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1、 不良和特殊地质地段施工措施在修建隧道中，常遇到一些不利于施工的特殊地质地段。如膨胀土围岩、黄土、溶洞、断层、松散地层、流沙、岩爆等。在开挖、支护和衬砌过程中，由于各种因素的影响都可能发生土石坍塌，坑道受压支撑变形，衬砌结构断裂和各种特殊施工问题，严重影响施工进度、安全和质量。隧道穿越含有瓦斯的地层，更严重地威胁着施工安全。 本章将讲述一些在特殊地质条件下进行隧道施工时应掌握的基本加识、采取相应的施工办法和防范措施。 隧道通过特殊地质地段施工时应注意以下几点：施工前应对设汁所提供的工程地质和水文地质资料进行详细分析了解，深入细致地作施工调查，制订相应的施工方法和措施，备足有关机具材料，认真编制
2、和实施施工组织设计，使工程达到安全、优质、高效的目的。反之，即便地质并非不良，也会因准备不足，施上方法不当或措施不力导致施工事故，延误施工进度。 特殊地质地段隧道施工，以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”为指导原则。隧道选择施工方法(包括开挖及支护)时，应以安全为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面型式、尺寸、埋置深度、施工机械装备、工期和经济的可行性等因素而定。同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成工程失误和增加投资。 隧道开挖方式，无论是采用钻爆开挖法、机械开挖法，还是采用人工和机械混合开挖法，应视地质、环境、安全等条件合理选用。
3、如用钻爆法施工时，光面爆破和预裂爆破技术，既能使开挖轮廓线符合设计要求，又能减少对围岩的扰动破坏。爆破应严格按照钻爆设计进行施工，如遇地质变化应及时修改完善设计。隧道通过自稳时间短的软弱破碎岩体、浅埋软岩和严重偏压、岩溶流泥地段、砂层、砂卵(砾)石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段时，为保证洞体稳定可采用超前锚杆、超前小钢管、管棚、地表预加固地层和围岩预注浆等辅助施工措施，对地层进行预加固、超前支护或止水。采用新奥法施工的隧道，为了掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度，以及确定施工工序，保证施工安全，应实施现场监控量测充分利用监控量测指导施工。对软岩浅埋隧道须进行地表下沉观测，这对及时
4、预报洞体稳定状态，修正施工都十分重要。 特殊地质地段隧道，除大面积淋水地段、流沙地段，穿过未胶结松散地层和严寒地区的冻胀地层等，施工时应采取相应的措施外，均可采用锚喷支护施工。爆破后如开挖工作面有坍塌可能时，应在清除危石后及时喷射混凝土护面。如围岩自稳性很差，开挖难以成形，可沿设计开挖轮廓线预打设超前锚杆。锚喷支护后仍不能提供足够的支护能力时应及早装设钢架支撑加强支护。 当采用构件支撑作临时支护时，支撑要有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。围岩出现底部压力，产生底膨现象或可能产生沉陷时应加段底梁。当围岩极为松软破碎时，应采用先护后挖，暴露面应用支撑封闭严密。根据现场条件，可结合管棚或超
5、前锚杆等支护，形成联合支撑。支撑作业应迅速、及时，以充分发挥构件支撑的作用。 围岩压力过大，支撑受力下沉侵入衬砌设计断面，必须挑顶(即将隧道顶部提高)时，其处理方法是：拱部扩挖前发现顶部下沉，应先挑顶后扩挖，当扩挖后发现顶部下沉，应立好拱架和模板先灌筑满足设计断面部分的拱圈，待混凝土达到所需强度并加强拱架支撑后，再行挑顶灌筑其余部分。挑顶作业宜先护后挖。 对于极松散的未固结围岩和自稳性极差的围岩，当采用先护后挖法仍不能开挖成形时，宜采用压注水泥砂浆或化学浆液的方法，以固结围岩，提高其自稳性。特殊地质地段隧道衬砌，为防止围岩松弛，地压力作用在衬砌结构上致使衬砌出现开裂、下沉等不良现象。因此，采用
6、模筑衬彻施工时，除遵守隧道施工技术规范的相关规定施工外，还应注意：当拱脚、墙基松软时，灌筑混凝土前应采取措施加固基底。衬砌混凝土应采用高标号或早强水泥，提高混凝土等级，或采取掺速凝剂、早强剂等措施，提高衬砌的早期承载能力。仰拱施工，应在边墙完成后抓紧进行，或根据需要在初期支护完成后立即施作仰拱，使衬砌结构尽早封闭，构成环形改善受力状态，以确保衬砌结构的长期稳定坚固。 1 膨胀土围岩对隧道影响及注意事项 膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘性土。决定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石粘土矿物。我国是世界上膨胀土分
