千枚岩地质下偏压隧道变形地质原因

第一篇：千枚岩地质下偏压隧道变形地质原因

千枚岩地质下偏压隧道变形地质原因

分析及应对措施

中铁电气化局集团西铁建设公司 武鹏涛

摘要：

吕河隧道位于十天高速旬阳联结线，出口以风化千枚岩为主，含少量石英片岩，节理发育，洞口右侧存在东西走向断层，裂隙水丰富，石英岩与千枚岩分层界线容易产生岩层下滑，地形、地层双作用偏压，出口段 V级围岩103m，最浅埋深仅4m，开挖断面15.1×10.5米,典型的大跨、浅埋、偏压隧道。在施工中多次出塌方情况，本文总结施工中遇见的问题及应对方法，通过对地表、山体、洞内三方面的加固，总结出一整套千枚岩地质下偏压大跨隧道的施工方法，为陕南同类型隧道提供了施工指导和借鉴。

关键词：千枚岩 偏压隧道 地质原因 应对措施 工程概况

1．1吕河隧道位于十堰-天水高速公路A-CD40标陕西省安康市，里程LBK1+456-LBK2+030间，全长574m，出口端位于汉江河畔半山腰，地势极其陡峭，103米为偏压段浅埋层，在洞顶右上方有1984年的滑坡痕迹，垂直断裂带高约4米。地质以风化千枚岩为主，含少量石英片岩，节理发育层厚小于20cm，较为破碎。岩层自左向右倾35°~60°（倾向北）与隧道夹角很小，拱墙部容易顺层塌方。洞口右侧存在东西走向断层，裂隙水丰富（初步估计断层在LBK0+960附近与隧道交汇）。地质构造存在偏压，石英岩与千枚岩分层界线容易产生岩层下滑。

2011年7月施工至LBK1+888时（距出口142米）初支多处发生开裂剥落、至9月6日偏压挡墙沿上导地面水平向出现2-3毫米裂缝，左侧明暗洞结合处喷射混凝土向外鼓起75毫米，拱顶出现不同程度喷射混凝土开裂、掉块现象，隧道右侧LBK1+970-LBK1+982段在拱脚部位开始出现纵向裂缝，裂缝处喷射混凝土大量掉块，外露钢拱架扭曲，外凸达20厘米，随时都有坍塌的危险，连夜进行钢支撑顶撑加固处理；2天后对侧隧道拱脚部位（隧道左侧LBK1+963-LBK1+982）出现混凝土剥落、拱架扭曲外鼓现象。1．2隧道顶山体状况

1．2．

1、临近洞口仰坡顶面处裂缝（距离坡体塌方面5-10m）：洞口仰坡顶面

裂缝呈圆弧形分布，裂缝宽度达到5～25cm不等。

1．2．

2、在坡顶村民宅基地处(距离塌方面约45m)：院子内裂缝宽度达到1～15cm不等；房屋内墙体及地面裂缝达0～2.5cm不等，上下楼顶的砼楼梯与墙体间均以产生裂缝；在宅基地两侧下方，裂缝宽度以及溜塌距离达到1～25cm不等；

1．2．

3、在坡顶耕地内(距离塌方面约85m)：裂缝宽度达到1～50cm不等，土体明显下滑呈断裂状。隧道变形地质原因分析

2．1、斜坡失稳的地质类型定性：

2．1．

1、隧道通过的主体岩层为薄层状千枚岩，岩质软弱，层面极其发育，揉皱强烈，风化深重，在斜坡重力作用下，易沿陡山坡向下蠕变；加之隧道出口二、三十米地段左侧恰位于地层分界面部位，千枚岩覆盖于坚硬的中、厚层石英片岩之上，且岩层界面倾向隧道，形成上软下硬的顺层不稳定结构（见图）。

2．1．

2、岩层从左向右倾向隧道，倾角40～45度，是最容易形成临空面、产生向

千枚岩地面裂缝下滑移的角度。

2．1．

3、隧道左侧为冲沟岸坡，顺层滑动具备临空的陡坡地形条件。

2．1．

4、在千枚岩体中发育一小断层揉皱破碎带，在LBK1+920通过隧道，有7m宽破碎带，有泉水流出，说明千枚岩体中含水。

上述岩性、界面、产状、地形以及地下水等5方面不利组合，使隧道出口段成为极有利于产生顺层滑动的不稳定山体地段，尤其在雨季地表水大量下渗的条件下，极易产生向下滑移变形。地表存在的陡坎表明，可能在未开挖隧道之前，就发生过滑移变形。隧道内的变形和地表产生多条裂缝，表明2011年由于隧道开挖的扰动和雨水下渗，斜坡产生了较为明显下滑蠕动变形，致使隧道结构承受地层错动的作用而变形、开裂。

