第一篇：千枚巖地質下偏壓隧道變形地質原因

千枚巖地質下偏壓隧道變形地質原因

分析及應對措施

中鐵電氣化局集團西鐵建設公司 武鵬濤

摘要：

呂河隧道位于十天高速旬陽聯結線，出口以風化千枚巖為主，含少量石英片巖，節理發育，洞口右側存在東西走向斷層，裂隙水豐富，石英巖與千枚巖分層界線容易產生巖層下滑，地形、地層雙作用偏壓，出口段 V級圍巖103m，最淺埋深僅4m，開挖斷面15.1×10.5米,典型的大跨、淺埋、偏壓隧道。在施工中多次出塌方情況，本文總結施工中遇見的問題及應對方法，通過對地表、山體、洞內三方面的加固，總結出一整套千枚巖地質下偏壓大跨隧道的施工方法，為陜南同類型隧道提供了施工指導和借鑒。

關鍵詞：千枚巖 偏壓隧道 地質原因 應對措施 工程概況

1．1呂河隧道位于十堰-天水高速公路A-CD40標陜西省安康市，里程LBK1+456-LBK2+030間，全長574m，出口端位于漢江河畔半山腰，地勢極其陡峭，103米為偏壓段淺埋層，在洞頂右上方有1984年的滑坡痕跡，垂直斷裂帶高約4米。地質以風化千枚巖為主，含少量石英片巖，節理發育層厚小于20cm，較為破碎。巖層自左向右傾35°~60°（傾向北）與隧道夾角很小，拱墻部容易順層塌方。洞口右側存在東西走向斷層，裂隙水豐富（初步估計斷層在LBK0+960附近與隧道交匯）。地質構造存在偏壓，石英巖與千枚巖分層界線容易產生巖層下滑。

2011年7月施工至LBK1+888時（距出口142米）初支多處發生開裂剝落、至9月6日偏壓擋墻沿上導地面水平向出現2-3毫米裂縫，左側明暗洞結合處噴射混凝土向外鼓起75毫米，拱頂出現不同程度噴射混凝土開裂、掉塊現象，隧道右側LBK1+970-LBK1+982段在拱腳部位開始出現縱向裂縫，裂縫處噴射混凝土大量掉塊，外露鋼拱架扭曲，外凸達20厘米，隨時都有坍塌的危險，連夜進行鋼支撐頂撐加固處理；2天后對側隧道拱腳部位（隧道左側LBK1+963-LBK1+982）出現混凝土剝落、拱架扭曲外鼓現象。1．2隧道頂山體狀況

1．2．

1、臨近洞口仰坡頂面處裂縫（距離坡體塌方面5-10m）：洞口仰坡頂面

裂縫呈圓弧形分布，裂縫寬度達到5～25cm不等。

1．2．

2、在坡頂村民宅基地處(距離塌方面約45m)：院子內裂縫寬度達到1～15cm不等；房屋內墻體及地面裂縫達0～2.5cm不等，上下樓頂的砼樓梯與墻體間均以產生裂縫；在宅基地兩側下方，裂縫寬度以及溜塌距離達到1～25cm不等；

1．2．

3、在坡頂耕地內(距離塌方面約85m)：裂縫寬度達到1～50cm不等，土體明顯下滑呈斷裂狀。隧道變形地質原因分析

2．1、斜坡失穩的地質類型定性：

2．1．

1、隧道通過的主體巖層為薄層狀千枚巖，巖質軟弱，層面極其發育，揉皺強烈，風化深重，在斜坡重力作用下，易沿陡山坡向下蠕變；加之隧道出口二、三十米地段左側恰位于地層分界面部位，千枚巖覆蓋于堅硬的中、厚層石英片巖之上，且巖層界面傾向隧道，形成上軟下硬的順層不穩定結構（見圖）。

2．1．

2、巖層從左向右傾向隧道，傾角40～45度，是最容易形成臨空面、產生向

千枚巖地面裂縫下滑移的角度。

2．1．

3、隧道左側為沖溝岸坡，順層滑動具備臨空的陡坡地形條件。

2．1．

4、在千枚巖體中發育一小斷層揉皺破碎帶，在LBK1+920通過隧道，有7m寬破碎帶，有泉水流出，說明千枚巖體中含水。

上述巖性、界面、產狀、地形以及地下水等5方面不利組合，使隧道出口段成為極有利于產生順層滑動的不穩定山體地段，尤其在雨季地表水大量下滲的條件下，極易產生向下滑移變形。地表存在的陡坎表明，可能在未開挖隧道之前，就發生過滑移變形。隧道內的變形和地表產生多條裂縫，表明2011年由于隧道開挖的擾動和雨水下滲，斜坡產生了較為明顯下滑蠕動變形，致使隧道結構承受地層錯動的作用而變形、開裂。

