隧道施工常见不良地质及处理方法

隧道施工常见不良地质及处理方法
摘要：在修建隧道及地下工程中，常常会面临很多不良的工程地质状况及水文地质情况。

在一般情况下，需要我们对不良地质状况有充分的认识和掌握，才能更快更好的建设隧道工程。

本文主要对隧道施工常见不良地质及处理方法相关问题进行了简要分析。

关键词：不良地质；隧道施工；处理方法
引言
通过加强对隧道施工常见的不良地质及其处理方法的分析，可以不断的促进隧道施工的顺利进行，提高隧道施工的质量和进度，这对于我国的隧道施工具有十分重要的意义，因此，需要不断的加强对这方面的研究。

一、不同不良地质条件对隧道施工造成的不同影响
1、膨胀性地质的影响
一般情况下，膨胀性地质具有多裂隙性、超固结性、强度衰减性、强膨胀性与收缩性、快速崩解性及风化分带性等特点，这对隧道施工带来极为不利的影响。

在膨胀地质条件下进行施工，不仅使地基稳定性没有保障，且容易引发基脚下沉、拱腰开裂、断面的缩小等现象的发生。

若在变形期没有及时有效进行控制，则很可能发生位移，后果严重。

2、岩溶地段的影响
岩溶地貌也称喀斯特地貌，是水对可溶性岩石的化学溶蚀作用，从而产生的一系列地貌形态变化现象。

岩溶地段对隧道施工的影响，主要表现在:
（1）产生悬空现象。

喀斯特地貌多溶洞，使隧道施工受到影响，因这些洞穴产生悬空现象，大大降低了隧道的安全性。

（2）发生坍塌现象。

喀斯特地貌溶洞周围堆积物结构松散，稳定性不足，容易发生坍塌现象，对隧道的稳定性造成严重影响。

此外，地下水的流失也会使得隧道的环境地质遭到破坏，影响隧道结构的稳定性。

（3）隧道使用寿命受到影响。

可溶性的物质的含水量不稳定，突然增高的含水量对隧道结构造成巨大侵蚀作用，从而使得隧道使用寿命大大减少。

3、高原地质的影响
高原地质主要集中在我国西部地区，隧道施工除了受到不良地质条件影响之外，还要受到自然气候和地理位置的影响。

主要表现在:
（1）海拔高，环境缺氧，致使隧道施工工期延长，质量得不到保障。

高原地区每年只有250d左右的时间适合施工，自然环境比较恶劣，机械设备利用率较低，且容易发生故障，加上高原反应使得工作人员的工作效率有所降低，最终延缓了施工进度，延长了工期。

（2）气温低，水结冰后发生冻胀，影响了施工材料的性能，施工质量得不到保障。

（2）脆弱的生态环境，一定程度上影响了隧道施工，为减少对当地环境的破坏，隧道施工要不断对施工方案进行调整，这不仅影响了施工进度，还影响了施工质量。

4、黄土地质的影响
黄土状的湿陷性对挖方渠段影响不大,可不考虑遂道的湿陷变形问题。

湿陷性黄土的地基处理中,有强夯,灰土桩,灰土垫层,一般用强夯或灰土桩来消除全部湿陷性,如果湿陷性黄土土层浅,也可用灰土垫层隧道穿越湿陷性黄土地区，由于湿陷性黄土的特殊力学性质，基底的承载力通常较难满足结构的受力要求，建成后的隧道往往产生较大的基底变形，基底变形除压缩变形外，更大的变形是湿陷变形，在隧道使用期内如不对基底加固加上周围水环境的变化，必将会使隧道基础发生较大的湿陷变形，致使衬砌结构环、纵向开裂等较为严重的病害，直接威胁到隧道的运营安全。

为保证隧道结构的稳定性，积极探索出一条针对风积砂、黄土类地质条件下的隧道基底加固技术显得具有非常重要的现实意义。

总之，隧道基底的湿陷变形不是以建筑物的类型确定，而是由黄土湿陷特性所决定，为保证运营安全必须对黄土隧道洞口具有湿陷性的黄土地段的基底进行有效处理。

二、不良地质隧道的施工原则
1、短进尺
根据不良地质的复杂实际和隧道工程的实际选择，建议每隔一定的距离便要进行一次有效的地质构造探测。

例如，使用声波探测设备进行地质情况勘探时，建议每隔100米至200米的距离进行一次有效的围岩探测，探测的内容应该包括溶洞的规模、裂隙发育带情况以及破碎带情况等等，有效预防隧道涌水等危害的发展。

再如，利用地质雷达对隧道的周边地质情况进行勘察时，建议每隔5米至200米的距离便进行一次有效的地质构造探测，探测的内容应该包括隐伏的地质破碎带、暗河、岩溶以及其它的不利地质构造等，有效预防隧道开挖之后隧道的侧壁、底板、顶板等部位出现突水、突泥等危害。

2、弱爆破
在隧道的开挖施工阶段，采用爆破方式进行掘进时，应该严格控制爆破的装药量和爆破眼之间的距离，将爆破对围岩的影响降到最低程度，正确不对围岩的
自稳能力造成过大的破坏。

另外，对上下断面台阶的距离（通常情况下，台阶为50米至100米）进行严格地控制也是确保隧道安全的重要举措之一。

3、强支护
强支护是预防不良地质隧道坍塌的重要措施，其支护方法一般是综合采用锚喷、网喷、喷混凝土、栅钢架（钢支撑）等方式，确保隧道的支护效果。

例如，在某不良地质隧道工程当中，Ⅳ级和Ⅴ级围岩地段采用的支护方式为超前支护（即超前小导管和中空注浆锚杆），而系统支护采取的支护方式是砂浆锚杆、喷射混凝土、钢筋网与格栅（Ⅴ级围岩采用型钢）钢架。

