不良地质隧道设计与施工的常用处治措施.doc

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不良地质隧道设计与施工的常用处治措施
不良地质隧道设计与施工的常用处治措施
　　摘 要：文章总结了隧道设计与施工中常见的膨胀性地压、隧道漏水、松散地层、滑坡等不良地质的特征、情况以及应考虑的问题和采取的常用处治措施。
　　关键词：不良地质；隧道;措施;方法
　　中图分类号：F407。1 文献标识码：A 文章编号:
　　引 言
　　目前,高速公路隧道的建设进入了一个新的发展时期，隧道的数量比以往任何时间都要多得多,因此，针对不良地质隧道的设计与施工，显得越来越重要。
　　不良地质隧道，主要问题是膨胀性地压、滑坡、浅埋地段的偏压，使支撑、衬砌变形破坏;断层破碎带中大量涌水，使洞内出现流石、流泥、流砂,淹没坑道；软弱地层中的承载力小，使支撑、衬砌发生不均匀的下沉;松散地层的滑移，引起山体丧失稳定等等.这些问题给隧道的设计施工带来了严重困难。
　　不良地质隧道的设计应力求做到绕避合理,措施得当。依山傍河线坚持宁里勿外，早进晚出的原则;尽量不修短隧、明洞群,绕避偏压体、堆积层、滑动体、断层带;正确处理开挖与支撑，支撑与衬砌的关系，采用先护后挖法和钢骨架封闭式的衬砌;涌水长隧道采用人字纵坡,以利施工排水或利用辅助坑道截排地下水;采用清方减载或回填反压等措施以稳定山体.
　　不良地质隧道的施工，尽量做到继续查明地质情况，做好施工准备，不打无把握之仗。认真实行先排水、短开挖、强支撑、弱爆破、快衬砌、勤检查、固洞口等行之有效的措施。坚持正常的施工秩序，正规的作业程序，重视安全质量，认真贯彻岗位责任制。本文就膨胀性地压等不良地质隧道的设计与施工谈几点建议.
　　1 膨胀性地压
　　1．1 膨胀性地压的特征
　　围岩膨胀和软塑挤压,作用在支撑和衬砌上产生了膨胀(挤压）压力。膨胀性地压，不仅有强大的垂直压力和侧压力 （侧压力往往大于垂直压力)，且有较大的底压力，它与衬砌结构的形状和刚度均有密切关系。这类地压的时间效应异常显著，多数是在开挖暴露 3～4d后才有较大的地压出现,且在一定时间内持续地逐渐增长,初期增长较快,经过较长时间才能稳定.
　　1．2 设计与施工的主要措施
　　1）施工方法与工序安排。在膨胀性地层中施工,以采用上导坑或弧形导坑先拱后墙法为宜.工序安排应特别紧凑,开挖后，围岩暴露时间应尽量缩短,减少风化、水化作用，并在筑拱后,及时压浆加固。拆模板后，立即对拱背填充、压浆。在拱圈完成一定长度后，紧密落底，对开首轮马口，灌筑边墙、仰拱等。由于围岩暴露时间短,膨胀压力小，因此衬砌结构变形小,无裂纹和侵入净空现象。
　　2）分部开挖和支撑。导坑木支撑多采用框架式，预留沉落量 0．20～0．4m，如设有下导坑其断面可选用单道并预留加固支撑空间。扩大使用扇形支撑时，开
　　挖由上而下，各号纵梁均需预留沉落量.如采用花拱支撑可采用弧形导坑开挖，分片架立。拉中槽或挖中层，拱脚岩层应保留足够的宽度，配合马口位置分段掘进。马口采用对开,长度为 2~4m，开挖时逐层下挖并架设卡口梁及横撑。
　　3)衬砌结构。采用钢骨架封闭式衬砌。施工中为了防止拱脚下沉，可采用加大拱脚断面；起拱线以上1m范围内用同级混凝土灌抵岩壁，向岩壁打入锚杆;拱架下设置方木排，扩大拱架承压面积等措施；并注意不使地下水浸泡拱、墙脚。为了防止衬砌浸蚀，拱脚一般提高 10cm,起拱线处放宽 10～20 cm。
　　2 隧道漏水
　　在雨量充沛地区，地表沟谷发育，岩层褶皱断裂发育，为地下水的储存活动创造了有利条件.因此在一些断层破裂带，张性和张扭性裂隙密集带、向斜轴部，不同岩层接触带附近以及岩溶地区通过的隧道，施工期间就会有可能遇到大量地下水及承压涌水.这些地下水以裂隙水、断层水、岩溶水等几种为主要类型,而以裂隙水为主要存在形式。严重涌水的隧道，处理不当,施工期间就会发生坍塌、膨胀性地压以及不均匀沉陷等现象。在反坡端施工的洞口,大量涌水可以导致淹没导坑，高压涌水地区，突然涌水，会导致人员伤亡事故.为整治水害,应坚持以排、截为主的治水原则，采用机械排水、平导及迂回导坑截排地下水,开挖反坡水沟等方法，进行有效处理。
　　3 松散地层
　　松散地层，结构松散，胶结较弱，地压大、稳定性很差，有地下水时更甚，施工中极易发生坍方.隧道穿越此类地层的地段一般是：分布广泛的第四系地层的堆积体;极度风化破碎已失岩性的各类地层；古河床中冲积而成的漂卵石地层等。在松散地层中施工,为了减少对围岩的扰动，一般采用先护后挖方法（插钎、插板）。但有的地层含有大小孤、块石，用插钎法很难控制方向,且因间距过大，不能防止砂土下漏。在含水砂层中,插板法不仅进度缓慢,且易于震坍.一般在施工中采用如下几种特殊的施工方法.