因此可以定性為：破碎軟弱的千枚巖層，沿軟硬巖層界面產生蠕動下滑變形。2．

2、可能產生的危害

隧道出口石英片巖角度40～45度(線路向大里程左側)由于目前造成所處山體斜坡不穩定的5方面地質因素及不利組合仍然存在，單純在隧道內采取措施無法消除和對抗，存在發生更大范圍或更大幅度下滑的可能，尤其是在雨季滲水使千枚巖軟化、增重的條件下可能發生整體滑動，造成重大滑坡地質災害，其后果是公路斷道而無法補救，即使施工時未出現大災害，在今后運營中也是長期隱患，對其產生后果應有充分估計，盡快采取根治措施。處理隧道變形的原則

3．1、處理措施的基本原則

隧道施工時，嚴格遵循以下基本原則，以確保工程質量及施工安全。

1、先外后內，在先整治斜坡，確保山坡整體穩定的條件下，再繼續隧道拱底施工。

2、隧道大里程方向右側外山坡增設抗滑樁，確保斜坡坡腳和下部穩定。

3、盡快完成抗滑主體工程和地表防、排水和封閉工程。

4、根據中上部穩定和檢算情況，研究確定中上部加固的措施。

5、洞內開挖施工，要研究和實施不誘發變形發展的施工程序和精細工藝。

6、隧道內主體工程施工時，要抓好施工工序細節，目的是為了初支早成環、二襯早封閉，從而確保施工質量和安全。要做到：步步為營、步步到位；

7、先加固后施工，邊施工邊加固，不安全不施工。施工主體時是在工程安全、施工人員安全的前提下進行的；

8、施工主體時，先易后難。比如：初期支護開裂嚴重地段先加固好，但不要開挖下部，因為不安全。安全地段、容易施工段要先施工、快施工；

9、隧道內主體施工時，還要遵守“二襯緊跟鋪底、鋪底緊跟支護、支護緊跟開挖”，實現“初支早成環、二襯早封閉”才能保證施工安全優質。

10、洞外地表開裂錯落、蠕動等及洞內支護開裂、變形等，應做好監測、觀察標記和資料記錄及分析資料等形象工作。處理隧道變形的措施

4．1、洞外：采用“抗、拉、注”三結合的措施進行呂河隧道綜合治理。4．1．

1、“抗”：即在隧道出口明暗交界處與偏壓墻頂平齊位置，沿山體圓弧狀設置抗滑樁；同時在偏壓拱墻外側設置砼擋墻。

①、抗滑樁設置：沿山體圓弧狀設置，高度與偏壓墻頂平齊，結構尺寸2m×3m，抗滑樁截面長方向沿山體走向布設，共10根。樁與樁之間及頂部用坡腳擋墻和樁間擋墻連接，防止山體流滑、覆蓋土流失。

②、砼擋墻：偏壓拱墻外側，明暗洞交界處向呂河大橋方向，設置寬度為5.0m的C25砼擋墻。墻基并采取如下抗滑措施：

基底：擋墻基底置于基巖內1.0m，同時在擋墻基底基巖內打入長4.0m、間距為1.5m×1.5m的R25錨桿(基巖下2.5m，基巖上留置于擋墻內1.5m)。

明暗洞交界處坡體段范圍內：打入長度為4.5m、間距為1.5m×1.5m的R25錨桿(打入巖體3m，外留置于擋墻內1.5m)。

4．1．

2、“拉”，即在抗滑樁頂以及仰坡面，設置預應力抗拉錨索。⑴、樁頂錨索：在抗滑樁頂2米處預埋錨索孔道，斜下方25度角布置，長度60米，穿過隧道底3米以下，錨固在左側堅硬的片狀石英巖中，消除抗滑樁頂面自由撓度變形。

⑵、邊仰坡：采用C25砼護面墻（厚度40cm），護面墻內設置鋼筋骨架，參照格子梁設置；并設置間距為4m×4m的錨索，錨索長度35米m，邊坡垂直于坡面布設，仰坡與隧道軸線呈45度布設，錨索型號為6φs15.2mm。

4．1．

3、“注”，即注漿。

由于山體表層3-5米為泥質千枚巖，在自重力的作用下會產生蠕動下滑，極不穩定，尤其是千枚巖遇水融化的土質特性，在暴雨季節表現為線狀泥石流，進而發展為次 間距為4.0m，長度不小于25m(具體長度根據現場鉆芯樣圍巖情況再定)，對山體進行再加固。

4．2．

4、對30米長的侵限段進行換拱處理，鋼拱架型號由20b提高到22b，間距由60厘米加密為30厘米，強支撐抵抗地應力變形。

4．2．

5、LBK1+955-LBK2+023二襯混凝土標號由C25提高到C30，二襯鋼筋由￠22提高到￠25，間距由20厘米加密到15厘米。

由于采用了以上措施及嚴格遵守施工規范，呂河隧道初支變形再沒有繼續發展，于2011年12月2日順利完成全部二襯施工，比計劃工期提前了18天。幾點體會

千枚巖偏壓隧道施工要點重在對地形的準確地質分析，通過穩山體、固地表、強支護的措施，首先保證山體的穩定，在隧道施工時才可能不因開挖的擾動而局部失穩，才能用常規的開挖方法確保施工安全。