7、布面积最广的国家之一。现已发现行膨胀土分布是十分广泛的。1.1 膨胀土围岩的特性 隧道穿过膨胀土地层，隧道开挖后不久，常常可以见到围岩因开挖而产生变形，或者因浸水而膨胀，或因风化而开裂等现象。使坑道的顶部及两侧向内挤入，底部鼓起，随着时间的增长导致围岩失稳，支撑、衬砌变形和破坏。这些现象说明膨胀土围岩性质是极其复杂的。它与一般土质的围岩性质有着根本的区别。 膨胀土围岩的基本特性，主要有以下三方面： 膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初始应力。当隧道开挖后，引起围岩应力释放，强度降低，产生卸荷膨胀。因此，膨胀土围岩常常具有明显的塑性流变特性，开挖后将产生较大的塑性变形。
8、膨胀土中发育有各种形态的裂隙，形成土体的多裂隙性。膨胀土围岩实际上是土块与各种裂隙和结构面相互组合形成的膨胀土体。由于膨胀土体在天然原始状态下具有高强度特性，隧道开挖后洞壁土体失去边界支撑而产生胀缩，同时因风干脱水使原生隐裂隙张弛，使围岩强度急剧衰减：因此，隧道施工开挖过程中，常有初期围岩变形大，发展速度快等现象；膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应，一是使土体结构破坏，强度衰减或丧失，围岩压力增大。二是造成围岩应力变化，五是膨胀压力或收缩压力，都将破坏围岩的稳定性，特别是膨胀压力将对增大围岩压力起叠加作用。1.2 膨胀土围岩对隧道施工的危害由于膨胀土围岩的特殊工程地
9、质性质及其围岩压力特性，使膨胀土的隧道围岩具有普遍外裂、内挤、坍塌和膨胀等变形现象。膨胀土隧道围岩变形常具有速度快、破坏性大、延续时间长和整治较困难等特点.膨胀性围岩对隧道施工的影响简述如下：(1)围岩普通开裂隧道开挖后，由于开挖面上膨胀土体的原始应力释放而产生开裂，又因表层土体外露风干而失水产生收缩裂缝。这两种因素促使膨胀土围岩裂缝宽度扩大，尤其拱部围岩更容易产生张拉裂缝与上述裂缝贯通，形成拱顶局部变形区脱离区。(2)坑道下沉由于坑道下部膨胀土体的承载力较低，加之坑道上部围岩压力过大，坑道下沉变形明显。另外，隧道只能采用分部开挖，在后部工序开挖暴露的围岩出现风化膨胀，产生较大的收缩地压力，加
10、上坑道下沉变形，都会使支撑过度变形或折断、失效、破坏，从而引起围岩土体坍塌、挤压和膨胀变形等。(3)围岩膨胀凸出和坍塌隧道坑道开挖过程中和开挖后，围岩产生膨胀变形，周边膨胀土体向洞内膨胀凸出，造成开挖断面缩小。在膨胀土体丧失支撑(支撑失效)或支撑力度不够的状态下，由于围岩压力与膨胀压力的叠加作用，使围岩土体产生局部破坏形成坍塌现象。(4)隧道底部隆起坑道底部开挖后，洞底围岩的上部竖向压力解除，尚无仰拱支护体约束时，由于膨胀地压力释放，洞底围岩产生卸荷膨胀；又因坑道易积水，使洞底土体产生浸水膨胀，因此造成洞底隆起变形。(5)衬砌变形和破坏模筑棍凝土衬砌中，常发生下列影响：拱顶受挤压下沉，也有向上
11、凸起。拱顶外缘经常出现纵向贯通张拉裂缝(一般是在拱圈封顶后几小时到几天内出现)，而拱内缘出现鱼鳞状挤裂、脱皮、掉块现象。在拱腰部位出现纵向裂缝，这些裂缝有时可逐渐发展到张开、错台。当采用直墙式边墙时，边墙常受膨胀侧压而开裂，甚至张开、错台。少数曲边墙也有出现水平裂缝的情况。当底部未做仰拱或未做般铺底时，有时会出现底部隆起，铺底被破坏。1.3 膨胀土围岩隧道施工要点 (1)加强调查、量测围岩的压力和流变 在膨胀土地层中开挖隧道，除了认真实施设计文件所提出的技术要求外，在施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。对地下水亦应探明分布范围及规律，了解水对施工的影响程度，
12、以便根据围岩动态采取相应的施工措施；如原设计难以适应围岩动态情况，也可据此作适当修正。 (2)合理选择施工方法 膨胀土隧道围岩压力的施工效应，是导致隧道变形病害的主要原因。采用合理的施工方法，对隧道的稳定性有着十分重要的作用。因此，在施工中应以尽量减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则，所以宜采用无爆破掘进法。如采用掘进机、风镐、液压镐等开挖，、在开挖过程中尽可能缩短围岩暴露时间，并及时衬砌，以尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的部分围岩应力，减少围岩膨胀变形，开挖方法宜不分部或少分部，多采用正台阶法、侧壁导坑法和“眼镜法”，正台阶法适用于跨度小的隧道，它分部少相互干扰小，且能较早地使支护(衬砌)闭