众多的隧道工程实践表明，强支护是有效防止隧道坍塌的措施之一，尤其是对不良地质隧道工程而言，采用锚喷与缩小格栅钢架（或者钢支撑）间距相结合的支护方式，是确保其工程质量和运营安全的重要举措。

4、勤量测
对于不良地质的隧道工程而言，有效和频繁的量测是确保其施工质量和施工安全的关键性手段。

为了给不良地质的隧道工程提供超前的地质预报，利用有效利用各种地质探测设备对工程前方的围岩等等地质情况进行探测，合理分析和预判围岩突变、地质断层等情况，为隧道的开挖和支护提供强有力的数据支持。

同时需要支持的是，监控测量不仅仅需要向施工单位提供围岩开挖的变形情况，更加应该为没有开挖的地段提供至关重要的数据参考，也就是说，利用各种测量仪器和设备，观察并综合分析围岩的变形量尤其是变形速率，进而推断出围岩的最大变形量，从而实现围岩变形情况的超前预报，以便施工单位能够采用最具针对性的支付方式。

三、针对不同不良地质的应对方法
1、膨胀地质方面
（1）对工序的安排，要保障施工工序的紧凑性，减少围岩膨胀的压力。

为避免发生风化或者水化，开挖后应尽量缩短围岩暴露的时间，同时，还要在筑拱后及时进行压降加固处理。

（2）对沉落量的预留，要保障开挖的有序性。

可选择花拱支撑的方式，分片架立，采取弧形导坑开挖，也可以选择框架的方式，注意扩大扇形支撑，开挖顺序由上而下，不管选择什么样的方式，都需要预留沉落量。

（3）若在施工过程中拱脚下沉，应立即采取有效措施进行处理。

可以在起拱线以上的1m范围内，用同级的混凝土进行灌抵，并将锚杆打入岩壁，在拱架的下方设置方形的木排。

此外，为防止衬砌发生侵蚀，应适当提高拱脚。

2、熔岩地段方面
（1）疏通暗河，有效排除岩溶水流。

喀斯特地貌多水溶洞，开挖隧道的时候还很有可能遇到暗河，应疏通暗河，采取涵洞或者暗管的方式有效排水，将水位控制在合理范围内。

（2）填充水溶洞。

针对跨径小，尚未发育的无水水溶洞进行填充，保障隧道施工的质量。

可根据具体情况，加深边墙基础，加固隧道的底部，或者用混凝土或者浆砌片石等进行回填的方式来完成。

（3）设置支墙，跨越溶洞。

这主要是针对隧道的底部出现较大溶洞且水流较大的情况，支墙的设置，主要是为了支撑其隧道的结构，与此同时，要注意做好排水工作。

（4）对于处理难度大，施工技术要求高的溶洞，可适当采取迂回战略，绕开施工技术达不到要求的溶洞进行施工，从而保障施工的质量和安全性。

3、高原地质方面
（1）严格按照施工规范和标准进行施工，以“三不”(即不淌、不滴、不漏)为标准，做好隧道防水工作，避免由于渗水结冰给隧道结构造成破坏。

（2）进行衬砌施工时，应采用合适的速凝剂、早强剂及防冻剂等，按照施工标准对施工材料性能进行试验，适当调整掺入量，以保障施工质量。

（3）严格按照环保细则，保护当地生态环境和野生动物，恰当处理好施工废水、废气及生活垃圾等，做好土地的复耕和复平等工作，最大限度降低对当地环境的危害。

（4）严格落实责任制，并建立有效监督机制，加强对整个施工过程的有效监督。

4、黄土地质方面
（1）测量放线后上导坑施工开挖采用人工配合挖机作业，挖机开挖大面积土方后人工修理局部轮廓面，上导坑作业时严格预留足够的核心土，核心土高度以2m为宜。

（2）上部导坑开挖一次进尺以1-2榀为宜，当监控量测收敛值变化较大时一次开挖进尺一榀，塑变压缩及遇水湿陷性黄土施工时拱架间距安装不大于70㎝。

（3）超前施作导管注浆确保安全，拱架安装后进行初喷、钢筋网、锚管纵向连接系统的流水作业，最后进行复喷砼。

（4）上、下台阶距离控制在30米内为宜，禁止拉中槽开挖，下台阶左右侧
单侧落底后再进行另一侧作业，前后错开长度大于3m。

仰拱与上台阶开挖面距离保持在35米内。

（5）开挖断面预留5-8㎝沉降量，进行每天最少一次的监测频率，沉降收敛较大时每天监控量测频率不小于2次。

（6）在量测收敛收据变化不大且满足施工条件的前提下快速施工衬砌，初支断面检测合格后铺设无纺土工布加防水板，安装衬砌钢筋，组合式模板台车模筑钢筋砼。

结束语
隧道施工中会常常出现很多复杂的不良地质情况，需要根据不同的地质特别有区别的进行隧道施工，做到谨慎对待，周全考虑，否则将会给施工和今后的隧道使用带来严重的影响，需要引起我们的高度注意。

参考文献
[1]杨伦.隧道施工中常见的不良地质以及处理措施[J]．城市建设理论研究，2012.
[2]李建涛．不良地质条件下隧道施工技术方法的研究与分析[J]．科技与生活，2012.
[3]于墨翰，隧道施工中的常见问题解析[M]．北京：人民交通出版社，2011．。