第二篇：梅花山隧道地質調查報告

編號：GZ-梅花山-01 谷竹高速公路土建施工第15標段梅花山隧道

隧道地質調查報告

2010年第012期【總第012期】

中國科學院武漢巖土力學研究所

湖北谷竹高速公路隧道超前地質預報與監控量測咨詢項目經理部

二〇一一年一月十七日

中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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1.1 隧道概況

本隧道位于十堰市房縣青峰鎮梅花山村附近，隧道軸線方向約262°，呈東西向展布。左洞起訖樁號為ZK81+430～ZK82+430，全長1000m，最大埋深約126.5m；右洞起訖樁號為YK81+430～YK82+442，全長1012m，最大埋深約130.2m，屬于長隧道。

1.2 地形地貌

隧址區地貌單元屬構造剝蝕的低山地區，隧道穿越段地面標高在401.2～528.3m。地形上表現為山頂較平緩，進、出洞口坡面較陡，坡度約30°～40°，進口處人為活動較大，巖體風化嚴重，因修筑鄉村公路，有較厚的填土，出洞口山坡植被發育，水土保持較較好，植被主要為灌木。隧道進、出口均有村級路與省道S305 相連，交通較便利。

(1)YK81+430~YK81+780（ZK81+430~ZK81+760）段

本段長350m，為隧道進口段，由出露、揭露的圍巖可發現本段巖體破碎，自穩能力差。隧道進口段仰坡較為陡峻，坡度約為40°~45°，坡面表層殘坡積土層覆蓋，滾石較多，坡面上植被茂盛（如圖1所示）。進口左幅有一沖溝，溝內植被茂盛，滾石較多，土質疏松，雨季時地表水匯集于洞口，應加強疏排措施（如圖2所示）。右幅右上方有一沖溝，受地表徑流沖刷嚴重，植被不甚發育，雨季時地表水匯集于右洞洞口（如圖3所示），施工時應及時采取措施，其上方有一村級公路，村級公路上方為農耕田，土質疏松，坡積土覆蓋厚度較大（如圖4所示）；有基巖出露，為強~中風化片巖，產狀25°∠41°，呈灰綠色，巖體節理裂隙發育，較破碎（如圖5所示）。進口右幅右側有溪水流過（如圖6所示）。中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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圖1 梅花山隧道進口段仰坡

圖2 梅花山隧道進口左幅左側沖溝 中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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圖3梅花山隧道進口段右幅右上方沖溝

圖4 梅花山隧道進口農耕田 中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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圖5 梅花山隧道進口段出露基巖

圖6梅花山隧道進口段右幅右側小溪 中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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(2)YK81+780~YK82+220(ZK81+760~ZK82+220)段

本段全長440m，沿隧道走線方向，地形表現為先下坡至谷底，再由谷底上坡至山頂，下坡坡度約40°~45°，坡面上植被茂盛，滾石較多，基巖出露（如圖7所示）。距左幅洞身左側約10~16m有一沖溝（如圖8所示），溝內植被茂盛，土質疏松；其右側還存在一小沖溝，溝內植被茂盛，土質松散；兩個沖溝下方有一沖溝，溝內碎石、塊石較多，植被較發育，其下方有居民房；谷底有一鄉村道路，該道路寬約3~4m，與隧道軸線近呈垂直狀態。道路內側邊坡有基巖揭露、出露（如圖9所示），為強-中風化片巖，呈褐黃色，局部被鐵氧化成紅褐色，變晶結構，片狀構造，巖體破碎，節理裂隙發育，存在2組明顯剪節理：①產狀149°∠62°，延展長度約為0.3~0.6m，裂隙發育，裂隙寬約0.002~0.003m，隙間由粘性土充填；②產狀46°∠77°，延展長度約為0.4~0.7m，裂隙發育，裂隙寬約0.002~0.004m，隙間粘性土充填。谷底地表水很發育（如圖10所示），主要為基巖裂隙水流出形成，雨季可能受沖溝匯流影響，影響隧道施工。上坡坡坡度約為45°~50°，植被較發育，滾石較多。

圖7 YK82+220至谷底段滾石、出露基巖 中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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圖8右幅洞身左側約10~16m有沖溝

圖9 ZK82+040（YK82+050）處鄉村道路及其內側邊坡基巖揭露情況 中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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圖10 谷底地表水流