13、合。侧壁导坑法较“眼镜法”较适用于跨度较大的隧道，它具有防止上半断而支护(衬砌)下沉的优势，但全断面闭合时间较迟，必须注意防止边墙混凝土受压向隧道内挤。 (3)防止围岩湿度变化 隧道开挖后，膨胀土围岩风干脱水或浸水，都将引起围岩体积变化，产生胀缩效应，因此，隧道开挖后及时喷射混凝土，封闭和支护围岩。在有地下水渗流的隧道，应采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围岩的浸湿等。如局部渗流，可采用注浆堵水阻止地下水进入坑道或浸湿围岩。 (4)合理进行围岩支护 膨胀土围岩支护必须适应围岩的膨胀特性。在施工时应注意以下几点： 喷锚支护，稳定山岩。喷锚支护作为开挖膨胀土围岩的施工支护，可
14、以加强围岩的自承能力，允许有一定的变形而又不失稳。采用喷锚支护，应紧跟开挖，必要时在喷射混凝土的同时，采用钢筋网。也可采用钢纤维混凝上提高喷层的抗拉和抗剪能力。当膨胀压力很大时，可用锚喷及钢架或格栅联合支护，在隧道底部打设锚杆，也可以在隧道顶部打人超前锚杆或小导管支护。膨胀土围岩隧道的支护，尽可能使其在开挖面周壁上迅速闭合。如果是台阶开挖，可在上半部开挖后尽快作出半部闭合，使围岩尽早受到约束。总之，不论采用哪一类型的支护，都必须根据工程实际情况及围岩变形状态而定。衬砌结构及早闭合。膨胀上围岩隧道开挖后，围岩向内挤压变形一般是在四周同时发生，所以施工时要求隧道衬砌及时封闭。从理论上讲，拱部、边墙
15、及仰拱宜整体完成，衬砌受力条件最好。但受施工条件的限制往往难以实现。因此，在灌筑拱圈部分时，应在上台阶的底部先设置临时混凝土仰拱或喷射混凝上作临时仰拱，以使拱圈在边墙、仰拱未完成前，自身形成临时封闭结构。然后当进行下部台阶施工时，再拆除临时仰拱，并尽快灌筑永久性仰拱。2 黄土地段隧道施工技术要求黄土在我国分布较广，黄河中游的陕西和甘肃省大部分地区，山西南部、河南西部地区为我国黄土和湿陷性黄土的主要分布区。这些地区的黄土地层分布连续、厚度较大，发育较典型、，其他在青海、新疆、河北、山东、内蒙古和东北各地亦有所分布。在黄土地层修筑隧道和地下工程时，应了解黄土地层对隧道施工的影响。施工技术要求和施工
16、注意事项等知识。2.1 黄土地层对隧道施工的影响黄土节理影响红棕色或深褐色的古土壤黄土层出现，常具有各方向的构造节理，有的原生节理呈x型，成对出现，并有一定延续性，在隧道开挖时，土体容易顺着节理张松或剪断。如果这种地层位于坑道顶部，则极易产生“塌顶”；如果位侧壁，则普遍出现侧壁掉土，若施工时处理不当，常会引起较大的坍塌。黄土冲沟地段对施工的影响当隧道在较长的范围内沿着黄土冲沟或河边平行走向，而覆土较薄或偏压很大的情况下，容易发生较大的坍塌或滑坡现象。 黄土溶洞与陷穴影响黄土溶洞与陷穴，是黄土地区经常见到的不良地质现象，隧道若修建在其上方，则有基础下沉的危害；隧道若修建在其下方，常有发生冒顶的危
17、险；隧道若修建在其邻侧边，则有可能承受偏压，使围岩与衬砌结构处于不利的受力状态。水对黄土地层隧道施工的影响在含有地下水黄土层中修建隧道，由于黄土在干燥时很稳固，承压力较高，施工本可较顺利进行。但当黄土受水浸湿后，呈不同程度的湿陷性，会突然发生下沉现象，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，如支护措施满足不了变化后的情况，极易造成坍塌。施工中洞内排水不良，洞内道路会形成泥浆浮层，而且越陷越深，不论是无轨还是有轨运输都会给洞内道路的维修养护、机械的使用与保养、隧道的铺底或仰拱施工作业等方面带来很大的困难。2.2 黄土隧道施工方法及技术要求2.2.1 黄土隧道施工方法黄土地层隧道施工，应做好黄土中构造节理
18、的产状与分布状况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位，在施工时应加强支护措施，防止坍塌，以策安全施工。黄土围岩开挖后不能暴露时间过长，否则围岩周壁风化至内部，围岩体松弛会加快，进而造成坍塌方。因此，宜采用复合式衬砌，在开挖时应少扰动，开挖坑道后及时喷射混凝土，并以锚杆、钢筋网和支撑作初期支护，以快速形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆、管棚预支护加固围岩。并应在初期支护基本稳固后，进行永久支护衬砌的施工。衬砌背后尤其是拱顶回填要密实。做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。在有含水的黄土地层中施工时，洞内应做良好的排水设施