因此可以定性为：破碎软弱的千枚岩层，沿软硬岩层界面产生蠕动下滑变形。2．

2、可能产生的危害

隧道出口石英片岩角度40～45度(线路向大里程左侧)由于目前造成所处山体斜坡不稳定的5方面地质因素及不利组合仍然存在，单纯在隧道内采取措施无法消除和对抗，存在发生更大范围或更大幅度下滑的可能，尤其是在雨季渗水使千枚岩软化、增重的条件下可能发生整体滑动，造成重大滑坡地质灾害，其后果是公路断道而无法补救，即使施工时未出现大灾害，在今后运营中也是长期隐患，对其产生后果应有充分估计，尽快采取根治措施。处理隧道变形的原则

3．1、处理措施的基本原则

隧道施工时，严格遵循以下基本原则，以确保工程质量及施工安全。

1、先外后内，在先整治斜坡，确保山坡整体稳定的条件下，再继续隧道拱底施工。

2、隧道大里程方向右侧外山坡增设抗滑桩，确保斜坡坡脚和下部稳定。

3、尽快完成抗滑主体工程和地表防、排水和封闭工程。

4、根据中上部稳定和检算情况，研究确定中上部加固的措施。

5、洞内开挖施工，要研究和实施不诱发变形发展的施工程序和精细工艺。

6、隧道内主体工程施工时，要抓好施工工序细节，目的是为了初支早成环、二衬早封闭，从而确保施工质量和安全。要做到：步步为营、步步到位；

7、先加固后施工，边施工边加固，不安全不施工。施工主体时是在工程安全、施工人员安全的前提下进行的；

8、施工主体时，先易后难。比如：初期支护开裂严重地段先加固好，但不要开挖下部，因为不安全。安全地段、容易施工段要先施工、快施工；

9、隧道内主体施工时，还要遵守“二衬紧跟铺底、铺底紧跟支护、支护紧跟开挖”，实现“初支早成环、二衬早封闭”才能保证施工安全优质。

10、洞外地表开裂错落、蠕动等及洞内支护开裂、变形等，应做好监测、观察标记和资料记录及分析资料等形象工作。处理隧道变形的措施

4．1、洞外：采用“抗、拉、注”三结合的措施进行吕河隧道综合治理。4．1．

1、“抗”：即在隧道出口明暗交界处与偏压墙顶平齐位置，沿山体圆弧状设置抗滑桩；同时在偏压拱墙外侧设置砼挡墙。

①、抗滑桩设置：沿山体圆弧状设置，高度与偏压墙顶平齐，结构尺寸2m×3m，抗滑桩截面长方向沿山体走向布设，共10根。桩与桩之间及顶部用坡脚挡墙和桩间挡墙连接，防止山体流滑、覆盖土流失。

②、砼挡墙：偏压拱墙外侧，明暗洞交界处向吕河大桥方向，设置宽度为5.0m的C25砼挡墙。墙基并采取如下抗滑措施：

基底：挡墙基底置于基岩内1.0m，同时在挡墙基底基岩内打入长4.0m、间距为1.5m×1.5m的R25锚杆(基岩下2.5m，基岩上留置于挡墙内1.5m)。

明暗洞交界处坡体段范围内：打入长度为4.5m、间距为1.5m×1.5m的R25锚杆(打入岩体3m，外留置于挡墙内1.5m)。

4．1．

2、“拉”，即在抗滑桩顶以及仰坡面，设置预应力抗拉锚索。⑴、桩顶锚索：在抗滑桩顶2米处预埋锚索孔道，斜下方25度角布置，长度60米，穿过隧道底3米以下，锚固在左侧坚硬的片状石英岩中，消除抗滑桩顶面自由挠度变形。

⑵、边仰坡：采用C25砼护面墙（厚度40cm），护面墙内设置钢筋骨架，参照格子梁设置；并设置间距为4m×4m的锚索，锚索长度35米m，边坡垂直于坡面布设，仰坡与隧道轴线呈45度布设，锚索型号为6φs15.2mm。

