0.5 m沟槽;在沟槽内架设20b工字钢支架, 工字钢纵向间距为0.5 m, 在工字钢上口处, 施作两排WTD25 mm锚杆, 长3.5 m, 间距0.5 m, 并与架设的工字钢焊接在一起。

2) 在工字钢溶洞一侧挂上钢筋网, 钢筋网内设0.5 m厚碎石反滤层。在反滤层之上, 工字钢支架外侧, 用C20砂浆砌片石墙体, 墙体下部宽70 cm, 上宽50 cm。在工字钢内侧, 回填C20混凝土, 与隧道衬砌结合为一体。

3) 在溶洞底部, 埋设3根ϕ80钢管, 钢管伸入反滤层, 外接隧道内的排水沟, 不断排出溶洞内的积水, 以消除溶洞积水隐患。

4涌水处理与帷幕注浆技术

1) 锁口拱架安装。

在涌水的原因及地质条件尚不清楚的情况下, 为防止围岩因应力集中失稳, 引起塌方, 决定对掌子面附近 (YK21+202～YK21+199) 进行锁口拱架加固。拱架采用20b工字钢, 间距0.5 m, 拱脚布置4根锁脚锚管, 锚管采用ϕ42无缝钢管, L=3.5 m/根。纵向连接筋用ϕ25钢筋, 喷射C25混凝土26 cm。

2) 回填混凝土。

坍塌段顶部有孔穴, 为保证施工安全, 防止下一步管棚施工扰动孔壁和注浆压力过大, 造成孔穴周壁失稳, 引发更大的坍塌, 采用C25泵送混凝土对孔穴进行回填。

3) 施工超前管棚。

大管棚注浆主要考虑充填挤压注浆, 即:采用稠度较大的浆液通过管孔进入围岩, 对围岩充填挤压, 改善管棚附近围岩整体性, 和管棚一起组成具有一定刚度和强度的承压拱, 并起阻水作用。管棚规格ϕ86, 间距1.2 m, 注浆压力应控制在1.2 MPa。

4) 帷幕注浆。

为有效保护YK21+194～YK21+202段支护不受承压水的影响, 防止前期支护变形过大, 帷幕注浆分两阶段进行, 分排钻进, 分排注浆。

5) 掘进及支护。

由三台阶变为四台阶, 防止由于中导过高造成侧壁失稳。加强支护, 将拱架间距由50 cm调整为40 cm, 保证支护强度抗静载围岩 (土) 压力大于6 m。围岩破碎部位, 拱顶可减少径向锚杆, 增加超前导管数量 (大管棚中间打入, 长度由于帷幕注浆管的影响, 可以变为1.5 m, 保证一榀拱架进尺即可) 。加设双层钢筋网, 喷混凝土厚度要保证。

5结语

山岭隧道不良地质段施工技术, 通常情况下其开挖方式及支护手段与一般地段差别较大, 主要表现为围岩软弱, 自稳能力差, 易产生大变形而破坏。控制围岩变形是保证隧道施工和运营安全的关键, 施工加强措施也应紧紧围绕这一核心来实施。

1) 大量采用超前围岩预加固技术及辅助施工措施。改变软岩的物理力学性能, 提高其自稳能力, 控制变形速度, 稳定开挖面。如超前锚杆或小钢管支护, 管棚钢架超前支护, 超前小导管或超前围岩预注浆等。2) 开挖时采用能尽早闭合的短台阶或小尺寸超前导坑施工, 先初步释放应力, 待围岩达到一定变形后, 再开挖到设计断面施作初支, 以降低二次衬砌前围岩的变形速率。3) 初期支护采用足够刚度和早强的支护措施及时稳妥地控制围岩较大变形的发生。4) 根据监控量测结果及时跟进二次衬砌, 否则初期支护承受不了洞室压力的增长速度而导致破坏。施工中尽量减小沉降较大的先拱后墙法施工工艺, 采用全断面整体式钢模台车一次完成。及时施作仰拱, 减少结构最不利受力时间, 尽早形成抗荷环。二衬内配筋采用双层钢筋网并与仰拱钢筋闭合。5) 监控量测信息化。公路隧道大量采用复合式衬砌, 其目的就是充分利用初期支护的及时性、密贴性、柔性, 最大限度地发挥围岩的自身承载能力, 找到安全与经济的最佳结合点, 这就要求支护手段随围岩的变化而变化, 为此需要在行业内建立一种信息化设计与施工紧密结合的实用化技术, 设计单位在设计时就能够分别给出隧道各部分承载能力, 施工技术人员通过监控量测及时调整支护参数和二次衬砌的施作时间。

摘要：结合木冲隧道施工实践, 提出了对断层破碎带、溶洞、涌水等不良地质条件下隧道施工的主要技术措施, 并对围岩或初期支护发生变形的原因进行了初步分析, 为类似条件下的隧道施工提供了宝贵经验。

关键词：不良地质,超前预支护,监控量测,复合衬砌

参考文献

[1]交通部行业标准, 公路隧道设计规范[S].

不良地质段 第2篇

地质地段的处理

一、2007年10月1日，隧道K644+511~ K644+508出现塌方

1、地质描述

K644+511~K644+508段洞身围岩为强风化泥页岩夹砂岩，岩体裂隙发育且破碎，渗水较大，水主要从拱顶、右侧拱腰、掌子面中部和上部渗出。

2、塌腔范围描述

拱背塌腔最高3m，环向长度12.5m，纵向长度3m，塌腔由高变低，由宽变窄。

3、处理方案

为保证施工安全，经业主、设计、监理、施工单位现场讨论确定：按照设计C5-1方式支护（安装间距为50cm的I18工字钢，50cm×120cm的Ø25mm中空锚杆，24cm的C20喷射砼等），钢拱架安装到掌子面，并封闭钢拱架端部，在拱顶和拱腰各埋两根直径为50mm的泄水管。初期支护施工完后进行塌腔回填，采用M30水泥浆（1:1）或M30水泥砂浆灌注填充，塌方量根据回填量计算。

4、塌方充填量

采用充填水泥浆69.6T（92.06m3）。

5、处理时间

2007年10月1日~2007年10月8日，共8天。

二、2007年10月9日，隧道K644+ 506~K644+508出现塌方

1、地质描述

K644+506~K644+508段洞身围岩为强风化泥页岩、粉砂岩，岩体裂隙发育且破碎，渗水较大，拱顶、拱腰以及掌子面中部、左上部出现渗水。

2、塌腔范围描述

拱背塌腔最高4.5m，环向长度15.8m，纵向长度2m，塌腔由高变低，由宽变窄。

3、处理方案

为保证施工安全，经业主、设计、监理、施工单位现场讨论确定：喷10cm厚的C20喷射砼封闭围岩，掌子面喷10cm厚的C20喷射砼进行封闭，及时按照设计C5-1方式支护（安装间距为40cm的I18工字钢，50cm×120cm的Ø25mm中空锚杆，24cm的C20喷射砼等），钢拱架安装到掌子面，并封闭钢拱架端部，在拱顶和拱腰各埋1根直径为50mm的泄水管。初期支护施工完后进行塌腔回填，采用C25泵送砼填充，塌方量根据回填量计算。

4、塌方充填量

采用充填C25泵送砼105 m3。

5、处理时间

2007年10月9日~2007年10月15日，共6天。

三、2007年11月1日，隧道K644+461~ K644+ 452出现塌方

1、地质描述

K644+461~K644+452段洞身围岩为强～弱风化泥岩夹砂岩，岩 体极破碎且松散，裂隙发育，在开挖过程中出现塌方现象，在施工过程中，该段洞顶及掌子面出现掉块、塌方等现象，塌方桩号已延伸到K644+449，掌子面上部出现涌水现象，拱顶、右侧拱腰、掌子面中部和上部出现渗水，最大流量达146m3/S。

2、塌腔范围描述

拱背塌腔最大塌方高度在10m以上，环向长度16.5m，纵向长度12m，塌腔由高变低。

3、处理方案

为保证施工安全，经业主、设计、监理、施工单位现场讨论确定：

（1）加强初期支护，将钢拱架调整成间距为20cm的双层钢拱架，钢拱架半径按照C5-1施工，联结两钢拱架的联结筋间距调整为40cm，局部钢筋网片调整为4层，系统中空锚杆按照钢拱架间距加强支护，间距为20cm（纵向）×60cm（环向），每榀钢拱架的锁脚锚杆按照原设计施工。

（2）因塌方严重，每安装好两榀或三榀钢拱架必须及时进行喷射砼施工，施工完第一层后及时施工第二层钢拱架，待拱架靠拢掌子面后进行锚杆施工。掌子面必须采用C20喷射砼封闭，封闭厚度根据实际施工情况由施工单位和监理确定，但不小于10cm。（3）拱背回填采用C25泵送砼充填，因初期支护较薄，塌方较高，充填砼较厚，充填的砼落差较高，经多方面考虑，为了保证充填砼的过程中钢拱架不出现变形、喷射砼不出现开裂现象，必须在充填泵送砼前在拱背喷1m后的C20喷射砼作缓冲层。在施工初期支护过程中根据实际施工情况预埋填充层喷射砼和泵送砼管子以及排 3 水管（根据出水位置埋直径为50mm或100mm的排水管）。泵送砼分层充填，施工过程中根据实际情况确定，并做好监控测量。（4）因掌子面岩层松散，水较大，掌子面仍有塌方现象，该段塌方洞身按照上述方案施工，实际发生的工程量由监理根据实际施工情况确定。

4、塌方充填量 充填C25泵送砼825m3;

5、处理时间

2007年11月1日~2007年11月23日，共23天。

四、2008年5月17日，隧道K644+090~ K644+085出现塌方

1、地质描述

K644+090~K644+085段洞身围岩为强风化泥页岩、粉砂岩，岩体裂隙发育且破碎，渗水较大，拱顶、拱腰以及掌子面中部、左上部出现渗水。

2、塌腔范围描述

拱背塌腔最高8.5m，环向长度19.2m，纵向长度5m，塌腔由高变低，由宽变窄。

3、处理方案

为保证施工安全，经业主、设计、监理、施工单位现场讨论确定：（1）加强初期支护，将钢拱架调整成间距为50cm的双层钢拱架，钢拱架半径按照C7-1施工，系统中空锚杆间距为50cm（纵向）×100cm（环向），每榀钢拱架的锁脚锚杆按照原设计施工。（2）拱背回填采用C25泵送砼充填，因初期支护较薄，塌方较高，充填砼较厚，充填的砼落差较高，经多方面考虑，为了保证充填 砼的过程中钢拱架不出现变形、喷射砼不出现开裂现象，必须在充填泵送砼前在拱背喷0.5m后的C20喷射砼作缓冲层。在施工初期支护过程中根据实际施工情况预埋填充层喷射砼和泵送砼管子。泵送砼分层充填，施工过程中根据实际情况确定，并做好监控测量。