19、。地下水量较大时，应在洞内采用井点降水法，将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以改善施工条件，加快施工速度；在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。2.2.2 黄土围岩隧道施工有关要求应认真调查黄土地层中节理的产状与分布状况。对因构造节理切割而形成的不稳定部位加强支护。施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、及时密贴、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工。开挖方法宜采用短台阶开挖方法或分部开挖法(留核心法)。初期支护应紧跟开挖面施作。2.3 黄土隧道施工注意事项做好洞口、洞门及洞顶的排水系统，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌；
20、施工中如发现工作面有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。喷射机的压力不宜超过0.2MPa；施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填。如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。钻锚杆孔时，宜采用干钻。在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，宜加设横向撑梁顶紧； 锚杆宜采用药包式或早强砂浆式锚杆。若拱部位于砂层时，为防止喷射混凝土层塌落，可用46的密钢筋网，紧贴开挖面作为固定初喷混凝土层之用；施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便适应调整工序安排。3 松散地层隧道施工方法松散地层的特点是：结构松散，胶结性弱
21、、稳定性差，在施工中极易发生坍塌。若有地下水则更甚。松散地层隧道一般采取先护后挖、密闭支撑、边挖边封闭的方法。在这类地层中开挖坑道，主要是减少对围岩的扰动，必要可采用超前注浆预加固地层方法，及早控制地下水。在松散地层中，有以下几种常用的隧道施工方法：3.1 超前支护隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。(1)超前锚杆或超前小钢管：采用这种方法是爆破前，将超前锚杆或小钢管打入掘进前方稳定的岩层内。末端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆或格栅拱支撑上。使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方，有效地约束围岩在爆破后的一定的间内不发生松弛坍塌。超前锚杆宜采用早强
22、型砂浆锚杆，以尽早发挥超前支护作用。(2)超前管棚法：此法适用于围岩为砂粘土、粘砂土、亚粘土、粉砂、细砂、砂夹卵石夹粘土等非常散软、破碎的土壤，钻孔后极易塌孔的地层。在采用此法时，管棚长度应按地质情况选用，但应保证开挖后管棚有足够的超前长度。为增加管棚刚度，可在钢管内灌入混凝土或设置钢筋笼，注入水泥砂浆。于是在地层中建立起一个临时承载棚，在其防护下施工。3.2 超前小导管预注浆超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打人管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。它既能将洞周围岩体预加固，又能起超前预支护作用。此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵(砾)石层等松散地层施工。3