(3)YK82+220~YK82+442(ZK82+220~ZK82+440)段

本段全長222m，為隧道出口段，地形表現為下坡路段，坡度約為30°~40°，本段山體上部植被發育，第四系覆蓋層較厚，山體下部隧道開挖（如圖11所示），洞口兩側山體基巖出露、揭露，薄片狀，呈褐黃色，局部鐵質氧化，節理、裂隙較發育，出露基巖片理產狀：357°∠35°，節理產狀：252°∠65°（如圖12所示）。未見明顯地表水、地下水。在該段區域內，隧道洞身之間有一沖溝，該沖溝與隧道走向幾乎平行。溝內植被發育，溝底坡度約為25°~30°，偶見塊石、碎石。下方有居民居住，隧道施工時可能會對居民房造成影響。本段存在一斷層破碎帶，與隧道走向呈小角度相交，且本段處于淺埋段，巖體破碎，因此亦需考慮在隧道施工擾動下產生的掉塊、滑塌等不良地質現象。由于隧道施工擾動、爆破震動，右幅洞口上方產生裂縫（如圖13所示），長約7~10m，寬約4~7cm，應及時采取措施。中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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圖11梅花山隧道出口段洞口情況

圖12梅花山隧道出口段洞口揭露、出露基巖中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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圖13梅花山隧道出口段右幅洞口上方開裂情況

1.3 地層巖性

隧址區出露、揭露的地層主要為第四系全新統殘坡積（Q4el+dl）含碎塊石粉質粘土及元古界武當群（Pt2Wb）片巖，具體分述如下：

第四系覆蓋層：含碎塊石粉質粘土（Q4el+dl）：褐黃色，主要為粉質黏土及片巖碎石、塊石等，鉆探揭示厚度約0～20.6m。

基巖及其風化層：強風化片巖（Pt2Wb）：灰白色，變晶結構，片狀構造，主要礦物成分為石英、云母，裂隙發育，鉆探揭示最大厚度22.5m。

中風化片巖（Pt2Wb）：灰綠色，變晶結構，片狀構造，主要礦物成分為石英、云母等，裂隙較發育，隙面鐵質氧化物渲染，巖芯多呈短柱狀和塊狀，采取率約為46%，RQD值為0%，最大揭露厚度27.8m（未揭穿）。

1.4 水文地質條件

隧址區地表水系不發育，主要為大氣降水形成的地表面流及山體溝谷內的季節性流水等，水量受季節性影響變化較大，其自然排泄暢通，對隧道施工影響較小。但雨季地表面流沖刷邊、仰坡，對隧道施工有一定影響。

隧址區地下水類型主要為松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。松散巖類孔隙水主中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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要賦存于第四系松散堆積物中，處于斜坡地帶，分布不穩定，總體厚度較小，受大氣降水補給，貯水條件較差，易滲透流失，僅季節性有水，對隧道施工影響較小。基巖裂隙水賦存于基巖裂隙中，主要受大氣降水補給，并受巖石完整性及裂隙開啟程度制約，沿基巖風化裂隙、構造裂隙等向地勢低凹處呈脈狀、線狀排泄，水量一般較貧乏。

在隧道洞口淺埋段，由于分布有第四系覆蓋層且基巖風化裂隙發育，地下水的補給條件較好，受降水影響在雨季開挖時可能存在滴水、滲水現象。根據水分析試驗資料，隧址區地表水、地下水對混凝土無腐蝕性。

1.5 構造地質條件

隧址區在大地構造上位于南秦嶺構造帶內，且處于武當山復背斜南翼。隧址區主要出露元古界武當群（Pt2Wb）片巖，片理產狀355°∠44°，節理裂隙較發育。節理裂隙較發育，經地質調查發現2組較明顯節理，分述如下：①產狀149°∠62°，延展長度約為0.3~0.6m，裂隙發育，裂隙寬約0.002~0.003m，隙間由粘性土充填；②產狀46°∠77°，延展長度約為0.4~0.7m，裂隙發育，裂隙寬約0.002~0.004m，隙間粘性土充填。

1.6 不良地質現象

從現場地質調查情況來看，本隧道進、出口段因人類活動頻繁，對天然山體造成不同程度的破壞，經過斷層破碎帶時及地下水下滲段對隧道施工造成影響，其他無明顯不良地質情況，故從以下幾個方面來分析梅花山隧道施工過程中可能出現的不良情況。

(1)巖體滑塌及掉塊

隧道出口段地處淺埋段，經過斷層破碎帶，且地下水發育，因此需加強支護，防止地表土體因施工而發生擾動。

出口段仰坡為關注的重點，巖體破碎，自穩能力差，且處于淺埋段，人類活動頻繁，巖體裸露，土質疏松，易因施工擾動而產生滑塌，建議此段加強支護，早封閉、勤量測，仰拱、二襯應及時跟進。

此外，從地質調查情況來看，出口段經過斷層破碎帶，且在此段段形成較厚碎塊石土覆蓋層，因此需注意出口處覆蓋層的處理及加強支護措施。中國中國科學院武漢巖土力學研究所

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(2)地下水

經過對YK81+970~YK82+090(ZK81+950~ZK82+090)段地表水發育，得出該段地下水較為豐富，主要為基巖裂隙水，在對本段施工時，裂隙水可能下滲，對施工帶來一些不利影響，因此建議施工時做好防排水措施，同時加強支護。