4、塌方充填量

采用充填C25泵送砼450 m3。

5、处理时间

铁路隧道浅埋不良地质段施工优化 第3篇

【关键词】隧道浅埋；不良地质段；施工方法；优化比较

1.隧道浅埋不良地质段施工方法的技术优化比较

隧道施工的开挖方法一般由明挖、半明挖和暗式开挖三种方式，具体选择采用哪种开挖方式主要还是要从经济方面、安全方面和建造技术方面、外部环境方面等角度加以分析。明挖通常只适用于覆盖层较薄的情况，开挖基坑在开挖作业过程中的安全与稳定性以及基坑的排水特点是明式开挖法应该考虑的主要问题，当开挖地段的区域地质所呈现的构造较为复杂，且地质构造的裂隙节理发育和地层结构水量大时，深进尺的开挖极容易导致山体的滑坡事故。明式开挖法则是先从地面开始向下开挖钻进直至基坑的结构底部，然后由下至上修建衬砌结构，最后完成回填并打造恢复路面的过程。为了防止塌方和保证安全施工，在场地不受限制时，明式开挖具有一定深度时，土壁应考虑做成倾斜的以保证土坡稳定，工程上叫做放坡。 半式明挖的方法则通常被应用于较为松散的地质结构条件或隧道设计线路处于地下水位之上的条件下。暗挖作为隧道开挖施工普遍被采用的一种掘进方法，由山体的地面层向下掘进开挖至一定的深度以后，及时封闭隧道开挖断面的顶部，其余的下部结构则在封闭顶盖后进行完整的施工过程。明式和暗式的掘进开挖法在二者的施工方案应用的方面来讲，浅埋隧道施工中将各具优势，为了能够确定采用哪种最佳施工方案，需从施工现场的外部环境、施工技术、建设经济和施工安全等多方面进行分析比较适用性和优越性。

采取明式掘进法的目的主要在于避免或减少浅埋层暗洞段施工过程中常常出现如涌水、坍塌冒顶、边墙失稳等事故灾害。但是，在通常情况下，隧道的设计位置都在山体间，凹地的土层结构汇水量一般比较大，设计中如果没有充分考虑到掘进施工中的防排水问题，掘进过程中由于水导致的事故灾害就必然存在，尤其是在多雨水季节，防排水问题会成为主导施工方法选择与进度控制所必然面临的问题之一。浅埋的明洞开挖完毕之后，对于前后山体结构土层造成的扰动极大，如果在处理方法上采取不当，就极可能会引起大范围或局部的山体失稳隐患而引发山体滑坡事故。根据实际施工当中总结的放样经验来看，开挖山体段的原有施工便道将被彻底破坏，为了能够保障隧道出口段的施工质量安全，一般需要重修施工便道。一般情况下开挖作业场地都很狭窄，施工难以全面开展，造成一定的出渣困难。我们需要做的是根据施工现场的实际情况，通过反复研究确定提出专项的整治处理施工方案。为了能够防止地下水渗透进入隧道开挖断面周边结构土层而影响到施工安全，在山体地表进行一定量的预注浆将会形成可靠的止水帷幕，从而确保隧道的正常施工进程。

浅埋暗挖法相比较于其他开挖方法，具有其自身明显的优势。如以城市地铁建设项目举例说明，浅埋暗挖法则对场地拆迁占地面积要求极小、对周边环境和交通的影响也体现良好且能够在建设投入方面节省很多。而与盾构掘进施工相比来看，浅埋暗挖法则将优势体现于施工过程简单，对于大型复杂设备的要求极低，且在不同地质、不同跨度的底层结构施工中均适用。当然，利弊同行，浅埋暗挖法字自身方法原理上还是存在一些明显的缺陷的，如施工进度慢、喷射混凝土造成的空气粉尘较大、投入劳动力量大、机械化程度不高和不适用于高位地下水土层结构的掘进施工（因为防排水的问题难以良好解决）。而采用这种浅埋暗挖掘进施工法时，通常比较常用的方法是正台阶开挖法，由于这种施工方法还常常采取如全断面法、单侧壁导坑超前正台阶法、双侧壁导坑正台阶法（眼睛工法）、中隔墙法等均适用于一些地质条件较为特殊的地段。

浅埋不良地质段的隧道掘进施工在选择施工方法中，应根据实地的围岩地质条件、水文条件、建设施工要求、机械设备和施工技术水平等多方面要求综合考虑，最终力求确定的是一种即合理又经济的施工方法。由于隧道开挖是一个会受到多方面因素影响的动态施工过程，其施工过程往往主要决定于地质水文条件，当围岩的地质条件较好时，开挖施工一般先将隧道的坑道断面开挖完再修筑必要的支护结构，如果条件允许即可以一次性完成整个断面的开挖掘进，而当隧道围岩结构的稳定性比较差的时候则必需要按部就班地先完成断面开挖并及时予以支护，以防止隧道围岩结构的变形引发进一步地坍塌事故。二次衬砌的施工应保证其修筑过程是先边墙后拱圈的顺序，即“先墙后拱法”。以下举例说明：

人工作业的挖孔桩维护结构的施工由于其自身结构具有设桩灵活性的特点，在隧道开挖过程中可按照围岩地质的特点适当在危险开挖地段予以加密或单独处理，亦可以加设其他临时辅助支护措施进行配合使用。挖孔桩的施工可以提前，占地少、施工方便和易于操作等优点明显，并且在对附近居民和道路建设的影响也可以控制到最小，不需要拆卸。原地貌破坏较小，山的干扰较小，有利于山体稳定性。混凝土的建成可以根据设计要求提前地面排水，减少地表水对隧道开挖效应。因此，挖孔桩帷幕暗挖挖几个有明显的优势，减少山干扰，缩短施工工期，投资少，因此决定采用挖孔桩帷幕开挖浅段施工。实践证明，选择合理的施工方法，施工的隧道可以安全，及地表沉降控制在设计范围。因此，选择合理的施工方法是建设的关键。从现有的国内外的工程性能和实验研究的情况，根据经济、工期考虑。在工程实践中，应根据地质条件，截面尺寸，地面环境和其他因素的方法可以实现，工期，安全性，适应性，经济性和技术性六个方面综合考虑，选择施工方法。当使用正确的施工方法和相应的施工辅助措施，可以做到安全、经济、快速施工的目的。

浅埋暗挖法适用于不宜明挖施工的土质或软弱无胶结的砂、卵石等第四纪地层，修建覆跨比大于0.2的浅埋地下洞室。对于高水位的类似地层，采取堵水或降水、排水等措施后也适用。尤其对于结构埋置浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布且对地表沉陷要求严格的都市城区，如修建地下铁道、地下停车场、热力与电力管线，这项技术方法更为适用。大跨度浅埋隧道隧道施工方法，宜采用中隔墙法（CD法）、中隔墙交叉台阶法（CRD法）、双侧壁导坑法（眼镜工法），拱结构应该是一个优先侧漂移的方法，最后取以柱孔的方法。施工中必须严格遵守“管超前、严注浆、短进尺、快支护、紧封闭、勤量测”十八字方针，不能违背。

2.结束语

综上所述，通过以上内容对隧道不良地质地段施工方法的优化对比分析，选择一种适应实际隧道情况的开挖方法既能够保证施工工期，又可以减少比必要的投入和周边环境造成的影响。笔者旨在希望能够对于我国铁路隧道施工能够确保安全地施工提出个人的一些意见及建议，仅供参考。

【参考文献】

[1]朱合华，杨林德，桥本正.深基坑工程动态施工反演分析与变形预报.岩土工程学报[J].1998，（04）.

[2]简明建筑结构设计手册编委会.简明建筑结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.

浅谈隧道不良地质段施工技术及管理 第4篇

关键词：隧道,不良地质段施工,管理,探讨

在隧道工程建设的过程中, 由于多重因素的影响会造成工程的稳定性不够或者是施工不到位的现象。在实际的工作中, 一些地质现象如泥石流、滑坡等会给建筑工程带来严重的影响。在实际的工作中, 隧道经过不良的地质段会遇到不同类型的施工难度, 因此相关的建设和施工人员需要对这一问题加强重视, 保证隧道工程的稳定性, 增强施工的安全性。

1 隧道不良地质段概述

隧道不良地质段主要是在工程建设的过程中可能会遇到不同的地质条件, 如地貌、地形等等。不同的地质条件队隧道工程的质量都会造成严重的影响, 其中较为常见的就是地下水、岩溶、河流等等。对于不同的地质条件需要采用不同的方式来进行防护, 其中对于洞口段山体来说, 其土质主要为松散的堆积物为主, 而且其稳定性相对较差, 很容易出现坍塌的问题, 这就给施工人员带来一定的危险性。对于松散地层涞水, 其胶结性能较差, 在施工的过程中会出现滑坡吻戏。因此, 如果要在这一地层情况下开挖隧道, 需要首先采取预防措施, 然后在记性具体的施工工作。采取的措施主要为超前锚杆和短柱的支护工作等等。不同的地质需要采用不同的方式, 这样才能实现高效性。

2 隧道不良地质段施工技术及其管理探析

2.1 隧道不良地质段施工方案制定和管理

在隧道方案制定的过程中, 遇到不良地质段是较为常见的现象, 工作人员需要根据施工现场的地质条件来制定相应的施工方案。通常情况下, 施工方案需要采用长隧短打的方式, 如果是对软弱围岩进行施工, 需要强烈坚持弱爆破、短进尺以及强支护等原则。而且, 在具体的施工中可以积极应用国内外先进的技术和措施, 同时还要引进一流的机械和设备, 形成多种形式的机械化作业。如果在洞内进行施工, 需要采用无轨运输的方式, 根据挖掘机以及装卸设备的运载量来进行工程的分配和执行。可以在洞口段的施工过程中采用侧壁导坑的开挖形式, 如果田间较为恶劣, 需要采取全断面开挖的形式, 从光面进行爆破, 然后用挖掘机将渣底进行清理。另外, 还需要用到适当的人工开挖的形式。为了保证挖出的土质和砂石等影响后期的施工工作, 需要将相应的废弃物运输到施工现场之外, 可以对周围的低洼地带进行填充。

如果涉及到全段面的衬砌工程, 需要应用大模板的台车, 通常情况下台车的长度长达9米。如果遇到仰拱地段, 需要对其进行填充处理, 采用左右侧面以及全断面交接进行的方式, 可以将混凝土结构进行拌合处理, 另外, 还需要采用混凝土罐车进行远距离的运输, 做好混凝土的浇筑工作是保证隧道工程持续进行的重要方式。因此在施工方案的制定中要加强重视。如果条件较为恶劣, 需要进行防水板或者是钢筋板的安装, 因此, 需要采用脚手架来进行。

做好隧道内的排水工作也是保证隧道工程稳定性的重要因素。要在隧道的两侧开挖相应的排水沟, 如果是地势较为复杂, 高低不平, 就需要采用挖掘集水坑的方式。但是需要注意的是, 在方案制定的过程中, 需要将施工人员的安全作业放在首位, 要严格控制施工的质量和安全性。可见方案制定工作具有一定的难度, 需要根据工程中的变化因素来进行及时地调整。

除此之外, 最重要的就是施工人员的实践能力和专业技能, 技术人员的实力和素质是影响工程建设的重要因素, 要在施工方案制定的过程中, 将施工的进度和施工人员的自身素质等方面紧密连接。与此同时, 还可以在施工组织中建立健全相应的岗位责任制度, 采取相应的奖惩措施, 这样不仅可以增强施工人员的工作积极性, 还能保证工程的整理质量。