23、.3 降水、堵水在松散地层中含水，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。在埋深较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行。在地下水丰富，而且排水条件或排水费用太高，经过技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。注浆堵水又分地面预注浆和洞内开挖工作面预注浆。二者采用哪种方法，应根据隧道埋深、工程地质和水文地质情况；钻孔和压浆设备能力；以及技术、经济、工期等方面进行综合分析后采用。4 隧道施工流沙治理措施流沙是沙土或粉质粘土在水的作用下丧失其内聚力后形成的，多呈糊浆状，对隧道施工危害极大。由于流沙可引起围岩失稳坍塌
24、，支护结构变形，甚至倒塌破坏。因此，治理流沙必先治水，以减少沙层的含水量为主。宜采取以下措施进行治理：4.1 加强调查，制订方案施工中应调查流沙特性、规模，了解地质构成、贯入度、相对密度、粒径分布、塑性指数、地层承载力、滞水层分布、地下水压力和透水系数等，并制订出切实可行的治理方案。4.2 因地制宜，综合治水隧道通过流沙地段，处理地下水的问题，是解决隧道流沙施工难题中的首要关键技术。施工时，因地制宜，采用“防、截、排、堵”的治理方法。防建立地表沟槽导排系统及仰坡地表局部防渗处理，防止降雨和地表水下渗。截在正洞之外水源一侧，采用深井降水，将储藏丰富构造裂隙水，通过深井抽水排走，减少正洞的静水和动
25、水压力，对地下水起到拦截作用。排有条件的隧道在正洞水源下游侧开挖一条洞底低于仰拱的泄水洞以降排正洞的地下水，或采用水平超前钻孔真空负压抽水的办法排除正洞的地下水。堵采用注浆方法充填裂隙，形成止水围幕，减少或堵塞渗水通道。以上几种施工方法，应根据工程地质、水文地质条件和地下水的性质、类型、赋存部位以及工期要求和经济效益等因素综合分析，合理选用。4.3 先护后挖，加强支护开挖时必须采取自上而下分部进行，先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭，遇缝必堵，严防沙粒从支撑缝隙中逸出。也可采用超前注浆，以改善围岩结构，用水泥浆或水泥水玻璃为主的注浆材料注入或用化学药液注浆加固地层，然后开挖。在施工中应观测支撑和衬
26、砌的实际沉落量的变化，及时调整预留量。架立支撑时应设底粱并纵横、上下连接牢固，以防箱架断裂倾倒。拱架应加强刚度，架立时设置底粱并垫平楔紧，拱脚下垫铺牢固。支撑背面用木板或槽型钢板遮挡，严防流沙从支撑间逸出。在流沙逸出口附近较干燥围岩处，应尽快打入锚杆或施作喷射混凝土，加固围岩，防止逸出扩大。4.4 尽早衬砌，封闭成环流沙地段，拱部和边墙衬砌混凝土的灌筑应尽量缩短时间与仰拱形成封闭环。这样，即使围岩中出现流沙也不会对洞身衬砌造成破坏。5 高地温地段隧道施工措施高地温给隧道正常施工带来一定的影响，深埋地段隧道开挖应注意地温异常的影响及时加强支护、保持通风，洞内持续的高温对砼施工不利，高温会造成新拌
27、砼失水、坍落度损失、假凝等不利影响，对养护期的砼会使水份蒸发迅速、造成养护湿度不够，最终对砼的强度、抗渗性、稳定性、抗化学侵蚀性造成不良影响；而且，施工人员的健康、工作效率在高温环境中也要受到影响，为保证人员安全和施工质量，应该采取如下措施。5.1 关于隧道内施工温度的规定为保证隧道施工人员进行正常的安全生产，我国有关部门对隧道施工作业环境的卫生标准都有规定。如铁道部规定，隧道内气温不得超过28C；交通部规定，隧道内气温不宜高于30tC。国外的资料介绍，日本规定隧道内温度低于37C。5.2 降温处理措施为达到规定的标准，在施工中一般采取通风和洒水相结合的措施。地温较高时，可采用大型通风设备予以
28、降温。地温很高时，在正洞开挖工作面前方的一段距离，利用平导超前钻探，如有热水涌出，可在平导内增建降水、排水设施和排水钻孔，以降低正洞的水位。如正洞施工中仍有热水涌出时，可采用水玻璃水泥系药液注浆，以发挥截水及稳定围岩的作用。5.3 做好施工人员的保健工作加强洞内不间断通风，控制洞内最低风速不小于0.25m/s，同时采取喷雾洒水等降温措施。洞内温度适宜地段设临时医疗点，配备足够的防暑降温设施，如防暑降温药等。安排好职工的饮食，备好消暑降温的食品和饮品。施工作业处设临时休息室，安置风扇等降温设施，减短循环进尺，减少每班作业时间，5.4 高温地段衬砌混凝土在高温(如70C高温)的岩体上，应及时喷混凝
29、土，并在其上浇筑二次衬砌混凝土，即使厚度再薄，水化热也不易逸出。由于混凝土里面和表面的温差，在早龄期有可能存在裂缝。因此，在二次混凝土衬砌时，要防止裂缝产生，应采取下述措施：为了防止高温时的强度降低，应选定合适的水灰比，并考虑到对温泉水的耐久性，宜采用高炉矿渣水泥(分离粉碎型水泥)。混凝土配合比和掺合剂应作试验优选；在防水板和混凝土衬砌之间，设置隔热材料，可隔断从岩体传播来的热量，使混凝土内的温度应力降低；把一般衬砌混凝土的浇筑长度适当缩短。用防水板和无纺布组合成缓冲材料，由于与喷混凝土隔离，因此，混凝土衬砌的收缩可不受到约束；适当设置裂缝诱发缝，一般在两拱脚延长方向设置。采取降温措施。浇筑前