1.7 預報與監測工作重點

(1)超前預報工作

本隧道進、出口仰坡較為陡峻，巖體破碎，且地下水較為發育，建議短進尺、弱爆破，必要時最好采用人工開挖，同時，要做好地層巖性和巖體破碎程度記錄，為后續洞身開挖提供超前預報信息。

在裂隙水較發育段，要及時觀測洞身滲水情況，以免滲水給洞身支護帶來不利影響。

(2)變形監測

在隧道沿線，尤其是在進、出口段要做到勤量測，及時掌握初期支護的變形趨勢，為隧道設計和后續施工提供指導。

(3)地表觀測

在出口仰坡處與出口段上部山體處要設置地表沉降觀測點和山體表觀位移觀測點，動態分析開挖對山體帶來的影響。同時也應重點觀測施工對YK81+540（ZK81+540）處鄉村道路的影響，避免對此道路的運營造成不良影響，影響居民正常生活。在出口段仰坡處要設置地表沉降觀測點，及時掌握出口段地表處的圍巖變形情況。

同時建議勤觀測地表裂縫。

第三篇：隧道不良地質與塌方處理技術

2009論文（技術總結）隧道塌方處理

羊角腦隧道不良地質與塌方處理技術

摘要：隧道塌方是一種不容回避的現象，除了加強預防外，更重要的是如何整治處理、減小損失和挽回進度。在隧道出現塌方的情況下，塌方處理分2步進行：首先對受塌方影響的初期襯砌裂縫地段進行加固，及時施作二次襯砌；其次是對塌方體進行搶險處理。在現場把握情況的基礎上認真研究處理塌方對策，認真制定處理塌方的步驟、方法及預防塌方的施工措施。公路軟弱圍巖段隧道施工必須早封閉成環及緊跟二次襯砌，使其與初期襯砌共同參與受力。關鍵詞：羊角腦隧道、塌方處理、小導管加固

1、工程概況

郴寧高速公路是廈門至成都高速公路在湖南省境內重要路段之一，也是湖南等內陸省份通往東南沿海地區前線的一條重要的國防軍事快要通道，同時也是構成湖南省五縱七橫高速公路網絡主骨架組成部分，是連接我國東、中南部及西南地區的主要運輸通道。本合同段起訖里程K151+134～K154+100，起點位于桂陽縣保和鄉上張家村，終點位于桂陽縣方元鎮周家水村。

其中主要工程為羊角腦隧道（雙線），右洞起訖樁號為YK151+155～YK154+025，長2870m，左洞起訖樁號為ZK151+160～ZK154+090，長2930m，屬長隧道，其余路基工程178m。隧道左、右洞線型為大半徑C型曲線，郴州端為直線，寧遠端左、右洞曲線半徑分別為2350m、2450m，超高為2%。右洞縱斷面郴州端約1960m的范圍內位于2.5%的上坡段內，其余位于0.5%下坡段內；左洞縱斷面郴州端約1965m的范圍內位于2.5%的上坡段內，其余位于0.5%下坡段內。隧道段內地形較為平坦，局部坡陡，沖溝發育，沖溝走向以被動走向為主，呈“U”字型溝谷。隧道區內地層由上至下為 2009論文（技術總結）隧道塌方處理

2.3.3施工方面原因。施工時對地質復雜程度認識不足，對巖石受到裂隙及溶槽切割后對隧道結構的不利影響認識不足、不清晰，重視程度不夠，同時參加施工的人員經驗不足，沒有對不良地質災害很好的進行預測。

3、處理措施 3.1不良地質：

在不良地質區段進行施工時，就實際情況增加不穩量測斷面，并就重點斷面進行重點跟蹤量測，作好地質報告。

選擇最合理的輔助施工措施，包括大管棚支護、超前導管、鋼支撐加密等，并在施工中掌握以下幾個要點：“勤量測、管超前、嚴注漿，短開挖、弱爆破、強支護、早封閉、快襯砌”。3.2塌方：

3.2.1在塌方體表面噴1層30cm厚的C20早強混凝土將塌方體封閉，保持塌方體穩定，防止塌方體繼續擴大。

3.2.2后方圍巖補強：

a、在后方未穩定區域，確定了不能立即襯砌的段落，環向打入Φ42小導管作為注漿管，（小導管采用φ42mm（壁厚3.5mm）的熱軋無縫鋼管，）注漿管長度以5米為宜，間距為100㎝×100㎝，主要針對圍巖裂隙及受塌方影響變形擾動的松散體。

b、對于上臺階已經施工完的工字鋼（ZK151+228.75～ZK151+256左右側）段鎖腳位置打設三層Φ42小導管，每層間距40cm。

c、注漿采用水泥---水玻璃漿液，水泥漿與水玻璃體積比1：0.5，水泥漿水灰比1：1，水玻璃濃度35波美度，模數：2.4，注漿壓力：初壓0.5～1MPa，終壓2Mpa，注漿后，根據監控量測數據來看，后方圍巖已趨于穩定，可以進行下一步施工方案的實施。