2.2 不良地质段关键部位施工技术和管理

施工人员在进行不良地质段洞口开挖施工前, 先做好洞口边仰坡截水沟, 截水沟距边仰坡开挖边缘不小于5m, 沟底纵坡不小于3%, 截水沟施作完毕后自上而下进行边仰坡开挖, 按设计坡度一次整修到位, 在进行边仰坡开挖时要避开雨天, 边仰坡锚喷防护必须紧跟边仰坡的开挖, 以防围岩风化及表水体渗入开挖面, 影响明洞边坡和成洞面的稳定。开挖到成洞面附近时, 预留核心土体, 待洞口地质明确且进洞的一切准备要素到位后再开挖进洞。在进行洞身施工时需要在超前锚杆的支护下, 采用超短台阶法光面爆破施工, 塑料导爆管非电起爆系统, 毫秒微差有序起爆。由挖掘机或装载机装碴, 自卸汽车运输;钻孔采用掘进台车, 上台阶开挖超前3~5m, 隧道开挖后及时施工喷锚支护, 下半断面开挖支护紧跟。开挖时, 左右边墙不对称开挖, 需错开2~3m。仰拱超前, 衬砌紧跟。

在超前锚杆的支护下, 采用短台阶法光面爆破施工, 塑料导爆管非电起爆系统, 毫秒微差有序起爆。由挖掘机或装载机装碴, 自卸汽车运输;钻孔采用掘进台车, 上台阶开挖超前5m, 隧道开挖后及时施工喷锚支护, 下半断面开挖支护紧跟。开挖时, 左右边墙不对称开挖, 需错开2~3m。仰拱超前, 衬砌紧跟。Ⅲ级围岩地段采用上下半断面法光爆施工, 塑料导爆管非电起爆系统, 毫秒微差有序起爆。由挖掘机或装载机装碴, 自卸汽车运输;钻孔采用简易钻孔台车, 上台阶开挖超前5~30m。在爆破作业中, 采用水幕降尘, 确保作业面粉尘含量达到标准。施工中采用“W”型水幕降尘器喷雾降尘。每个爆破作业面共设两道水幕降尘, 距离掌子面分别为20m和40m;每道共设4个水幕降尘器, 左右边墙各1个, 基底2个;在爆破工点炮后离开时逐组启动喷水系统, 开始水幕降尘作业。装碴作业面和倒运碴场, 人工配合洒水车洒水降尘, 确保施工环境良好。人工配合专用洒水器洒水降尘, 确保洞内装碴作业面和倒运碴场的施工环境良好。

仰拱施工需要依据隧道施工要求, 混凝土仰拱应及时施作, 尽早使衬砌闭合成环, 整体受力, 确保支护结构的稳定性。施工中, 待喷锚支护全断面施作完成后, 紧跟开挖工作面超前混凝土衬砌, 及时开挖并灌注混凝土仰拱及部分填充或铺底, 使支护尽早闭合成环, 并为施工运输提供良好的条件。混凝土衬砌施工时, 采用输送泵左右同时对称灌注。

结束语

随着经济和科学技术的快速发展, 隧道不良地质段的施工工艺和技术亦不断地进步, 工程施工人员需要积极学习新工艺和新方法进行不良地质段的施工, 从而能够快速、高效的完成工程。

参考文献

[1]葛诗权.隧道施工技术和质量控制[J].化工矿物与加工, 2010.

[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社, 2011.

中寨隧道不良地质及处理措施论述 第5篇

摘要：中寨隧道是六枝至六盘水高速公路中的一条中长隧道，全长700多m。施工中碰到的不良地质主要有：进口端为粘土夹块石堆积土；隧道中段有约70m全断面高含水黄粘土；出口段为煤系地层顺层。根据出现的不良地质问题，建设、设计、咨询、监理、施工多次现场勘查并采用必要的处理措施，保证隧道施工安全并顺利贯通。

关键词：中寨隧道；不良地质；堆积体；黄粘土；煤系地层；偏压

中寨隧道位于贵州省六盘水至镇宁高速公路六盘水至六枝段第3合同段，为分离式隧道，其中左线里程ZK68+422～ZK69+160，全长738m，；右线里程YK68+440～YK69+200，全长760m。

辖区地层岩性：根据钻探、物探及地质调绘，地层岩性由新至老为第四系全新统坡残积（Q4dl+el）粉质黏土、角砾、碎石，二叠系下统梁山组（P1l）砂岩、砂岩夹薄层砂质泥岩、页岩，石炭系上统马平群（C3mp）灰岩。第四系土层主要为全新统坡残积粉质黏土、角砾、碎石，主要分布于隧道进、出洞口斜面坡地带及洞身地表，其结构特征如下：

粉质黏土（Q4dl+el）：灰褐色，黄褐色，可塑，含约3%角砾，粒径2-10mm，分布不均匀。该层土进口段于石槽内、石芽之间星点状、片状、带状不连续分布，上部常见植物根分布，层厚0.5～1.0m，洞身地表及出口段连续分布。

角砾（Q4dl+el）：黄褐色，中密，稍湿，母岩成份为灰岩，粒径2-20mm，尖棱状，含量约55%，粉质黏土充填，分布不均。该层土进口段与石槽、石芽之间呈点状、片状、带状不连续分布，厚度不均，层厚1.0～6.1m。

碎石（Q4dl+el）：黄褐色，稍密，稍湿，母岩成份为砂岩，粒径20-60mm，尖棱状，含量约60%，粘性土充填，分布不均。该层土出口段连续分布，厚度不均，层厚1.0～3.5m。

基岩为二叠系下统梁山组（P1l）砂岩、砂岩夹薄层砂质泥岩、页岩和石炭系上统马平群（C3mp）灰岩，依据其岩石风化、节理裂隙发育程度及强度差异划分为中风化一个风化岩带：

中风化砂岩夹砂质泥岩、页岩（P1l），呈层状连续分布，砂质结构，中厚层构造，节理裂隙发育，呈放射状，隙面见褐黄色～褐红色铁质浸染，岩质较硬，岩体较完整。

中风化灰岩（C3mp），呈层状连续分布，隐晶质结构，中厚层构造，节理裂隙较发育，隙面见褐黄色～褐红色铁质浸染，岩质较硬，岩体较完整。

由地层岩性可判断，隧道辖区工程地质条件极差。在施工中主要存在以下不良地质现象及处理措施：

1、进口段粘土夹块石堆积土

该不良地质对洞口段造成的工程危害主要为：边仰坡滑坡、隧道在开挖时容易造成冒顶式塌方，存在重大的安全和质量隐患。该隧道在施工完大管棚和套拱后，发现设计仰坡外50m自然坡面出现5～20 cm裂缝，并有局部坍陷；同时混凝土套拱也出现裂纹。这种情况说明隧道边仰坡已经处于失稳状态。针对出现的不良地质现象，决定对该段坡面实施地面小导管高压预注浆处理，以提高围岩强度，改善隧道成拱的作用；洞内采用CD法施工，以控制初支的变形和围岩的稳定。

注浆实施方案：注浆材料采用水泥单液浆和水泥水玻璃双液浆两种，即外围周边孔采用双液浆，内部采用水泥单液浆。当内部的地下水丰富，地下水活动较强，吸浆量大，注浆压力不上升的情况下内外均采用双液浆。为了选择适合广福隧道地表注浆的最佳浆液配合比，对各配合比的浆液性能作几组有代表性的现场试验，重点比较其凝结时间、抗拉强度及抗折强度。根据试验结果及设备所能达到的要求，决定单浆液水灰比为0.5︰1，双浆液水灰比为0.8︰1，而水玻璃和水泥的质量比为3︰20。注浆范围可根据地质情况、地下水压力大小和隧道施工方法等因素综合确定。一般来说，注浆加固半径为隧道开挖半径的2～3倍，当地下水压力过大或在水下施工时，应为隧道开挖半径的4～6倍。本次地表注浆加固的竖向范围为开挖轮廓拱顶以上8m至仰拱底以下2m；横向范围为开挖轮廓以外3.8m。注浆孔布设根据注浆试验确定注浆的扩散半径为1.5m，并通过现场对注浆压力、注浆时，先行钻孔，钻孔孔径为91mm；之后在钻孔内放入42mm的钢管，钢管下半段钻设孔径φ10mm间距40mm呈梅花型布置的花孔；最后通过钢管向围岩注浆。注浆压力是给予浆液在土层中渗透、扩散、劈裂及压实的能量，其大小决定着注浆效果的好坏和费用的高低。注浆次序在设计注浆孔的排列时，一般原则是从外围进行围、堵、截，内部进行填、压，以获得良好的注浆效果。本段注浆顺序为：整体注浆时先外围后内部，并采取隔孔注浆方式；分段注浆先注沟侧周边孔，后注山侧周边孔。每孔又采取分节注浆的方式，每次注浆结束后及时清孔，以便保证下次顺利压注。注浆结束标准以注浆终压和注浆量进行综合判定。

2、全断面高含水粘土：在施工过程中由于围岩含水量激增，使其自稳能力大减，造成拱顶上部地表下沉，山体开裂，使已做好的拱部初期支护变形、开裂、下沉，使施工受阻。对YK68+920～YK68+955.7段已变形初支采取处理措施，采取打φ108的钢管桩，拱圈基础位置钢管桩加密，初期支护以下增设每个为2m宽的临时钢筋混凝土套拱，每个套拱之间距离按3m进行设置，减少变形，逐级拆换已变形的初期支护。对未开挖段，严格按照微台阶法施工，台阶不宜超过5m，初期支护必须早封闭；要认真加固拱脚，保证拱脚位于原状土上，拱脚所加临时长钢垫板；边墙马口跳槽开挖必须单侧落底或双侧交错落底，避免上部断面两侧拱脚同时悬空；落底长度应视围岩状况而定，一般采用1m～3m，并不得大于6m；仰拱开挖前，宜架设临时横撑顶紧两侧墙脚，防止边墙内挤，待仰拱混凝土达到混凝土强度70%才能拆除；量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中部的位移值，当发现速率增大时，应立即浇筑二次衬砌，或先行构件支顶；当围岩压力极大，其变形速率难以收敛时，可先修筑临时仰拱，并考虑采用其它开挖方法。设计变更和施工方案修改后，施工速度达到正常的月进尺。根据隧道周边位移的量测结果，变形基本控制在1cm之间。表明结构是稳定的，应用该方法顺利的通过了前方软弱围岩地段。

3、出口段煤系地层夹软弱薄层顺层：该隧道左洞出口端ZK69+150～ZK69+160段明洞套拱已基本施工完毕，ZK69+111～ZK69+150段暗洞已施工，出口端挖方路基已基本开挖至设计标高。2014年8月30日上午，出口端左洞边仰坡出现坍塌，已施工好的明洞、套拱均被破坏，已开挖好的洞身被掩埋，洞身上方出现裂缝，缝宽最宽处约80cm。根据调查结合本段地质勘察资料分析，该段边坡经工程切坡后，坡度变陡，破坏了原始水、土和植被环境，在大气降雨的作用下，雨水顺坡渗流至层间软弱夹层，顺层坡度25～30?，导致层间结合面抗剪强度降低，从而产生顺层滑动。结合会议意见和现场实际情况对本段进行处治设计，具体设计方案如下：