30、的砼温度不能超过32，否则采取冷水搅拌砼等措施降低砼温度。与砼接触的模板、钢筋等表面，在浇砼前应冷却至32以下，可采取加强通风及喷雾洒水等方法降温。加强养护。砼养护采用专人专管连续养护的方法，保持不间断洒水保证砼养护湿度，确保砼的内在质量。5.5 中暑症防治措施在高温条件下施工，除采用降温措施外，还应注意中暑症的防治工作。中暑症可分为热痉挛症、热虚脱症和热射症三种类型，其症状及处置如下：热痉挛由于出汗过多，体内的水分、盐类丧失而引起。其症状为在作业中和作业后，发作性肌肉痉挛和疼痛。对此症应采取充分地摄取水和盐类予以缓解症状。热虚脱由于循环系统失调而引起。其主要症状为血压降低、速脉、小脉、头晕、
31、头痛、呕吐、皮肤苍白、体温轻度上升。采取的措施是，循环器官有异常的人员严禁参加施工。对有症状者增加补水次数，并在阴凉处静卧休息。热射症由于体温调节中枢失调，体温上升。症状为：体温高、兴奋、乏力和皮肤干燥等。采取的措施，对高温不适应者应避免在洞内作重体力劳动。在高温施工地段，采用冷水喷雾等方法降温，必要时对患者可采取医疗急救处置。5.6 合理安排高温作业时间根据坑道内的高温程度、劳动强度和劳动效率，确定劳动工时，以策施工人员的健康和安全。6 隧道穿过断层时施工注意事项6.1 断层对隧道施工影响隧道穿过断层地段，施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧道轴线和断
32、层构造线方向的组合关系(正交、斜交或平行)。此外，与施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工技术措施是否得当等，均有很大关系。当隧道轴线接近于垂直构造线方向时，断层规模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比较有利，可随挖随撑。但当隧道轴线斜交或者平行于构造方向时，则隧道穿过破碎带的长度增大，并有强大侧压力，应加强加墙衬砌，及时封闭。隧道轴线接近乖直构造线方向6.2 断层地带隧道施工步骤 6.2.1 探明断层地带情况施工前，切实掌握所遇断层带的所有情况。当断层破碎带的宽度较大，破坏程度严重，碎带的充填物情况复杂，且有较多地下水时，应在隧道一侧或两侧开挖调查导坑。利用调查导坑详细测绘地质
33、状况后，应及时做好封闭衬砌；调查导坑穿过断层后，宜在较好的岩层中掘进一段距离再转入正洞，开辟新的工作面，以加快施工进度。如没有平行导坑时，可超前于正洞，预先了解正洞断层的实际地质情况，并有利于排水。 6.2.2 选择合理施工方法在断层带施工，应根据有关施工技术与机具设备条件，进度要求，材料供给等，慎重选择通过断层地段的施工方法。断层地段出现大量涌水，则宜采取排堵结合的治理措施。6.2.3 施工注意事项防排水作业如断层带地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排系统引排。对断层承压水，应在每个掘进循环中，向巷道前进方向钻凿不小于2个超前钻孔，其深度宜在4m以上，以探明地下水的情况；随工作面的向前推
34、进挖好排水沟，并根据岩质情况，必要时加以铺砌。如为反坡掘进，则除应准备足够的抽水设备外，并应安排适当的集水坑；坑壁或坑顶有水流出时，应凿眼安置套管集中引排，使其不漫流。施工工序通过断层带的各施工工序之间的距离宜尽量缩短，并尽快地使全断面衬砌封闭，以减少岩层的暴露，松动和地压增大；开挖作业采用爆破法掘进时围岩的震动；应严格掌握炮眼数量、深度及装药量。原则上应尽量减小爆破对围岩的扰动。采用分部开挖法时，其下部开挖宜左右两侧交替作业。如遇两侧软硬不同时，应用偏槽法开挖，按先软后硬顺序交错进行。支护作业断层地带的支护应宁强勿弱，并应经常检查加固； 在断层地带中，开挖面要立即喷射一层混凝土，并架设有足够
35、强度的钢架支撑；衬砌作业衬砌应紧跟开挖面；衬砌断面应尽早封闭。7 隧道施工塌方的预防措施断层破碎带岩体破碎，一经开挖，潜在应力释放，围岩失稳，就会造成塌方，另外，裂隙特别发育的地段，挤压破碎带、软弱岩脉穿插带等破碎结构地层中，相互挤压的岩块在开挖后也会失稳，岩层软弱相间的地层、有软弱夹层的围岩，在地下水作用下会使开挖后的岩面强度大大降低而引起塌方。隧道施工预防坍方首先要做好地质预报工作，掌握地质情况，选择安全、合理的施工方法和制定可靠的保证措施。在施工过程中要做到以下几点：先排水：在施工前和施工中都要采取相应的防排水措施，尽可能将隧道外之水堵截于隧道之外，特别是软弱岩层和岩石破碎地段。短开挖：