3.2.3仰拱施工：掌子面暫停施工，立即采取下臺階仰拱緊跟掌子面封閉成環的原則措施，保證安全，從ZK151+228.75開始在仰拱底部工字鋼與邊墻工字鋼連接封閉成環，直至跟到掌子面位置，仰拱必須采用短跨度開挖，最大不得超過3m。

3.2.4超前支護：

為防止前導開挖繼續塌方的發生，同時能夠保證施工質量及運營安全，根據實際情況對掌子面前方進行探孔，探孔深度20米，查看前方地質情況，探孔時分別對每米進尺做好地質描述，用以指導下一步施工。根據以上地質描述，經專家、公司、總監辦、工作站、設計院、監理處等單位現場仔細勘查后，確定掌子面采取直徑108mm的大管棚進行超前支護。根據地質情況，掌子面圍巖為全風化泥質砂巖夾黃粘土，結構面發育無序，穩定性較差，對于難于成孔的部位采用跟管施工，一次成型，在樁號ZK151+256處，沿渣堆頂部初支出露的輪廓線施工大管棚，Φ108mm大管棚的環向間距為30cm、外插角為8°、長度為15m，在每2根大管棚間打入外插角為25°、長為7m的Φ42mm的小導管，小導管縱向間距為2.5m，并壓漿固結塌方體和周邊圍巖，注漿壓力為0.5～1.0MPa。

2009論文（技術總結）隧道塌方處理

大管棚—跟管示意圖

a、大管棚——跟管制作方法

跟管分為：管靴、跟管和管絲三部分組成。其中此工程中跟管制作所用數據如下：管靴長度為30cm，一端內側做10cm反絲扣，另一端做成10cm長、壁厚8mm，中間段采用直徑108mm，壁厚為4mm。跟管采用長度為1.5m，直徑108mm，壁厚為4mm，兩端內側做成反絲扣，長度為10cm，一部分要求在管壁鉆孔，孔間距15cm，梅花形布置，用于跟管中前部，為了注漿時使漿液外流，一部分不鉆孔，主要用于跟管尾部，防止漏漿。管絲長30cm，直徑108mm，壁厚為4mm，兩端外側做成反絲扣10cm。

鉆頭采用直徑80mm偏心鉆頭（偏心后成孔108mm），直徑100mm連接頭和直徑80mm沖擊器，鉆桿采用直徑73mm，長度1.5m。

b、大管棚——跟管施工放樣

本次工程中大管棚——跟管環向間距為30cm，為了保證大管棚不侵入開挖輪廓線，頂部的大管棚的導向管應符合隧道縱向坡度、線路曲線要求以及根據管棚機性能以及考慮塌方處圍巖情況，本工程技術人員初步定為8度。施工人員用鋼筋把定向管按照8度焊接于鋼拱架上，使定向管在大管棚——跟管施工中不移動，其中定向管規格直徑130mm，壁厚為4mm，長度為1.5m。

c、大管棚——跟管的鉆孔

首先在管棚機上安裝帶有鉆頭的鉆桿，同時在鉆桿上套一個管絲和一個有孔跟管，并將管絲與跟管絲扣連接及焊接牢固，將管靴從鉆頭前端套入與管絲絲扣連接并焊接牢固。管棚機開始鉆孔，當 2009論文（技術總結）隧道塌方處理

否運行正常，將運行正常的機械，水泥、水玻璃運至工地。機械就位后，進行漿液的調配，漿液一般為水泥砂漿和水玻璃雙液漿按一定的比例參配。嚴格進行大管棚注漿，注漿采取水泥-水玻璃漿液，水泥漿與水玻璃體積比1：0.5，水泥漿水灰比1：1，水玻璃濃度：35波美度，水玻璃模數：2.4，注漿壓力：初壓0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa。施工時由2名工人配制水泥漿，水玻璃漿液是用買好的35波美度漿液，1名工人開注漿機，2名工人連接注漿管。注漿從下往上對稱注入雙槳液，至從導氣孔內流出漿液，關閉導氣管的閥門，繼續注漿直至壓力達到設計要求。注漿時所有跟管的注漿閥門應全部打開，如果發生串漿，應將串漿跟管及其導氣管的閥門關閉后再繼續注漿，直至注漿壓力達到設計要求后方可停止。每一根跟管一定要連續注漿，不間斷。