1、对隧道左洞及左洞出口处路基段采用回填反压处理，控制坡体变形进一步发展。

2、与ZK69+135～ZK69+189段右侧设置抗滑桩支挡，ZK69+145～ZK69+189段抗滑桩截面尺寸2×3m，间距4m布设，桩长13～18m；ZK69+135～ZK69+145段抗滑桩截面尺寸2×2.5m，间距5m布设，桩长20～26m。抗滑桩共布设18根，桩长共441m。ZK69+145～ZK69+189段抗滑桩桩间设置C20片石砼挡土墙。

3、路基段根据现有情况重新进行坡形坡率设计，左侧边坡坡率为1：0.75～1：1.5，坡面采用喷播植草灌防护，右侧原则上尽量不扰动现有滑体，局部位置根据地面线情况适当修坡，坡率设置为1：1.5，坡面采用喷播植草灌防护，坡顶设山坡截水沟，加强排水。

不良地质段 第6篇

关键词：石油,储备库,不良地质洞段

地下水封储油洞库是目前国内外石油战略储备的一种重要方式, 石油战略储备在保障国民经济快速发展的过程中占有不可替代的重要作用[1]。2009年我国石油的对外依存度超过50%, 预计2015年我国的石油对外依存度将超过60%, 对外依存度为60%是国际规定的最高警戒线。2010年, 我国国内产油量2亿t, 早在2002年, 我国就已成为仅次于美国的世界第二大石油消费国, 石油消费量为2.5亿t, 占全世界石油消费量的7%, 图1是对我国石油需求量的一个展示, 并预测2020年我国石油需求量将达到4亿t以上。

中国作为一个石油消费大国, 石油对外依存度超过50%, 建立国家石油战略储备是非常必要的。我国于20世纪70年代开始研究建造地下水封储油洞库, 直到20世纪末21世纪初, 由于大量进口液化石油气这种储存方式才在我国东南沿海地区得到应用[2]。目前我国在地下水封储油洞库建造方面也积累了一定的经验。建立战略石油储备库一般遵循的原则是:1) 储备费用最低;2) 安全可靠程度最高;3) 地质条件最合适;4) 储存和分配石油的运输条件最方便[3]。

1 地下石油储备库运行原理

地下水封洞库, 简而言之就是利用地下水的静压力抵挡住石油外渗的压力。因为石油不溶于水所以可以很好地被隔离在这个密封着的压力空间内, 形成一种很有特色的“水包油”的储存方式。地下水不断的渗入到洞室内形成洞底的水垫层, 根据水垫层的处理方式可以将储油洞室分为两类:“固定水垫法”和“变动水垫法”。“固定水垫法”就是让洞底的水始终保持在一个固定高度, 当洞底的水位超出固定时就按自动控制信号将水抽出。因此, 不管洞内油品多少, 其下面的水垫层始终保持不变。“变动水垫法”洞底水位视洞内油品多少而定, 用人工泵的方法抽出或注入一定量的水, 使洞内油和水的体积始终充满整个洞库。油多则水少, 水多则油少。

2 不良地质洞段

2.1 工程地址条件

由于地下储油洞库的特殊性, 在工程地质勘查选择库址时一定要严格避开不良地质, 但是在洞库的施工过程中常常会遇到局部的不良地质体, 在处理不良洞库建设过程中的不良地质体方面主要还是借鉴铁道部和水利部的经验来处理。

下面我们以某在建地下储油洞库工程为例, 简单的分析一下储油库不良地质洞段处理方法。

根据调查及所收集资料, 工程近场区无滑坡、泥石流等不良地质现象。场区山体稳定性条件较好。本区地形起伏不大, 最大高差30 m。在缓丘中间常发育厚层全风化土, 成为当地取砂源地, 并有数个规模较大的采砂坑。其间分布的冲沟主要发育在全风化土中, 走向与区域节理一致, 大致呈NE, NW和SN向。沟地分为两种, 一种是狭窄的洪沟, 主要是暴雨冲刷形成, 仍在发育中;另一种是宽缓的冲沟, 底部已种植农作物或覆盖植被, 洪流下切作用趋缓。这两种分别发育在缓丘的上部和边缘。一般沟深在8 m以内。

地表岩土体稳定性一般。因为全风化土直露地表, 抗风化和冲刷能力差, 但由于在地下水位以上干燥而呈直立陡崖。在节理密集带、辉绿岩脉发育带和断层破碎带, 岩土体稳定性较差, 可能形成局部坍塌。尤其是沿缓倾的辉绿岩床, 易形成顺向单面坡。

由于花岗岩球状风化、囊状风化发育, 在全风化层中孤石出现的可能性较大, 直径1 m~5 m不等。由于花岗岩差异风化作用造成完整基岩面起伏不定, 沿开挖巷道轴线可能遇到全风化和完整岩体交替出现。在开挖过程中应注意以上两种因素造成的不利影响。

2.2 常见的不良地址洞段

常见的不良地址洞段主要包括以下几方面[4]:

1) 与较大地址构造交叉, 需采取特殊施工、支护措施才能保证围岩稳定的洞段;2) 通过高地应力区出现岩爆的洞库段;3) 通过有害气体赋存区的洞库段;4) 通过喀斯特洞库发育区或地下暗河的洞库段;5) 通过土层、砂层、流沙层、滑坡堆积层、塑性流变岩、高膨胀性岩层的洞库段;6) 位于高压力地下水或地表水强补给区, 出现较大涌水的洞库段。

2.3 工程建设可能出现不良地质体及应对办法

1) 岩爆危险。岩爆是在岩洞掘进过程中由开挖诱发的开挖空间周围岩体的突然破坏, 伴随有受压岩石弹性能的突然释放, 是一种岩石破裂失稳现象[5]。岩爆发生时可听到围岩内部发出清脆的爆裂声, 岩体发生猛烈的脆性失稳破坏, 破坏后的岩块猛烈地弹射出来, 往往会造成开挖工作面的严重破坏, 它直接威胁施工人员、设备的安全, 影响工程进度。

适合建地下水封洞库的地质环境条件为岩体完整、少断裂、弱透水, 这种围岩条件也是岩爆产生的有利的岩性条件, 所以地下储油库在施工开挖过程中存在遭遇岩爆灾害的可能性。在洞库施工开挖过程中加强监测, 并制定出完整的防止岩爆危险的措施以及应急救援预案, 保证人员安全。

2) 塌方风险。在施工过程中一些不良的地质条件发育地段 (如断层, 破碎带, 花岗岩深部风化, 软弱层等) 和水平构造应力作用, 可能会造成围岩局部岩体失稳。小则引起掉块, 坍塌, 大则引起塌方, 导致财产损失和人员伤亡事故, 因此需要尽量注意排除导致塌方的各种因素, 尽可能避免塌方的发生。

竖井施工过程中, 因直径有限, 施工空间狭小, 在实行爆破开挖过程中, 如管理失误或施工方法不当, 易造成落石砸伤人员, 毁坏设备。在施工过程中应提前预测地质情况, 以免发生意外, 竖井内岩石坍塌, 砸伤施工人员。

3) 涌水风险。库区岩体中存在岩脉侵入、裂隙发育的地段常形成带状裂隙含水系统, 开挖时易产生涌水, 造成财产损失和人员伤亡事故, 为了减少涌水风险, 必须进行超前预报工作, 及时采取措施, 确保施工安全, 把风险降到最小。

4) 围岩稳定风险。爆破对围岩稳定性、周围环境产生一定影响。如果施工方法不当, 或几个洞室同时爆破施工, 使围岩松动圈扩大, 造成围岩失稳, 危及安全。应进行爆破监测, 分析最优爆破参数, 指导施工。

5) 破碎带、节理密集带等不良地质洞库段。遇水易泥化、崩解、膨胀、软化的不良地质洞库段, 或在渗流作用下易于蚀变、渗透变形的较大断层、卸荷带、破碎带、节理密集带等不良地质洞库段。设计级别可提高一级 (最高不超过1级) , 并应加强衬砌的防渗、止水措施, 必要时进行专门设计。

对一些在水内渗时易产生较大变形和渗透失稳的较特殊地质洞库段, 考虑到地质参数不易准确确定, 一旦出现事故可能造成难以处理的后果, 从安全角度考虑, 设计级别可提高一级。

应根据地质条件和衬砌形式做好回填灌浆、固结灌浆设计, 防水排水设计, 施工缝和结构缝的止水设计, 以及与施工监测设计相结合的安全监测设计。

实践经验说明不良地质洞库段处理好, 地下洞库就基本成功一半。正常洞库段设计、施工是精益求精的问题, 而不良地质洞库段是关系到地下洞库实施能否成功的问题。

参考文献

[1]王芝银.大型地下储油洞粘弹性稳定性分析[J].岩土力学, 2005 (11) :33.

[2]段亚刚.地下水封储油库的应用与发展[J].山西建筑, 2007, 33 (36) :92-93.

[3]伊文.国际石油储备建设经验探讨[J].中国石油和化工, 2003 (3) :45-46.

[4]王国秉.水工隧洞的渗漏与综合治理[J].山西水利科技, 2004 (4) :71-72.

不良地质段 第7篇

1 地下洞室不良地质段施工的基本原则

1)熟悉设计文件，掌握施工洞室的工程地质及水文地质条件。

2)在施工前及施工中对围岩进行探测和监测，根据检测成果，及时加强围岩变形观测。并及时分析和整理观测数据，为调整施工程序、开挖方法，选取合适的支护方式提供科学依据，以保证围岩的稳定。

3)降低地下水位，提高围岩自稳能力;布设适当排水孔，以减缓围岩内水压力。

4) IV类围岩开挖时采用“中导洞领先，两侧扩挖跟进，短进尺、多循环、弱爆破、支护跟进”的施工方式。

5)在不良地质段，视实际情况采用超前固结灌浆、超前锚、综合支护等安全支护技术，提高围岩的自稳定能力。必要时，采取分步开挖，减小一次开挖断面尺寸、分部及时支护的施工方法。

2 不良地质段常用施工方法和处理措施

2.1 软岩大变形段施工主要措施

软岩大变形段施工主要施工技术措施：快开挖、强支护、快封闭、勤量测、快反馈。

1)施工方法：采用微台阶法施工，钻爆法开挖。开挖时尽量减少围岩扰动，快速形成封闭结构，改善支护结构的受力状态，控制隧道的收敛及拱顶下沉。支护体系：基本原则以新奥法原理为指导，以确保隧道稳定为目的，先让后抗，以抗为主，先柔后刚，刚柔并举。

2)支护形式：采用Ⅰ18可缩性工字钢钢架加强，喷锚网喷纤维混凝土，及时复喷，厚度符合设计要求。仰拱填充超前施工，使支护结构及早成环，当围岩变形量测趋于稳定时，衬砌适度紧跟，衬砌混凝土强度达到规定强度后才能拆模。

2.2 断层、软弱夹层、层间错动的处理措施

1)按照“新奥法”工艺施工，强调“超前探钻、超前支护、短进尺、弱爆破、少扰动、紧封闭、强支护、勤测量”的工艺宗旨，确保围岩成洞稳定。

2)根据已有的地质资料和施工中的超前探测资料，当洞室至达断层、软弱夹层或层间错动附近时，采取超前锚杆、超前小导管预注浆等措施进行支护，然后再进行开挖。

3)断层、软弱夹层或层间错动部位开挖后，及时按设计进行预应力锚杆、预应力锚索及挂网喷砼支护，对中小洞室可采用工字钢拱架或钢格栅拱架支撑，以保证洞室的稳定。

4)若遇到较大规模的断层、软弱夹层时，开挖后按设计要求，采取挖槽、锚固、回填砼及灌浆措施。并视地质缺陷出露于洞顶、侧墙或底部而相应采取不同的方法施工。

2.3 地下岩溶、溶洞、岩溶裂隙段施工方法

根据地质情况，若在有未查明的溶洞、溶蚀裂隙或怀疑洞室附近有危及施工安全的岩溶时，采取超前探洞、探孔等措施查清其规模和性状，以便制定可靠的开挖、支护方案，确保施工及工程运行安全，对开挖出露的岩溶，及时按设计要求处理加固，完成后再继续主洞的开挖。岩溶地段的爆破，应尽量做到多打孔，打浅孔，并控制单响药量。

