不良地质条件下的隧道施工技术

1、不良地质条件下的隧道施工技术随着我国隧道建设大规模的展开，在进行隧道施工的过程 中，难免会遇到如：风化较严重、围岩破碎松散、褶皱断层、溶 洞、地下水位较高、高冲击地压等不良地质条件。从而导致施工 效率低、施工危险系数高等特点。如果没有根据实际情况进行相 应的施工工艺改进、围岩支护加强等措施，就很有可能会导致围 岩冲击压力过大、隧道变形甚至坍塌的现象。 所以进行对不良地 质条件下的隧道施工技术研究是十分有必要的。本文根据工程实际重点研究断层破碎带或饱和泥质粉砂岩、粉砂质泥岩情况下的 隧道施工技术，意在为今后的不良地质条件下的隧道施工技术提 供参考。该隧道施工路线经过区域为第四系全新统、白垩系上统

2、和白垩系下统地层，白垩系上统和白垩系下统泥质粉砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩，隧道区位于大洪山断裂北侧， 怀化一一新晃深大断 裂南部，区内断裂构造主要以北北方向压扭性和扭性断裂为主， 其次为北西向张扭性断层。隧道穿越区植被发育，第四系覆盖， 有两条压性断层。为了保证施工的安全效率进行， 根据新屋里隧 道施工段的地质情况，结合破碎软弱围岩的隧道施工工艺经验、 施工规划及施工人员物质安排， 本研究拟采用以下施工工艺： 超 前小导管注浆进行围岩加固、整体式混凝土衬砌侧壁导坑开挖 法、测量检测围岩变形等。以便保障不良地质条件下隧道施工的 安全性、经济性。一、超前小导管施工1、施工原理：超前小导管施工主要是通

3、过将具有一定的胶 凝作用的浆液通过小导管注入围岩中， 浆液在注入破碎松散的围 岩过程中就以脉状的形式迅速的渗流， 将围岩裂隙中的空气和水 分逐渐的从围岩中排出， 从而加强围岩的强度、 抗渗透能力与稳 定性，减少围岩发生蠕变或者冲击地压过高的现象。 与此同时打 入为围岩中的小导管与围岩注浆后的固结体逐渐形成具有一定 承载力的壳，在后续的导洞开挖中可以起到初期支护的作用。2、小导管注浆技术参数选：为了加固施工段的岩石强度提 高围岩的承载力， 消除新屋里隧道施工中断层破碎带或饱和泥质 粉砂岩等发育不良地质条件所造成的隐患， 根据新屋里隧道施工 段的地质情况， 拟采用小导管注浆技术。 根据隧道施工的经

4、验以 及现场的情况， 本施工初步选择了水泥浆液作为小导管注浆的浆 料，一般情况下注浆的浆液水灰比为 1：1，根据注浆的效果也 可以进行进一步改进。一般情况下为 0.51.0 MPa为了防止出 现返浆现象， 在第一注浆段的起点掌子面处需要设置止浆墙， 其 止浆墙的厚度根据现场实际情况而定，一般为 23m注浆导管 不能太密集应当保持在环向间距大于等于 a=0.4m。与此同时为 了尽量避免串浆， 不使浆液浪费， 本施工在后续的施工中采用分 序方法进行注浆。3、施工方法：小导管主要是利用直径为 42mm勺无缝钢管和钢架配合进而进行小导管支护施工的。 在本次施工中通常利用环 向孔间距为40cm的小导管，

5、长度为4.2m。在施工中沿着所设定 的开挖轮廓线进行环向布设与此同时要向外侧进行倾斜， 角度一 般情况下为3.5。在管身部位钻直径为8mm的注浆孔，孔网布置 为梅花形， 将导管的前端加工成锥形， 并且在导管的尾部设置大 于等于30cm的止浆段。具体施工流程是：（1）将小导管直接利 用风动凿岩机推送至围岩的设计深度。 如果遇到较坚硬岩体要先 进行钻孔， 在钻至涉及深度以后将小导管送到围岩中。 在钻孔后 要对小导管的钻入位置与设计位置进行对比，误差不超过 15mm。 与此同时还要用钢尺检查小导管的推进方向以免误差太大； （ 2） 注浆过程采用全孔压入的方式，在小导管内利用注浆泵压注浆 液，在此过程

6、中观察注浆管附近防水胶泥的变化， 以防注浆管发 生注爆现象；（ 3）在进行注浆工作时要时刻观察注浆的工作压 力。如果发现注浆压力持续升高并且接近其额定压力的情况时， 注浆工作结束。在一般情况下注浆初压为0.50.7Mpa,终压为1.21.5Mpa；（ 4）在注浆后，利用10号水泥砂浆进行填充并 且拆除止浆墙， 而后进行环形开挖。在注浆过程中要注意相邻 孔眼不可以太密集， 同时要保证采取分段注浆。 从而保证了小导 管注浆的效果，达到加固松散的围岩保障围岩稳定性的目的。二、整体式混凝土衬砌侧壁导坑开挖法在不良地质条件下施 工要点本施工中用到了整体式混凝土衬砌侧壁导坑开挖法在进行此种方法时， 首先要

7、进行墙部的施工。 在隧道边墙位置掘进两侧 下导坑， 然后沿着边墙逐层向上挑顶直至拱脚。 对于像新屋里隧 道这样的跨度比较大的情况， 为了掘砌高墙， 除了利用两侧下导 坑，自下而上分层挑顶并且分层立模浇筑边墙以外， 也可以在开 挖下导坑后，根据设计的拱脚标高， 在隧道两侧开挖两条上导坑， 利用上导坑分层下掘， 最后自下而上以此浇筑混凝土墙。 利用上 下导坑时，可以减少高边墙的接茬。 开挖时对局部不稳定的地方， 可用锚杆加固。开挖边墙时，可以使用小型装运机运出废石。待 到边墙施工结束后，进行拱部的施工。有两种方法进行开挖，一 种是按照隧道的全宽进行拉底， 向上打眼分层挑顶； 另一种是拉 出底槽后进

8、行水平眼分层压顶。 拱顶衬砌的浇筑可根据围岩稳定 情况，待到拱部全部开挖后一次浇筑，或分段交替掘砌。整个隧 道的墙和拱顶都拆模以后，再开挖中心岩柱。在隧道掘进过程中， 及时的喷射一层薄混凝土用来封闭围岩 裂隙并且可以形成初期支撑抗力来控制围岩变形。 由于极薄的混 凝土喷层柔性较大， 所以避免了喷层受到过大的荷载。 锚杆按照 隧道的实际隧道跨度、 岩石性质以及使用锚杆部位来确定锚杆的 系统布置参数。一般情况下，系统布置锚杆参数可， 其中 L 为 锚杆长度、S为锚杆间距、d为锚杆直径、B为隧道跨度（米）、 N为围岩的稳定性影响系数，（根据CSIR岩石分类方法将岩石分类）。其中H类围岩N=0.9；山类围岩N=1.0; W类围岩N=1.1 ; V类围岩N=1.2。三、施工后期的围岩变形监控 围岩变形监控是在不良地质条件下隧道施工的一个关键环 节，进行有效地围岩变形监控可以最大限度的防治隧道蠕变、 坍 塌等现象， 以便可以更好的保障施工人员的安全。 与此同时通过 所量测的围岩压力数据进一步的研究围岩变化的特性。 本施工中 主要通过测量拱顶沉降值来测定围岩的变化。 在进行拱顶沉降值 采集工作的过程中， 要使用水平仪进行测量。 其测量频率控制在 6小时一次。测点的布置为各组的组间间隔为 5m根据围岩的蠕