3.2.5坍塌體開挖：

坍塌碴體下部開挖時，從ZK151+256開始初期支護工字鋼縱向間距調整為40cm，并施作系統錨桿及鋪掛雙層φ8鋼筋網。鋼筋網安設時應注意：施作前，初噴3cm厚混凝土形成鋼筋保護層；鋼筋橫縱相交處焊接或綁扎牢固；鋼筋網搭接長度不得小于一個網格，焊接或綁扎牢固；施作前鋼筋要進行校直、除銹及油污。塌方空腔采用C20噴射混凝土填滿，大里程方向預留鋼管到塌方頂部，作為二次填充用。3.3塌方處理的施工要求

本著保安全、保質量的原則，特別事情特別對待，項目部一定要由領導親自領頭帶班、技術人員和安全員輪流值班，遇到突發事件，能立即采取應急處理措施。初期支護量測要及時，先期每4小時一測，待圍巖收斂量及下沉量穩定后每8小時一測，并及時向值班人員、業主及監理匯報監控結果。對于每步工序都要高標準高質量來施工，杜絕施工隊偷工省料等事情的發生。洞外的護欄要攔好，禁止無關人員進入洞內，值班人員要隨時注意觀察圍巖變化。若有突變，所有人員必須立即撤離。加快處理速度，盡量減少圍巖變化。

4、經驗與體會

隧道塌方不但是由自然因素引起的，而且還有人為因素引起的，更重要的時地質勘測、施工工序與治理對隧道塌方起決定性作用。塌方事故發生后，業主、設計、監理和施工單位應派出相關領導、隧道地質專家、工程技術人員等迅速到塌方點，具體勘察塌穴高度、寬度、縱向長度及塌穴穩定情況；檢查塌方對初期支護的損壞情況和影響區域；分析塌方的主要原因和塌方可能繼續發展的趨勢等。前方封堵，后方加固，對塌方區形成合圍，是防止塌方惡化的有效方法。而且必須認真制定處理塌方的施工措施，現場下達搶險口頭指令，明確各自任務和要求。

隧道塌方后，不要急著去清除塌方渣體，應先待塌方體相對穩定后，對塌方體表面進行噴混凝土封閉，防止塌方體滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范圍擴大，最后向塌方體注漿加固為后序開挖做好預備。

為此在隧道的施工過程中要加強管理，重視地質超前預報及監控量測工作，圍巖自穩不穩定地段要多打超前支護，并且不斷培養工程技術人員在現場對圍巖不穩定段施工的應變能力和處理能力。

參考文獻：公路隧道施工技術規范

第四篇：瓦斯隧道不良地質段防坍塌措施

瓦斯隧道不良地質段防坍塌措施

根據超前地質預報的反饋情況，對有可能發生塌方的地段的施工遵循：“管超前、短開挖、弱爆破、快襯砌、勤檢查、勤量測”的原則施工。

1預防塌方施工措施

預防隧道施工塌方，首先做好地質預報，選擇相應的安全合理的施工方法和措施。在施工中其次主要采取以下措施：

○1超前小導管注漿配合鋼架；

為了確保掌子面穩定，超前支護采用φ42小導管，環向間距30cm，長3.5m，搭接長度1.5m，外插角5°～10°。注雙液漿：水泥漿與水玻璃的體積比1：1，水泥漿為水灰1：1，注漿壓力為0.2～2MPa。