采用超前探孔勘探时，最小长度宜为15m，最长宜为30cm，孔径不小于54mm;采用超前探洞勘探时，洞长度及尺寸、勘探孔和勘探洞的位置、方向、长度和数量根据实际情况选定。根据溶洞分布范围、类型(大小、有无水、是否在发育中、填充物)、岩层的稳定程度以及地下水流情况等，选择适合的施工方法。

1)施工前先对河岸可见的岩溶管道和小溶洞进行砼封堵。同时，准备足够的抽水设施，以便在碰到溶洞、溶岩涌水能及时排出。

2)开挖到已查明的溶洞时，先摸清溶洞，岩溶发育规模，然后根据现场实际及设计要求及时采取开挖、回填砼、灌浆等措施。

3)隧洞拱顶部有空溶洞和岩溶时，可视其岩石的破碎程度在溶洞顶部采用砂浆锚杆、树脂预应力锚杆加固，并加设隧洞护拱及拱顶回填的办法处理。对已停止发育、跨径较小且无水的溶洞，可根据其与隧洞相交的位置，及其充填情况，采取砼、浆砌石等措施回填封闭。对溶洞内充填细纱的，应提前进行灌浆处理。

4)当溶洞较大较深时，可先采用梁、拱跨越，但梁端或拱座应置于稳固可靠的岩基上，必要时灌注砼进行加固。对于顶部溶洞及应及时处理危石，当溶洞较大较高且顶部破碎时，应先喷砼加固，设置钢筋网及钢支撑。

5)遇岩溶裂隙影响带岩体较破碎时，开挖采用密浅孔弱爆破后清理夹泥及松动石块后用锚杆锁口，并对溶洞及裂隙进行回填C20二级配微膨胀剂混凝土，在距设计开挖线面10cm布置一层钢筋网22@20cm×20cm。在对溶洞、裂隙进行混凝土回填时预埋φ50PVC管，当混凝土达到一定强度后进行回填灌浆。

2.4 岩爆地段施工

1)加强预测预报。采用地应力、岩石强度检测设备进行宏观预报预测，进行岩石强度室内试验，判断岩爆的可能性。

2)开挖措施。优化爆破设计，加密周边炮眼，使其间距不大于50cm，采用小药卷间隔装药，增加起爆雷管段数以减少同段起爆药量，提高光爆效果，尽量减少诱发岩爆的因素。

3)在开挖过程中采用“短进尺、多循环”的施工方法，确保隧道开挖周边圆顺，减少局部的应力集中。

2.5 坍塌的预防及处理措施

地下洞室施工中在不良地质段常会出现塌方。塌方一般是地质不良、设计定位不当、施工方法不正确等原因引起的。地质条件是造成塌方的基本因素，穿越断裂褶皱带或穿越严重风化破碎带、堆积层等，容易产生塌方。水的渗透、软化、润滑、压力、张力作用也是重要因素。但因对现场情况了解不够、选择施工技术和施工方法不当，则是引起塌方的直接原因。

1)预防塌方的措施：对塌方应以预防为主。首先应做好现场水文地质、气候条件、施工场地周边环境等信息资料的收集工作，塌方前会出现下列现象：围岩中突然出水或水压突然变大;支撑压坏或变形加大;裂隙水由浊变清、水量加大;边墙内拱等，在施工中应加强观察分析。开挖后做到快找顶、早喷锚、强支护，宁早勿迟、宁强勿弱。勤检查、勤量测，对围岩发现有异常变化，立即采取有效措施，及时处理。

2)塌方的处理措施：首先调查塌方情况和分析塌方原因，以便制定处理塌方的措施，对塌方相临段立即做喷护封闭并加强支护，以控制塌方的发展和蔓延。同时采取相应的手段进行监控量测。

安设钢支撑，并纵向连接，形成初期支护的完整受力体。及时按设计要求浇筑钢筋混凝土。

2.6 洞口段施工工法

多数洞口位于揭露位置时地质条件较差，施工方法的选择对洞口防坍和确保施工安全具有重要作用。在处于不良地质段洞口施工时，应根据现场实际工程地质和水文地质情况、坡面情况等采取相应的施工方法。现就几种典型施工方式介绍如下：

2.6.1 分部、分区开挖法

主要应用于软弱围岩中大跨度浅埋洞口段或Ⅲ-Ⅱ类围岩及一般土质围岩地段的隧道施工。方法是：先固后挖，支护必须牢固可靠，施作及时，施工过程中还应加强中壁的支护，开挖仰拱时应采取措施，避免边墙受挤内移。施工中主要采用单侧壁导坑和双侧壁导坑两种形式。

1)单侧壁导坑法(即CD法或CRD法)

适用于围岩较差、跨度大、埋深浅、地表难于控制的隧道。施工方法是:单侧导坑超前，中壁和另侧正台阶施工，大大降低了拱顶和边墙的位移，但仰拱为薄弱环节，施工中易出现开裂，且围岩变化时不易调整施工方法。同时中壁墙拆除过程，容易出现初期支护体系的二次变形。中隔壁法施工工序如图1所示：

2)双侧壁导坑法(眼镜法)

适用于浅埋、跨度大、地表沉降量要求严格、围岩的自稳性特别差的隧道施工。特点是：对围岩扰动小，安全可靠，但工序复杂，速度慢，管线布置困难，造价高。施工时既要拉开工序，又要防止围岩交叉开炸近距离震动的影响或暴露过久而松弛坍塌，故两侧壁导坑平行掘进时应保持适当的距离。在侧壁支撑拆除时，亦存在初期支护体系二次变形问题。双侧壁法施工工序如图2所示：

2.6.2 台阶法

适用于Ⅱ、Ⅲ类围岩破碎带、节理裂隙发育地段。施工设备为简易开挖台架、支架式风钻、若干运输车辆等。特点是：随着台阶长度的缩短，地表沉降及拱顶位移明显减小，根据现场围岩条件变化的情况，可对台阶施工长度进行调整。

2.6.3 长台阶法

上台阶超前5倍洞跨，但不宜大于50m。主要应用于隧道浅埋段，短隧道，但围岩为Ⅲ类或介于Ⅲ和Ⅳ类之间的围岩，且有较多涌水的隧道施工。特点是：施工干扰小，抬高开挖断面可较为准确地探明前沿地质情况，便于下台阶调整施工方法。

2.6.4 短台阶法

上台阶超前小于5倍的洞跨，但大于5m。主要应用于Ⅱ类围岩、介于Ⅱ和Ⅲ类之间的围岩，但涌水量较大的以及软弱偏压段或虽处浅埋段，但工期要求不紧张的隧道施工。

2.6.5 微台阶法

上台阶超前不大于5 m(微台阶法的上台阶长度小于2 m)。主要适用于两线距离较近的隧道软弱浅埋段或偏压段及受地表建筑物影响较大的隧道施工。

2.6.6 留核心土法

主要应用于采用短台阶法开挖遇到土质、涌水、掌子面坍塌等段落的隧道施工。施工方法与台阶法调整不大，在遇到短距离围岩变化时可以采用，但工序增多，进尺短。比较侧壁导坑，其机械化程度较高，施工速度可加快，核心土及下部开挖在拱部初期支护下进行，施工安全性好。

3 常用的支护施工工艺

3.1 格栅支护的施工工艺和主要技术参数

1)施工工艺。格栅支护的基本施工工艺流程为：上部洞不良地质段开挖→初喷C25混凝土封闭岩面→钻设锁脚径向及随机锚杆→安装格栅拱架→挂钢筋网→复喷C25混凝土至设计厚度。若遇围岩地质极差的Ⅴ类围岩，开挖前在掌子面处向掘进方向钻设超前锚杆或采用小导管注浆的方法超前加固前方岩体。格栅支护的基本结构见图3:

2)上导洞不良地质段的开挖。不良地质洞段的开挖严格按照“短进尺、弱爆破”的原则进行，每循环进尺控制在1.5m以内，一次爆破药量不大于5kg，单响药量不大于300kg，尽量减小爆破对围岩的扰动，保持围岩的初期稳定，开挖后及时进行地质素描和断面验收。

3)初喷C25混凝土封闭岩面。洞挖进尺1.5m左右后，先对掌子面及顶拱、侧墙素喷C25混凝土进行封闭，喷层厚2～3cm。

4)钻设锚杆。安装格栅拱架前，为安装、稳定拱架及锁固岩体，需要钻设锁脚锚杆、径向锚杆和随机锚杆。锁脚锚杆：在每榀拱架拱脚处钻设安装，L=2.5m砂浆锚杆，与拱架焊接，进行拱架的锁脚加固。径向锚杆：在顶拱和边墙拱架位置，安装径向锁固锚杆。锚杆规格，L=2.5 m，环向间距1.0 m，锚杆外露部分与拱架焊接。随机锚杆：对于隧洞边墙、顶拱不稳定的部位安装，L=2m的随机锚杆进行锚固。

3.2 超前锚杆及超前锚注法

在不良地质段采用顶拱超前锚杆预支护(必要时配合超前灌浆)施工技术。纵向循环与开挖循环进尺一致。超前锚杆施工方法为应用钻机沿隧洞纵向在拱上部开挖轮廓线外10～20 cm范围内向前上方钻设倾斜5°～30°的外插角孔，安装快硬水泥卷锚杆，锚杆直径为25m m，长度L=350 cm，间距30 cm。该锚杆起插板作用，用以支托爆破后掌子面上部临空的岩体。

1)超前支护：108无缝钢管作管棚，取环向间距为0.5 m、仰角2°，采用水泥-水玻璃双液注浆。R32N自钻式注双液浆超前锚杆，长4m，环向间距为0.45m，纵向3m一环，搭接长度为1m。20b工字钢拱架，纵向相邻两榀间距为1 m，见图1所示。为增加拱架稳定性，相邻两榀拱架间设Φ18横向联系钢筋，环向间距为1m。拱脚处设Φ25锁脚锚杆，每侧3根，单根长4m。

2)超前支护方式的改进：在洞口段50 m的管棚施工中，由于地质情况较差，地质松散，用潜孔钻钻孔施工很易造成塌孔，造成送管困难。而且围岩夹软弱层在潜孔钻钻头钻进时，钻头会向软弱地层偏移，同时隧道轴线处于圆曲线上，管棚直线施工，也会造成较大的偏位。若向开挖轮廓线以外偏，会形成较大的超挖，向内偏移，又会造成欠挖，导致拱架无法架立时，就要割掉管棚，管棚的支撑作用也就不存在了。此时将超前支护形式改为用5m长的Φ42无缝钢管作为超前小导管，环向和纵向间距均取0.5m，仰角10°～15°，见图4所示，采用双液注浆，取消R32N超前锚杆，其余拱架、锁脚锚杆、拱架间连接钢筋与管棚施工一样。这样，即保证了支护安全又有效的控制了超欠挖。

3)初期支护：采用注双液浆径向锚杆，长3.5 m，环向间距为0.8m。Φ8钢筋网间距为20 cm×20cm。喷射混凝土厚28 cm。

4 结语

以上对常规的不良地质段的施工方法分不同类型进行了论述，对不良地质段的常规的施工方法进行了探讨。在实际施工中应根据具体情况结合设计文件，对不同的不良地质情况采取适当的施工方法和处理措施，以确保地下洞室不良地质段的施工安全、快速，优质。

摘要：在地下洞室施工中, 经常会遇到断层、溶洞及岩溶裂隙等不良地质情况, 这些不良地质段会对洞室安全造成严重影响, 因而必须对这些不良地质情况进行处理以改善其不良条件。因此根据不同的不良地质情况选择适合的施工方法及处理措施显得尤为重要。

关键词：地下洞室,不良地质段,施工方法,处理措施

参考文献

[1]公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[2]周爱国.隧道工程现场施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2005.