　　3．1 压浆加固地层法
　　压浆加固地层法是在开挖前打入压浆导管，在开挖断面外,压入水泥浆液，使围岩结成一个薄壳，在其防护下进行施工.在无胶结的松散砂砾或砂夹碎、卵石的隧道均会有良好的效果。压浆加固地层法可以保证安全质量，使开挖顺利进行。但耗用水泥较多，且在地层含泥量大或有较大地下水时,不易达到预期效果。同时，施工中应对浆液的扩散规律进行试验和研究，否则，难以收到有效的加固作用.
　　3．2 钻钎护顶法
　　隧道通过的漂卵石地层,一类为粘砂土充填，胶结密实，漂卵石数量不会超过 50％,较为稳定，采用先护后挖法即可通过.另一类是无粘结物充填的漂卵石堆积层，极度松散无胶结构,开挖时一触即坍，施工会十分困难，如采用一般插钎法，打入极为不易且难以掌握方向，达不到护顶的目的.若在地表钻孔压浆，由于漂卵石之间孔隙大，难以控制压浆范围，将来耗费大量水泥。这种情况，宜采用钻钎护顶法，即采用凿岩机钻钎护顶,并易于控制钻钎方向和位置,顺利通过漂卵石堆积层。
　　3．3 降低水位法
　　在含水砂层中，若水具有承压性质，则围岩极不稳定，施工困难.则宜采取降低水位、水压的措施，减少砂层含水量，以稳定地层,利于施工。
　　4 滑坡
　　滑坡在隧道施工时，是常有现象，分析滑坡时，要分析滑坡深浅，稳定程度，在整治方案上，针对具体情况，分别对待，采取多种措施，综合治理。
　　4．1 设计措施
　　若滑坡为坡残积土沿基岩顶面滑动,并且滑坡后基岩裸露，且处暂时稳定状态，推断进一步发展与扩大的可能性甚小，边坡不高，则宜以路堑方案通过。采用抗滑桩和挡护结合整治的措施，并设天沟与渗沟拦截地表水和排除地下水。如果滑坡沿开挖临空的坡脚滑出,滑面随开挖深度而变化，说明岩性软弱,不宜继续下挖,宜改用隧道和明洞通过.无修隧道条件，则采用明洞.第三种情况是，滑坡地段，或由于开挖失去平衡,加之雨水下渗，古滑坡复活，产生顺层推移式滑坡，则宜采用在滑体上部清方减载，回填反压，在滑体下部增加抗滑力.若出现在洞口，则将明洞增长，并将明洞与暗洞的衔接处，暗洞采用钢骨架混凝土加强衬砌，在洞顶增设纵向截水沟，拦截地表水。
　　4．2 施工方法
　　隧道部分:采用上下导坑先拱后墙法施工。明洞部分：拱部及外墙明挖，内墙跳跃挖井，先墙后拱。衬砌完成后，及时压浆，填充拱墙背后空隙.坍滑地段采用花拱支撑，并在地表裂纹地段进行压浆封闭处理。以往的实践表明,一般洞口滑坡采用接长明洞，结合减载反压，是一项有效的措施.同时要注意，清方减载应不致因塌方而导致上部山体变形;加载反压倾角较大且有软弱夹层；断层破碎带；岩层软硬不均和松散堆积层等。施工中措施不当，坍方后也易造成偏压。在设计时，要注意针对不同情况，选用偏压衬砌,同时，要考虑偏压地质构造可能出现的顺层滑动，以及断层破碎带造成的不对称荷载影响。
　　5 注意事项
　　1)做好地质工作，在勘测时即应查明地质构造，岩性、工程地质特征和水文地质条件等,对围岩稳定性作出评价,这对不良地质隧道的设计与施工都有极为重要的指导意义。施工期间，对不良地质地段，更要加强地质预报，如采用超前钻孔，弹性波测试等,及时、准确地预告前方可能出现的地质问题，才能使施工人员掌握主动，便于采取相应措施.
　　2)不良地质隧道围岩稳定性差，开挖时要采取少扰动地层的施工技术,如先护后挖法，压浆加固地层法或钻钎护顶法以及锚喷支护，处理好开挖和支护，支护与衬砌的关系,尽量避免坍方发生。
　　3）加强衬砌结构的整体性，及早封闭，尽快压浆.不良地质隧道地层分布情况复杂，侧压力较大，有时还有明显的地压。要注意选择衬砌断面型式，加强结构的整体性，选用钢骨架曲墙带仰拱断面类型，不宜选用刚度大，厚砼衬砌.施工时，工序应紧凑、及早封闭、缩短围岩暴露时间,尽快压浆以改善衬砌受力状态。对于出现膨胀性地压隧道,采用二次衬砌法.
　　4)慎重对待水害,加强治水工作。地下水对不良地质隧道施工，危害极大。它不仅使施工条件恶化，而且软化岩层,促使围岩丧失稳定,或导致软塑膨胀,地压增大，产生坍方；在施工时加以彻底治理，不留后患,较之运营后再行整治,事半功倍.
　　 结语
　　在隧道施工过程中遇到的地质问题往往千差万别，不尽相同,有时甚至是诸种不良地质叠加和组合。施工中要区别各种情况，具体问题具体对待，采取有针对性的处置措施，尽可能把不良地质给施工带来的损失降低到最低程度。
　　参考文献：
　　［1］ JTJO26―90，公路隧道设计规范 [S]．
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