○2優化施工工序，采用短臺階法施工

為了及時封閉成環，減少圍巖暴露時間，采用短臺階法施工。上臺階長度不大于5m，仰拱和邊墻緊跟下臺階。

○3及時襯砌

仰拱施工須緊跟開挖工作面進行，襯砌距掌子面不得超過步長要求。

Ⅲ級最前掌子面至仰拱距離≤90m，最前掌子面至二襯距離≤120m；

Ⅳ級最前掌子面至仰拱距離≤50m，最前掌子面至二襯距離≤90m； Ⅴ級最前掌子面至仰拱距離≤40m，最前掌子面至二襯距離≤70m； ○4弱爆破

在爆破時，要用淺眼、密眼，并嚴格控制藥量或微差毫秒爆破。○5 勤檢查、勤量測

若圍巖發現有變形或異狀，要立即采取有效措施及時處理隱患。加強變形監控，瓦斯的檢測，加強通風，瓦斯濃度達到0.5％以下。

2瓦斯隧道塌方處理措施

⑴ 對塌方體上方聚積的瓦斯設置局部通風排除； ⑵ 對塌方地段的巖隙加強監測工作，掌握瓦斯濃度變化情況，及時發出險情報告。

⑶ 對塌腔裸露圍巖及時采用噴射混凝土進行封閉圍巖，噴射混凝土不小于20cm（分次噴射）。

(4)塌方地段盡快襯砌，封閉瓦斯。

第五篇：研究超前地質預報隧道工程論文

1常用隧道預報方法的基本原理

1．1TSP隧道地震波探測超前地質預報方法

隧道地震超前預報測量系統簡稱TSP(TunnelSeismicPredic-tion)，是我國20世紀90年代從瑞士安伯格(AMBEＲG)測量技術公司引進的一套先進的地質超前預報探測系統，也是我國目前應用較為廣泛的一種。TSP和其他的反射地震波方法一樣，采用了回聲測量原理:地震波在指定的震源點(通常在隧道的左邊墻或右邊墻，大約24個炮點布成一條直線)用小量炸藥激發產生，產生的地震波在巖石中以面波的形式向前傳播，當地震波遇到巖石物性界面(即波阻抗界面，例如斷層，巖石破碎帶，巖性突變等)時，一部分地震信號返回來，一部分地震信號透射進入前方介質，反射的地震信號被兩個三維高靈敏度的地震檢波器(一般左邊墻和右邊墻各一個)接收。通過對接收信號的運動學和動力學特征進行分析，便可推斷空洞斷層，巖石破碎等不良地質體的位置、規模、產狀及巖石力學參數。

1．2紅外探水超前地質預報方法

對地球表層巖體的溫度起到主導作用的是地球地熱場。在一定深度范圍內，深度方向每增加1km，地熱場的溫度則相應的增加30℃，而與其垂直的水平方向，地熱場的溫度變化卻非常小，由此得出結論，在一定深度下，開挖隧道的巖體，可將其看做位于一恒定溫度場中，為一常溫場，溫度的變化幾乎為零。所以，當預計即將開挖的掌子面后方存在含有水的巖層，如溶洞、裂隙水等，且該含水巖層與開挖巖體存在一定的溫度差時，巖體中會產生相應的熱傳導和對流作用，那么溫度場即不再為恒溫場，故而會產生一定的溫度異常場，由于這種異常的存在，故掌子面上會存在著溫度的差異，所以利用紅外輻射測溫法測定這種溫度變化差異，就可預報掌子面前方的含水層情況。這種方法就是紅外探水超前地質預報方法。

1．3其他幾種超前預報方法

超前預報法除了上述介紹的幾種之外，還包括HSP水平聲波刨面法、聲波CT技術等幾種方法，相對而言，這幾種方法運用較少。以下簡要的介紹這幾種方法的原理:

1)HSP水平聲波剖面超前地質預報方法。由于波的傳播過程遵循惠更斯—菲涅爾原理和費馬原理，故該方法的原理是建立在彈性波理論的基礎之上。HSP水平聲波剖面超前地質預報方法有其局限性，探測時的前提條件是巖溶洞穴及充填物與周邊地質體間存在較明顯的聲學特性差異。預報時，在隧道的施工掌子面或邊墻處發射低頻聲波信號，同時，在隧道內其他地點接收反射波的信號，通過對探測到的反射波信號進行時域、頻域等方法的分析，就可以了解掌子面前方巖體的變化情況。

2)聲波CT超前地質預報方法。聲波CT超前地質預報方法的基本原理與醫學CT技術原理相同，在做預報時也有相應的物理前提，即物性差異不同的介質，在其內部聲波的傳播速度也不同，通過這種預報方法，在密集對穿的測試方式下，可以通過聲波在不同介質中傳播速度的不同來計算模擬出物體內部不同物性的具體性質，再通過現場收集到的地質資料的分析，從而達到對預報的掌子面前方的巖體內部的地質體進行三維圖像的直觀展示。

2常用隧道探測方法的特點

2．1TSP超前地質預測預報法的特點優點:

1)該方法適用的范圍比較廣，適用于各類地質情況;

2)對掌子面前方的距離預報較長，能預報掌子面前方達500m深度;

3)不影響隧道施工，只是在接收信號時短暫停止施工即可;4)用時短，每次的探測時間約為45min;

5)投入費用較少，單位長度隧道的超前地質預報費用非常低;

6)成果報告快，僅需要一天時間即可完成成果報告。缺點:

1)存在部分因斷層、大型節理帶與掌子面角度為鈍角時，活隧道因開挖空腔擋住地震震源產生的地震波，使其無法穿透，不能經過反射鏡面反射，使得待接收裝置無法接收，而導致局部斷層等不被識別。

2)TSP的成果質量受到現場起爆點、接收點鉆孔的位置、長度以及角度等的影響非常嚴重。

3)因為所使用的設備均為進口設備，所以成本較高，在普通隧道施工中應用較少。

2．2紅外探水超前地質預報法的特點

優點:預測速度快，占用施工時間較少;數據分析快，預測工作結束時，就可以得到初步結論。缺點:僅僅可以預測出含水巖體的大致方位，不能給出含水巖體的具體位置及所含水量及水壓等詳細數據。

3結語

經過前面的總結分析，我們從總體上了解了隧道工程超前地質預報的發展概況以及現階段我國所常用的幾種超前探測方法，并對其優缺點進行了簡要的分析。近年來，隨著計算機技術的不斷發展，將會越來越多地采用數值模擬計算方法來模擬隧道圍巖的變形。