不良地质段 第8篇

1. 较小断层破碎带处理

TBM掘进过程中, 对较小断层处理, 撑靴以上紧贴岩面挂φ8@100×100毫米或φ8@150×150毫米钢筋网、打系统锚杆, 锚杆间距0.8~1.0米, 视情况架立I16钢拱架, 间距0.6~1.2米, 拱架之间打入长锚杆。每环钢拱架由五节弧形构件组成, 按照设计尺寸制作, 每节钢拱架端部焊连接钢板, 相邻端板采用M20螺栓连接, 在2榀拱架间, 采用φ22毫米纵向连接筋 (纵向连接筋顶拱间距1米, 边墙间距2米) , 钢拱架接头处施作锁脚锚杆, 钢架与锚杆焊牢, 将钢架锁定到洞壁上。钢拱架安装要求:安装允许误差为横向和高程±5厘米, 垂直度±2°;钢拱架应紧贴岩壁, 有间隙时按2米间距设楔形块挤紧, 拱架与坍塌围岩间设I10型钢支撑, 必要时, 立即进行人工喷射混凝土, 及时封闭岩石。

2. 刀盘顶护盾上方围岩塌腔处理

开挖后刀盘顶护盾段上方围岩出现部分崩塌或局部掉块时, 主要采用Φ22锚杆, 挂钢筋网 (100×100毫米) , 将锚杆头与钢筋网焊接为一整体, 再喷射混凝土。

开挖后围岩在刀盘或刀盘顶护盾处出现较大坍塌时, 必须停机处理。先人工采用长6米的4分钢管清撬护盾顶部危石, 再进行人工超前喷砼, 随后架立I16环形钢拱架, 并在钢拱架与围岩之间铺设焊接2毫米厚钢板封闭塌腔, 然后铺设焊接钢筋网 (150×150毫米) 便于喷射砼施工, 再用φ22钢筋纵向焊接在相邻钢拱架之间支撑上面的钢板和网片 (特殊情况下可采用型钢纵向焊接) , 环形拱架随刀盘前进, 逐榀架立, 从钢板预留的灌浆口回填C25混凝土至钢板与塌腔围岩之间回填密实, 使塌腔与周围岩石连成一体, 待混凝土初凝稳定后, 重新开始掘进。

3. 刀盘侧护盾两侧出现围岩塌腔

TBM刀盘侧护盾两侧岩石坍塌、掉落, 一般小面积的软弱结构, 调整掘进参数、降低撑靴压力, TBM就可安全通过;如岩石特别破碎, 应该视情况, 在撑靴部位及附近采取打锚杆、挂网、喷射混凝土, 确保撑靴稳固支撑, 顺利掘进。

当两侧发生较大坍塌时, 塌腔较深, 造成TBM撑靴无法支撑, 必须停机处理, 可采取两种方法:

方法一:首先清理危石, 利用人工手喷方式对塌腔及其周围喷100毫米厚砼, 然后架立环形钢拱架, 在拱架与塌腔之间用2毫米厚钢板封闭, 用棉纱封堵漏洞, 再用C25砼回填塌腔, 密实后整个钢板外围再喷射60毫米厚砼, 使回填混凝土与围岩连成一体, 待混凝土初凝后方可掘进 (可在混凝土中掺加早强剂, 减少等强时间) 。

方法二:人工清理危石后, 利用人工手喷方式对塌腔及其周围喷100毫米厚砼, 间隔0.6~1.2米安装短格栅与锚杆焊接, 短格栅间焊接钢筋网 (网格150×150毫米) , 塌腔内填塞砂袋封闭塌腔, 确保撑靴稳固支撑, 顺利掘进后, 再将填塞砂袋取出, 用2毫米厚钢板封闭塌腔, 用棉纱封堵漏洞, 再用C25砼回填塌腔, 使回填混凝土与围岩连成一体, 密实后整个钢板外围再人工喷射60毫米厚砼。

4. 较大断层破碎带或Ⅴ类围岩处理

较大断层破碎带及Ⅴ类围岩处理措施:根据超前地质预报的成果, 结合掘进过程中观察到的各种不良现象进行综合分析, 确认处于较大断层破碎带或Ⅴ类围岩地段时, 应本着保守支护的原则, 采用超前处理的措施。利用TBM配备的超前钻机在拱部120°范围内进行施做超前管棚, 进行超前支护, 钢管直径Φ75 L=15~20米, 并进行注浆加固。随TBM掘进, 人工清理局部危石, 利用钢拱架安装器安装I16钢拱架, 间距为0.6米;利用锚杆钻机在环向180°范围内布设系统锚杆Φ25、L=3.0米, 间距0.8米;钢筋网采用φ8@100×100毫米;人工先在洞壁上喷一层C25混凝土, 厚80~100毫米, 尽早封闭围岩。混凝土喷射机械手在隧洞环向320°范围内自下而上复喷C25混凝土至设计总厚度 (160毫米) 。如果底部岩石也破碎, 应及时封闭仰拱。

5. 超前支护

在Ⅳ类、Ⅴ类围岩等自稳时间较短的不良洞段施工时, 需进行超前支护。根据TBM施工特点, 拟在较大断层破碎带处采用管棚支护的方法, 具体施工方法如下。

在软弱破碎岩体、大范围密集处理区、断层破碎带等部位, 沿开挖轮廓线顶拱120°范围内向TBM前方打入钢管构成棚架, 尾部由钢拱架进行支撑, 在管棚及其承载壳的共同棚架作用下, 进行安全施工作业。

(1) 管棚布置。管棚长15~20米, 沿隧洞顶拱120°范围内布设, 相临钢管中心间距为30厘米, 纵向两组管棚的搭接长度控制在6~8米。管棚的钢管分节组成, 每节长4米和6米二种, 钢管内径75毫米, 壁厚5毫米, 接头采用厚壁管箍, 丝扣长度150毫米, 并错开布置, 同一横断面接头数量不超过50%, 相邻钢管的接头相错量不小于1米, 钻孔应分为奇数和偶数, 编号为奇数的孔第一节管采用6米钢管, 编号为偶数的孔第一节管采用4米钢管。钢管上间隔25厘米按梅花形钻φ8毫米的小孔。

(2) 钻孔。TBM施工时利用TBM主机上配置的超前钻机在隧洞拱部进行钻设超前孔, 仰角为7°, 孔径为108毫米, 钻深孔需多次接管。钻杆连接套与钻杆同材质, 两端加工成内螺扣 (配合钻杆首尾端外螺扣) , 连接套的最小壁厚10毫米。钻孔时, 将扶直器套在钻机上, 随钻杆钻进向前平移, 第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20~30厘米时停止钻进, 用两把管钳人工卡紧钻杆 (注意不得卡丝扣) , 钻机低速反转, 脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位, 人工装入第二节钻杆, 并在钻杆前端安装好连接套, 钻机低速送至第一根钻杆尾部, 方向对准后联成一体。引导孔直径比管棚外径大5~20毫米, 孔深大于管长0.5米以上。钻孔达到要求深度后, 按同样方法拆卸钻杆, 钻机退回原位。

(3) 顶管。采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺, 即先钻大于棚管直径的引导孔, 然后用钻机的冲击和推力 (顶进棚管时钻机不使用回转压力) 将安有工作管头的棚管沿引导孔低速推进, 冲击压力控制在1.8~2.2Mpa, 推进压力控制在4~6Mpa。

接管后再顶管:第一根钢管推进孔内, 孔外剩余30~40厘米时, 开动钻机反转, 使顶进连接套与钢管脱离, 钻机退回原位, 大臂落下, 人工装上第二节钢管, 大臂重新对正, 钻机缓慢低速前进对准第一节钢管端部, 人工持管钳进行钢管联接, 使两节钢管在联接套处联成一体。钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。根据管棚设计长度, 按同样方法继续接长钢管。

(4) 管棚注浆。为加强管棚的刚度和强度, 按设计将钢管全部打好后, 掏尽钢管内残渣, 若围岩十分破碎, 需进行棚管补强, 一般在钢管内注入水泥浆, 水灰比控制在3∶1~1∶1之间, 注浆初压0.5~1.0Mpa, 终压为1.0~2.0Mpa, 注浆结束后用M10水泥砂浆填充, 形成钢管混凝土。在坍方及围岩破碎且富水地段, 在钢管内先焊接Φ22钢筋, 再向管内注水泥浆 (水灰比为1∶1) 或水泥、水玻璃浆液 (双液比为1:0.5, 水玻璃浓度为30~35Be) 。

在管棚的支护作用下采用短行程进尺开挖, 及时架设钢拱架, 管棚在钢拱架外露10~15厘米左右, 由拱架支撑住管棚, 并将二者相焊接牢固, 随后按设计图纸并进行锚、网、喷支护。

二、TBM施工中对地下水处理措施

本分部工程大部分位于大洛段河谷下部, 在大洛段洞室上部即为地表水系, 有常年性水流通过, 且洞室埋深较浅 (60~70米) , 地表水与地下水有一定的水力联系, 开挖后有出现涌水可能, 因此对突然涌水须有所防备。一旦发生水情, 可能造成如下损失:

(1) 由于水压作用, 工作面会坍塌, 掩埋刀盘及机体, 增大刀盘的扭矩。

(2) 洞壁发生坍塌时, 撑靴无支撑点, TBM不能推进。故在TBM隧洞开挖施工中, 对隧洞内渗漏水、地下涌水等采取必要措施加以控制, 控制方法主要采用以排为主, 引排、封堵相结合措施, 处理突发涌水坚持的原则为:预测先行, 预防为主, 防微杜渐, 确保安全。

1. 渗漏水处理

(1) 洞内地下水渗出呈不连续滴水点, 采用喷射混凝土直接封堵, 为改善喷射效果, 增加喷射时的速凝剂含量。

(2) 洞内地下水沿岩面裂隙缓慢渗出, 岩面湿润, 经过长时间汇集成水滴, 这些地段可先用高压风将岩面的滴水吹掉, 立即喷射混凝土直接封堵。

(3) 洞内地下水沿岩面裂隙呈线流或股流时, 在出水部位钻排水孔并插埋塑料软管将水引入洞底部, 采用喷射混凝土对表面进行封堵, 喷射作业时, 应以排水孔为中心由四周向中间喷射。埋管的孔口采用水泥和水玻璃封堵或用浸泡过的药卷锚固剂封堵或用棉花等封堵。