36、短进尺，各部开挖工序间的距离要尽量缩短，以减少围岩暴露时间。弱爆破：破碎岩层尽量用风镐等人工开挖，必须爆破时，要用浅眼、密眼，并严格控制用药量。快、强支护：每步开挖后要及时进行初期支护，针对地压情况，确保支护结构有足够的强度。快衬砌：衬砌工作须紧跟开挖工作面进行，力求衬砌尽快成环。勤检查、勤量测：加密监控量测频率，发现围岩变形或异状，立即采取有效措施及时处理隐患。8 突水和涌泥的预防施工要做好超前地质预报，对可能发生涌水的地段采用TSP-203测试仪测试和进行超前地质钻探，根据钻探结果，判明涌水情况。对于洞内涌水能堵者堵，或用泄水孔进行排水。“堵”主要采用注浆堵水封堵裂隙、隔离水源、堵塞水点，
37、以减少洞内涌水量，改善施工条件。对于不间断涌水可采用超前帷幕注浆的形式进行治理，浆液采用普通水泥、超细水泥或化学浆液。要根据实际情况选择注浆材料及合适的注浆工艺，对于可能发生突水的地段，采用超前钻孔探测，确定后用超前高压注浆止水。在大裂隙岩溶岩地层和大量涌水的条件下，单纯注浆要耗费大量浆液，为节省浆液材料可先压注砂、砾石、岩屑等，利用这些材料充填过水通道，缩小过水断面，增加浆液流动阻力，防止跑浆。 当洞内发生突水、突泥灾害时，可采取以下步骤处理：利用工作面现有的钻孔台架同时搭设钢管脚手架，安装大口径钢管，对出水进行初步归流，使大部分涌水沿导流管排出；在工作面施做止浆墙，考虑到工作面处出水口未从
38、导流管流出的散水较多，止浆墙施工时泥浆水等会流入混凝土内，会降低混凝土质量，止浆墙可分两段施工：第一段浇筑起归流作用，第二段浇筑起堵水作用；为便于施工，在止浆墙混凝土浇筑的同时，可在涌水部位设临时集水槽以汇集未从导流管流出的散水，并设引流钢管将水引出止浆墙外；超前帷幕注浆堵水，根据涌水量、水压等情况综合确定注浆孔布置，注浆方式可视情况采用孔口管前进式注浆或止浆塞后退式注浆，其余注浆施工有关参数基本同前述。突发涌水处理具体见图1“突发涌水处理示意图”。图1 突发涌水处理示意图9 溶洞地段隧道施工处治方法在施工中采用TSP-203超前地质预报技术随时探明溶洞的位置、大小与线路的相对关系等情况，以便
39、采取防范措施，以策施工安全。根据大量隧道岩溶处理的工程实践，岩溶处理遵循“因地制宜，以疏为主、堵排结合” 的原则进行处理。针对施工过程中可能会遇到的岩溶孔洞和岩溶裂隙水、岩溶高压突水突泥等地质灾害问题，采取如下施工方法及技术措施：9.1 岩溶水引排措施根据超前钻孔和地质雷达及红外线探水等多种地质手段探测，探明隧道周围暗河和溶洞及溶管的发育方向，对于流动路径比较明确的暗河和溶洞及溶管水，如确系隧道将溶管截断，可以通过在拱顶、边墙或底部适当部位增加辅助通道将暗河和溶洞及溶管连通，开设过水通道，不改变地下水总的流动趋势，将水引至隧道开挖轮廓断面以外。9.2 超前钻孔探水为了更好地了解隧道开挖工作面前
40、方地质情况，对大型溶洞需进行超前地质预报。9.3 岩溶水注浆堵水措施岩溶处理主要以注浆加固、封堵、充填封闭、疏导、跨越等措施，施工时根据不同的岩溶形态、规模、充填物情况、含水情况和地下水活动情况、地质情况等综合确定处理方案。其中注浆方式包括超前帷幕注浆、径向注浆、局部注浆、补注浆等四种方式。9.4 超前帷幕注浆封堵适应范围：超前帷幕注浆适用于溶洞规模较大、内部充填了大量的泥沙，且含有丰富的地下水或富水的断裂带，一旦揭穿可能发生大规模突水突泥的情况。注浆范围及方式：注浆加固的范围为隧道开挖轮廓线以外12倍洞径，每循环注浆段长30m，孔径90180mm，注浆压力为水压力的23倍，浆液扩散半径为2m
41、。根据注浆压力，第一循环混凝土止浆墙为2m厚。注浆方式可根据水压大小、成孔难易程度，采取袖阀管后退式或孔口管分段前进式注浆。注浆材料可根据溶洞内充填物的情况选用水泥浆、TGRM浆、HSC浆等。注浆后检验注浆效果，当达到开挖效果时，每循环开挖22m，留8m作为止浆墙。如开挖后存在薄弱部位，采用长管或短管进行局部补充注浆(补注浆)。超前帷幕注浆封堵具体做法见图2“超前帷幕注浆封堵溶洞示意图”。图2 超前帷幕注浆封堵溶洞示意图9.5 径向注浆隧道开挖后，隧道周边存在大面积湿渍或渗漏水现象时，采取径向注浆进行封堵。注浆加固范围一般为隧道开挖轮廓线外0.51.0倍洞径。采用风钻或小型液压钻机在出水部位及