(4) 洞室开挖过程中渗水面积较大时, 布置一定数量的排水孔, 孔内埋塑料软管将水汇流引入洞底部, 立即喷射混凝土对表面进行封堵, 喷射作业时, 应以排水孔为中心由四周向中间喷射。

2. 地下涌水处理

TBM在掘进过程中至可能与河流、沟谷相通的断层破碎带及通过长期、短期超前地质预报掌子面前方临近富水带, 采用超前钻孔探明隧洞前方地下水及工程地质情况。根据探测钻孔出水量、水压, 确定涌水点里程, 并依据探测孔出水量、水压的变化采取相应措施处理涌水。

(1) 超前钻孔施工

超前探测孔采用普通地质钻机进行钻孔。钻孔前, 地质钻机通过材料小车由洞外运至刀盘处。钻机在材料小车上固定后, 启动钻机, 钻杆通过刀盘进入孔、预先卸下的刀具孔向掌子面前方钻超前探测孔。钻孔时, 为防止高承压水突然涌出, 钻孔必须在高压滞水层前预留15~20米的不透水层进行防护。

(2) 涌水处理措施

对于预计涌水量较小, 排放不会影响围岩稳定, 并且在放水过程中水压减小, 采用钻排水孔进行放水, 启动洞内排水系统进行排水, TBM继续进行掘进施工。

对于涌水量较大, 并且探测孔在放水过程中水压、水量不减, 预计开挖后会造成围岩坍塌时, TBM应停止掘进, 除进行必要的排水外, 采取超前预注浆进行处理。

超前注浆阻水主要作用是封堵裂隙、隔离水源、阻塞水点、减少洞内涌水量。TBM隧洞开挖中, 根据超前预报成果、超前探水钻孔及地质工程师对掌子面前方涌水征兆分析, 在进入富水带前进行超前阻水注浆施工。阻水注浆前, 应保证刀盘前有至少5米的不透水层作为止浆盘, 灌注水泥浆液堵水防渗。如TBM已掘进至富水带, 刀盘前方掌子面出现大股涌水并伴随塌腔, TBM停止掘进, 灌注水泥-水玻璃双液浆阻水, 灌浆方式采用分段下行式注浆, 注浆孔钻进一段压一段。为防止浆液回流渗入掌子面与刀盘之间及减少浆液渗入量, 解决方法为在实际工作面前方设置止浆塞, 止浆塞深度应超过10米, 采用低压向孔内灌入具有速凝效果的水泥-水玻璃双液浆加速凝固。

不良地质段 第9篇

1 工程概况

四川省甘孜州丹巴县关州水电站C1标1#引水隧洞全长1879m, 原设计在隧0+730~隧0+790段穿越梅龙沟下方, 梅龙沟为不对称“U”型谷, 其下方隧洞埋深52~58m;沟两岸为缓坡, 坡度25~30°, 隧洞埋深58~110m。根据设计地质资料描述, 梅龙沟河床下伏约60m厚的洪积堆积孤块碎石土层, 两岸坡崩坡积层铅直厚15~30m, 结构较松散, 透水性较强。沟内常年流水, 施工期间有涌水。

2011年8月1日, 在隧洞开挖至隧0+728桩号后, 掌子面左上角进入梅龙沟段, 洞口大约直径1m, 可见洞外部河床内的孤块石、碎砾石, 涌水直径约10cm, 水较清澈。掌子面其余部位可见光滑裂面, 并有少量渗水。随着隧洞掘进, 施工难度不断增大, 项目部因地制宜, 采取必要的支护处治技术保证了隧洞的掘进, 本文对这些处治技术进行总结, 为今后的类似工程施工积累经验。

2 超前支护方案的选定

针对梅龙沟段引水洞围岩软弱破碎、裂隙发育、渗水量大的地质条件, 可采取以下两种超前支护方案进行处治。

2.1 超前预注浆处治

超前预注浆是运用固结灌浆技术使掌子面前方处治范围内的围岩固结, 并能达到良好的止水效果, 方便隧洞开挖。该方案主要采用循环推进法, 固结一段, 开挖一段, 分段处治长度在20~25m。

2.2 超前大管棚预注浆处治

超前大管棚预注浆是在隧道开挖轮廓线以外的周边围岩上钻孔施作管棚, 并通过管棚内向其周边围岩预注浆, 使开挖轮廓线附近的围岩固结, 减少开挖过程中的渗水, 并降低围岩塌陷的可能性。超前大管棚的分段处治长度约为12m。

2.3 方案的技术经济比较

超前预注浆、超前大管棚预注浆等两种方案均能用于梅龙沟段隧洞的处治。两种方案的优劣比较如下:

(1) 方案操作难易程度。梅龙沟段隧洞内多为孤块石、碎砾石, 本身不利于钻孔作业, 相对于仅布周边孔的管棚方案, 采用超前预注浆时施工难度相对较大, 工期偏长。

(2) 经济性。采用超前预注浆时, 需要将隧洞内至距隧洞开挖轮廓线外侧一定范围内的围岩全部注浆固结, 其工程造价比仅需将隧洞开挖轮廓线附近一定厚度的围岩固结的管棚方案要高。

(3) 工后围岩开挖条件。由上述第2条可知, 实施超前预注浆后围岩固结, 整体性得到改善, 围岩开挖条件比管棚方案好。

业主、监理、设计、项目部通过四方会审, 并考虑到工期限制和降低施工成本等因素, 最终选定超前大管棚预注浆方案进行设计、施工。

3 超前支护施工方法及工艺流程

3.1 施工工艺流程

图3中, 当开挖到因管棚间间距超过多数孤块石块径时, 在大管棚钢管间加设超前小导管以减少孤块石坠落。

3.2 管棚方案确定及工艺方法

3.2.1 管棚方案

梅龙沟段隧洞的超前支护采用管棚预注浆方案, 用φ127mm钢管制作管棚, 管棚环向间距30cm, 沿隧道开挖轮廓线呈180°布置, 外插角1°~3°。沿隧洞纵向相邻两段管棚搭接长度为5.0m。

管棚钢管采用分段制作, 管节长4.0~6.0m, 用不短于150mm的直螺纹接头连接, 相邻管棚的钢管接头错开1.0m以上, 隧道横向同一截面内接头数不大于50%。管棚注浆花管部分长11.5m, 溢浆孔φ6~8mm, 间隔150mm呈梅花型布置, 管前端加工成圆锥形。

为提高管棚的抗弯能力, 在管棚内增设钢筋笼。钢筋笼用4根直径为φ28mm的HRB335螺纹钢作为主筋, 主筋采用搭接焊焊接。采用φ38mm钢管作主筋固定环, 钢管长300mm, 壁厚3mm, 固定环之间间距为1.5m, 并与主筋焊连接。

3.2.2 管棚施工工艺方法

(1) 选用YG50型钻机作为管棚钻机, 主要技术参数为:钻孔深度50m、钻孔直径φ90~168mm、钻孔倾角0~90°、动力头行程1800mm、桅杆滑移行程500mm、最大输出扭矩2000Nm、动力头输出转速 (正反) 5~120转、最大体升力30k N、最大给进力15k N、电动机型号Y180M-4、功率18.5k W、液压系统额定压力20Mpa。

(2) 管棚施工工艺

1) 搭设钻孔平台:a.钻机平台用钢管脚手架搭设, 平台搭设长度为5m。平台应一次性搭好, 钻孔时两台钻机一台由高孔位向低孔位钻进, 另一台由低空位向高空位钻进, 可避免两台钻机互相影响, 便于钻机定位。见图5。b.平台支撑要着实地, 连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。平台上可准备2m长的方木, 调准钻机高度时使用。

2) 钻机定位:为保证较小的钻进倾角, 钻机在离工作面3m处固定。钻机应和已设定好的孔口管方向平行, 并复核钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法, 反复调整, 确保钻机钻进时的倾角、仰角。

3) 钻孔:a.用潜孔锤钻进, 压缩空气清孔。b.当钻孔较深、排屑困难时, 改用三翼钻头钻进, 用高压风将碎渣吹出。c.跟管套管采用DZ40高频淬火的无缝钢管, 壁厚4.5mm, 反丝套管用接箍连接, 丝扣长60mm, 牙型采用标准地质套管螺纹。

4) 洗孔:钻孔结束后, 采用φ15mm的铁管用潜水泵抽水清洗孔道, 边清洗边来回抽动, 回转铁管, 清洗以水清砂净为准。

5) 安装钢筋笼:钻孔冲洗到位后即可安装钢筋笼, 制作好后用人工分段送入钢管内, 钢筋搭接长度28cm。

6) 注浆:钢筋笼安装完成后即应进行压力注浆。注浆的目的在于增大钢管的抗弯强度和固结管道周边一定范围内的松散地层, 提高围岩在开挖后的自稳能力。

注浆采用孔口封闭, 孔内循环压注。注浆压力应根据岩性、施工条件等因素在现场试验确定, 初步拟定为1.0~3.0MPa, 浆液浓度1∶1~1∶0.5, 水泥采用42.5R, 浆液变换原则和结束标准按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》 (DL/T 5148-2012) 的规定执行。

遇渗水过大时, 宜采用双液“水泥浆-水玻璃”注浆, 水玻璃浓度为30~35°Be, 水泥浆与水玻璃的体积比一般为1∶1~1∶0.3。注浆顺序为先注内圈孔, 后注外圈孔;先注无水孔后注有水孔, 从拱顶向拱底进行, 如遇串孔则多孔同时灌浆。在压力作用下, 浆液沿花管的小孔渗入到围岩内且达到一定范围, 并且充填围岩裂隙。注浆结束后, 应利用止浆阀保持孔内压力, 直至浆液完全凝固。

为便于注浆施工, 在套管口设置一个孔口异径接头控制装置。水泥浆凝固后, 管棚钢管、钢筋笼、围岩固结在一起, 形成一个承载拱, 使围岩得到加固。

7) 质量控制措施:a.钻孔质量:严格控制钻孔最大下沉量及左右偏移量在150~200mm范围内。b.管棚不得侵入隧道开挖线内, 相邻的钢管不得相撞和交叉。c.钻孔时, 每钻进2m应检查一次钻杆轴线, 发现误差超限时及时纠偏。

3.3 超前小导管

3.3.1 小导管方案

当开挖到因管棚间间距超过多数孤块石块径时, 在大管棚钢管间增设超前小导管以减少孤块石坠落。采用4.5m长φ42超前小导管, 环向间距300mm, 相邻两排小导管的水平搭接1.5m, 外插10°~25°, 沿隧道开挖轮廓线 (拱顶及两侧) 布置。注浆管前端加工成圆锥状。花管段长4.0m, 溢浆孔φ6~8mm, 间隔150mm呈梅花型布置。

3.3.2 小导管施工

采用用风钻造孔, 边钻进边提钻吹孔, 往返循环, 防止孔内岩屑堵塞。当钻孔达到设计孔深时拔出钻杆, 立即插入小导管。在插管过程中, 遇到卡管, 需拔管再用风钻导孔, 直至小导管插入孔底。

管内灌浆参照超前管棚注浆工艺实施, 灌浆压力调整为0.3~0.6Mpa。

4 隧洞开挖、初支方案及施工要点

4.1 洞身开挖

4.1.1 开挖方案

注浆后至开挖的间隔时间视浆液种类不宜少于4~8h。采用短进尺开挖, 循环进尺1m, 开挖预留沉降10~15cm。开挖采用上下台阶法, 上台阶高度6m, 下台阶高度2m, 上下台阶间距不超过2m。

4.1.2 施工要点

(1) 开挖前将开挖边线放样, 利用挖机自拱顶向拱脚开挖。

(2) 先开挖隧洞周边拱架安装位置, 待拱架受力后, 再开挖隧洞中间岩土。

(3) 除拱顶预留沉降外, 拱腰因隧洞围岩应力作用, 产生内敛, 同样需扩挖10~15cm。

4.2 初期支护

4.2.1 初期支护方案

采用工字钢拱架和钢筋网喷射砼作为隧道的初期支护。

工字钢拱架用20a工字钢制作, 拱架间距400mm。采用φ8钢筋网, 网眼间距200mm。C20喷射砼厚200mm。

4.2.2 初期支护施工

(1) 施工顺序:20a工字钢钢拱架→锁脚锚杆→横向连接钢筋→钢筋网→喷射砼。

(2) 施工要点: (1) 20a工字钢钢拱架分成三节加工, 顶拱和两拱腰各一节。先安装顶拱, 后安装拱腰, 各节拱架由螺栓连接。拱架需垂直隧洞中心轴线。为更好的使拱架起到作用, 拱架可与管棚焊接。 (2) 钢筋焊接需牢固, 以使各拱架充分协同受力。 (3) 拱架与围岩力求紧贴, 空腔用C20砼喷实, 严禁拱架与围岩的空腔用木板填塞。 (4) 拱架基础应采用可用砼块或现浇砼垫实, 严禁脱空。 (5) 初期支护不得侵占二衬结构尺寸。

5 质量安全控制要点

(1) 严格按《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》 (DL/T5099-1999) 、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》 (DL/T5148-2012) 等规范及标准组织施工。

(2) 加强施工技术质量和安全管理, 明确各单位、个人责权。

(3) 质量控制要点: (1) 严格控制灌浆, 因地下水丰富, 在灌浆时做到既不浪费水泥, 也要尽可能的达到固结松散孤块石的目的。 (2) 开挖时一定要做到短进尺, 切忌贪进尺, 以防酿成塌方致使人员伤亡和设备损毁事故。利用挖机自上而下开挖, 少量较大块石采用低药量爆破。 (3) 开挖一循环立即支护, 拱脚垫实, 连接钢筋焊接牢固。 (4) 预留沉降量要足够, 因隧洞四周均处于松散孤块石包围中, 围岩变形大, 切忌为减少开挖量而少留, 以免今后隧洞二衬空间不足。

(4) 施工安全措施: (1) 施工前向各班组技术人员、施工人员进行技术、安全交底, 做到人人心中有数。掌握施工程序, 知晓安全危险源, 掌握安全技能。 (2) 结合超前地质预报, 勘明下一段地质、渗水量情况, 及时调整施工方案。 (3) 专人24h察看围岩变化情况, 确保施工安全。 (4) 电工班24h值班, 开挖梅龙沟地段之前彻底检查一遍备用电源, 期间每隔7天试运行一次, 每次不少于30min。 (5) 备一定数量的水泵, 出现故障的水泵应及时修理, 保证备用泵充足。 (6) 各电器设备应满足“一机一闸一漏”, 符合“水电水利工程施工通用安全技术规程” (DL/T5370-2007) 、“施工现场临时用电安全技术规范” (JGJ 46-2005) 要求。 (7) 若出现停电, 应立即启动备用电源。若隧洞出现垮塌, 应立即组织人员撤退, 并将情况上报, 研究下一步解决方案。

6 结语

对于软弱破碎围岩地段、浅埋地段, 采用超前大管棚施工工艺, 提前发挥超前支护作用, 增长了施工清静度, 前进隧道的恒久稳固性, 具有显着的经济效益和社会效益。除此之外管棚钻孔还可作为地质预探预报, 地质资料可引导洞身开挖提供依据。

参考文献

[1]水工建筑物地下开挖工程施工技术规范DL/T 5099-1999.

不良地质段 第10篇

一、工程概述

引洮供水一期工程总干渠7#隧洞工程位于甘肃省渭源县境内, 主要包括总干渠7#隧洞和阎家沟通风竖井。隧洞起止桩号为46+715～64+001, 全长17286m。

TBM施工段长度16986m, 断面为圆形, 平纵设计均为直线, 沿出口至进口方向为1/1650的上坡掘进, 主要采用一台全新单护盾TBM施工。设计开挖直径5.75m, 衬砌管片后直径4960mm, 管片背后上部270度范围进行豆砾石 (5mm～10mm) 回填和水泥浆灌浆充填, 要求结石强度为C15, 底部90度回填M15水泥砂浆。

管片设计为六边形, 纵向接头为凹凸面球窝结构, 环向以定位销连接, 设计外径5520mm, 内径4960mm, 环片厚度为280mm, 环片宽度为1600mm, 单块最大重量约5.2t。管片强度设计为C45, 抗渗等级为W8, 抗冻等级为F50。

本工程TBM由主机、后配套、加利福尼亚道岔组成, 总长约380m。其中主机长10.3m;后配套由17节拖车组成, 总长约170m;加利福尼亚道岔由29节平板车组成, 总长200m。TBM设计允许最小转弯半径500m, 设计最大推力28883kn, 额定扭矩4000kn.m, 脱困扭矩6312kn.m, 转速为0rpm～8rpm。

二、主要地质情况

㈠总体地质情况7#隧洞Ⅳ类围岩占总长的14%, Ⅴ类围岩占总长的86%。

㈡不良地质洞段主要分布情况不良地质洞段主要包括:53+994～54+180段合计186 m、59+119～59+248段合计129m、59+814～60+030段合计216m、60+343～60+572段合计229m、60+663～61+270段合计607m, 总计1367m。

㈢不良地质岩性情况7#隧洞砂岩段地层主要有粉细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩和互层状砂岩、泥岩, 该类围岩泥质胶结为主。局部为钙质胶结, 细粒结构, 局部含砾石, 成岩较差, 结构疏松, 多孔隙, 亲水性强, 遇水极易软化、崩解, 强度低, 干湿效应明显, 属含水岩性。

三、不良地质洞段施工存在的主要问题

TBM因故长时间停机, 围岩收敛或坍塌, 围岩压力作用于盾壳, 可能导致TBM掘进的推力大幅度增加导致管片破损严重、管片旋转加剧, 最不利导致TBM主机被抱死;掌子面因自稳时间短而坍塌, 导致刀盘被压后扭矩大幅度提高, 最不利时超过刀盘脱困扭矩导致刀盘无法启动;由于掌子面围岩胶结程度低、整体软弱, 导致姿态无法控制, 盾体和管片的滚动加剧。当盾体滚动超过±8%时, TBM会自动停机导致掘进中断;由于围岩崩解、坍塌导致管片环受力不均匀造成管片破损和开裂、管片止水条错开失效;受围岩收敛及坍塌影响, 砂砾等涌入盾尾开口, 则需在管片安装前进行大量的清碴工作, 影响管片正常安装;掘进后的隧洞底板由于积水泥化严重, 承载力满足不了TBM稳定需要, 导致TBM掘进姿态难以控制, 出现TBM刀盘严重低头、盾体下沉等现象, 导致掘进方向超出偏差范围、管片安装困难、管片破损严重、管片错台导致止水功能丧失、已安装管片下落或位移变形等严重后果;TBM施工管片背后充填豆砾石前, 围岩崩解、坍塌, 导致豆砾石无法充填密实或无充填间隙、水泥灌浆无法通过管片工作孔顺利灌入, 豆砾石回填灌浆强度达不到设计要求, 最不利造成无法进行豆砾石回填灌浆。

四、TBM在不良地质洞段施工应对措施

㈠超前地质预报为准确判断TBM前方施工地质情况, 需对前方地层进行地质预报。在地质勘察资料的基础下, 利用TBM配备的Beam地质预报系统进行超前地质预报, 必要时采用超前地质钻机进行超前钻孔预报。

㈡碴土分析及掌子面情况观察掘进过程中加强对渣土性状、出渣量的观察, 在适当时候通过进入刀盘内进行观察掌子面情况。

在到达含水疏松砂层前200m前做好措施准备, 同时全面做好TBM设备的保养和配件储备工作, 尽量减少TBM非正常停机时间。减少刀具的启动扭矩, 采用耐磨性较好的的刀圈, 尽量降低刀具非正常损坏频率, 提高刀具使用时间。调试好刀盘脱困功能、皮带脱困功能, 同时保证刀盘内渣土控制仓门能正常运行。在选取合适的掘进参数时, 保证出渣量与皮带机能力相配套, 防止出碴过快, 导致皮带出碴能力不足和掌子面前方形成较大的塌空区。根据已施工段对TBM姿态控制的经验, 提前做好姿态调整的技术总结, 在进入不良地质洞段前做好TBM姿态调整, 控制好盾体与管片的滚动。提前处理好盾体内部分设备的防护工作, 避免地层内的渗漏水对盾体内电气设备造成影响。在管片掘进过程中及安装管片前加强尾盾内的清渣工作, 保证管片能够快速安装。

在TBM出现被抱死趋势前通过前盾和中盾预留的孔洞向护盾和围岩之间注入润滑材料, 降低摩擦阻力, 便于TBM脱困。TBM中盾、尾盾、主机室附近安设排污水泵 (储备5台能力一致的水泵备用) , 并铺设排污管线至TBM道岔尾部, 保证能及时将地下水排出, 同时保证加强底管片的清淤工作, 保证底管片水沟排水畅通。

为防止围岩在掘进过程中大面积坍塌, 避免TBM盾体被抱死或刀盘被压后无法启动, 同时保证管片环结构安全, 对掘进前方地层 (刀盘上部180°范围) 进行超前化学灌浆加固, 加固材料应优先选择聚氨酯类化学注浆材料。

如出现盾体被抱死情况, 可从TBM尾盾预留的观察窗处进行掏渣进入尾盾上方, 将盾体周围一定范围堆积的围岩掏空并进行支护, 保证TBM能正常推动。

五、结论

在TBM掘进到达不良地质段前应提前考虑可能出现的问题并采用有效的施工预案, 避免因为考虑不周造成TBM被困等严重后果。

TBM在设计制造时应根据不同地质情况进行合理设计, 储备较大能力去克服可能出现的不良地质, 同时配备必要的辅助功能。TBM在不良地质段掘进, 必须在施工过程中加强施工管理, 优化施工组织, 避免由于工序转换衔接问题造成不必要的停机等待, 从而造成TBM被卡、被困事故的发生。已探明的TBM无法正常掘进通过的洞段, 应主动考虑在TBM到达该不良地质段前采取其他辅助工法进行提前处理。

摘要：作者以甘肃省引洮供水一期工程总干渠7#隧洞单护盾TBM在不良地质段掘进发生的围岩收敛、变形、坍塌、涌水、流沙等地质灾害导致卡机的原因进行了系统分析, 重点介绍并提出了该工程TBM在不良地质段掘进时存在的部分问题及应对措施。