42、其附近钻孔，钻孔直径为40mm左右，钻孔深度应为3.05.0m，梅花形布置。在集中出水点处，间距控制在0.51.0m，在一般渗水处间距控制在1.01.5m。径向注浆见图3“径向注浆示意图”。图3 径向注浆示意图注浆采用42mm钢管，根据钻孔出水部位，在钢管前端2.0m3.0m范围内钻花孔。注浆材料选用超细水泥浆、普通水泥浆、TGRC水泥基灌浆料或其他特种注浆材料。如水量较大，水泥浆在地层中凝固困难，在浆液中加入外加剂，缩短其凝胶时间，或者使用少量水泥-水玻璃浆液及化学浆液。注浆材料配合比应根据现场注浆试验确定。9.6 局部注浆局部注浆适用于岩层的溶隙、软弱夹层的局部有股状涌水现象，出水比较清澈
43、，受大气降雨影响不大，其处理采用直接封堵法和间接封堵法。直接封堵法：对于涌水压力P 0.5MPa的股状出水点，如来水方向可以确定，可采用直接封堵法进行处理。沿着出水部位和出水方向直接钻孔，孔间距应控制在0.51.0m，钻孔深度应为开挖轮廓线外(0.51.0)D(D为开挖孔径)。注浆材料应选用普通水泥浆、TGRM浆，如局部出现漏浆可采用发泡注浆抢堵剂进行封堵，尽量不使用水玻璃。注浆前应做压水试验，以确定注浆压力，注浆压力大于2倍3倍涌水压力。间接封堵法：对于涌水压力0.5MpaPa 1.0MPa的股状出水点，或来水方向不能明确判断的出水部位，可采用间接封堵法进行处理。在围岩表面距离出水部位，向出
44、水方向钻斜孔，孔间距控制在0.51.0m，钻孔深度与直接注浆法类似，大部分孔应穿过出水岩层，将水引出。其注浆材料、注浆工艺、注浆结束标准和间接注浆法类似。该法的特点是，钻孔受水的影响较小，且钻孔容易探到出水部位，同时对围岩加固效果好。9.7 充填封闭如隧道拱部、边墙或底部存在小型干溶洞或空腔，内部无填充物和水，可以采用砂石料、浆砌片石、干砌片石、水泥砂浆、混凝土等进行全部填充，必要时进行压浆加固。如空腔内有少量流动水，则应预留过水通道，使地下水流管道畅通。9.8 岩溶地段施工注意事项施工前应做好超前探测工作，及时了解岩溶及岩溶水发育程度。采用地质雷达或地震波反射超前探测，注意研究岩溶状态，制定
45、处理方案。用引、排、堵相结合的方式，处理好岩溶水、消除隐患。处理岩溶溶洞时，注意检查溶洞顶板，及时处理危石，做好安全防护工作。溶洞地段爆破作业时，应遵循多打眼、打浅眼，弱爆破的原则。处理岩溶地段，一定要本着安全第一，预防为主，科学组织，精心施工，不留后患。10 岩爆的处理岩爆可以分为以下四级（见表1）。表1 岩爆分级表岩爆分级fr/max说明14.5无岩爆发生，也无声发射现象。14.55.5低岩爆活动，有轻微声发射现象。5.52.5中等岩爆活动，有较强的爆裂声。2.5高岩爆活动，有很强的爆裂声。岩爆的产生与岩石的单轴抗压强度、岩质和岩性、岩体结构、地应力场的应力值以及坑道轮廓的平整度有关。一般
46、当岩石单轴抗压强度超过80MPa，岩性坚硬、脆性，岩体完整或基体完整，地应力值与岩石单轴抗压强度的比值大于1.5时会发生岩爆。据此推测隧道部分地段可能产生岩爆。岩爆一般分为以下三种类型：破裂松脱型围岩成块状、板状、鳞片状，爆裂声响微弱，弹射距离很小，岩壁上形成破裂坑的深度主要受围岩应力和强度的控制。属小规模岩爆爆裂弹射型岩片弹射及岩粉喷射，爆裂声响如同枪声，弹射岩片体积一般不超过1/3m3，直径510cm。岩片弹射距离一般为25m。岩快多为中间厚，周边薄的菱形岩片。属中规模岩爆。爆炸抛射型岩爆发生时巨石抛射，其声响如同炮弹爆炸，抛射岩快的体积数立方米到数十立方米，抛射距离几米到几十米。对人员、
47、设备危害较大。属大规模岩爆。中大规模的岩爆，严重威胁着施工人员和设备的安全，影响施工进度。通过岩爆地段时采取技术措施如下：加强支护工作，支护的方法是在爆破后立即对拱部及侧壁进行喷射混凝土，再加设锚杆及钢筋网。衬砌工作要紧跟开挖工序进行，以减少岩层暴露时间，减少岩爆发生和确保人身安全；控制光面爆破效果，减少应力集中现象；在掌子面和隧道洞壁定期（每天二次）喷洒水或采用高压注水，以弱化围岩；采用超前钻孔应力解除法，形成局部应力释放区。采用光面爆破，并严格控制装药量，尽量减少爆破对围岩的影响，以改善洞壁应力分布，避免岩爆的发生。喷钢纤维混凝土，配打缓冲锚杆挂钢筋网进行防护。掘进采用短进尺，多循环，改善围岩应力状态。为防止岩爆损坏施工机械，所有在掌子面附近的设备、设施要安设防护罩与防护网。11 大断面软岩隧道变形控制的技术措施客运专线大断面软岩隧道在地质条件复杂，隧道埋深较大，局部地段地下水丰富地段，可能产生较大的位移变形。施工中必须给予高度重视，应采取如下措施：11.1 防排水作业软弱围岩遇水会失去强度，产生较大的塑性变形，因此，防水工作至关重要，如地下水