4．1．

3、“注”，即注浆。

由于山体表层3-5米为泥质千枚岩，在自重力的作用下会产生蠕动下滑，极不稳定，尤其是千枚岩遇水融化的土质特性，在暴雨季节表现为线状泥石流，进而发展为次 间距为4.0m，长度不小于25m(具体长度根据现场钻芯样围岩情况再定)，对山体进行再加固。

4．2．

4、对30米长的侵限段进行换拱处理，钢拱架型号由20b提高到22b，间距由60厘米加密为30厘米，强支撑抵抗地应力变形。

4．2．

5、LBK1+955-LBK2+023二衬混凝土标号由C25提高到C30，二衬钢筋由￠22提高到￠25，间距由20厘米加密到15厘米。

由于采用了以上措施及严格遵守施工规范，吕河隧道初支变形再没有继续发展，于2011年12月2日顺利完成全部二衬施工，比计划工期提前了18天。几点体会

千枚岩偏压隧道施工要点重在对地形的准确地质分析，通过稳山体、固地表、强支护的措施，首先保证山体的稳定，在隧道施工时才可能不因开挖的扰动而局部失稳，才能用常规的开挖方法确保施工安全。

第二篇：梅花山隧道地质调查报告

编号：GZ-梅花山-01 谷竹高速公路土建施工第15标段梅花山隧道

隧道地质调查报告

2010年第012期【总第012期】

中国科学院武汉岩土力学研究所

湖北谷竹高速公路隧道超前地质预报与监控量测咨询项目经理部

二〇一一年一月十七日

中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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1.1 隧道概况

本隧道位于十堰市房县青峰镇梅花山村附近，隧道轴线方向约262°，呈东西向展布。左洞起讫桩号为ZK81+430～ZK82+430，全长1000m，最大埋深约126.5m；右洞起讫桩号为YK81+430～YK82+442，全长1012m，最大埋深约130.2m，属于长隧道。

1.2 地形地貌

隧址区地貌单元属构造剥蚀的低山地区，隧道穿越段地面标高在401.2～528.3m。地形上表现为山顶较平缓，进、出洞口坡面较陡，坡度约30°～40°，进口处人为活动较大，岩体风化严重，因修筑乡村公路，有较厚的填土，出洞口山坡植被发育，水土保持较较好，植被主要为灌木。隧道进、出口均有村级路与省道S305 相连，交通较便利。

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

本段长350m，为隧道进口段，由出露、揭露的围岩可发现本段岩体破碎，自稳能力差。隧道进口段仰坡较为陡峻，坡度约为40°~45°，坡面表层残坡积土层覆盖，滚石较多，坡面上植被茂盛（如图1所示）。进口左幅有一冲沟，沟内植被茂盛，滚石较多，土质疏松，雨季时地表水汇集于洞口，应加强疏排措施（如图2所示）。右幅右上方有一冲沟，受地表径流冲刷严重，植被不甚发育，雨季时地表水汇集于右洞洞口（如图3所示），施工时应及时采取措施，其上方有一村级公路，村级公路上方为农耕田，土质疏松，坡积土覆盖厚度较大（如图4所示）；有基岩出露，为强~中风化片岩，产状25°∠41°，呈灰绿色，岩体节理裂隙发育，较破碎（如图5所示）。进口右幅右侧有溪水流过（如图6所示）。中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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图1 梅花山隧道进口段仰坡

图2 梅花山隧道进口左幅左侧冲沟 中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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图3梅花山隧道进口段右幅右上方冲沟

图4 梅花山隧道进口农耕田 中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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图5 梅花山隧道进口段出露基岩

图6梅花山隧道进口段右幅右侧小溪 中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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

本段全长440m，沿隧道走线方向，地形表现为先下坡至谷底，再由谷底上坡至山顶，下坡坡度约40°~45°，坡面上植被茂盛，滚石较多，基岩出露（如图7所示）。距左幅洞身左侧约10~16m有一冲沟（如图8所示），沟内植被茂盛，土质疏松；其右侧还存在一小冲沟，沟内植被茂盛，土质松散；两个冲沟下方有一冲沟，沟内碎石、块石较多，植被较发育，其下方有居民房；谷底有一乡村道路，该道路宽约3~4m，与隧道轴线近呈垂直状态。道路内侧边坡有基岩揭露、出露（如图9所示），为强-中风化片岩，呈褐黄色，局部被铁氧化成红褐色，变晶结构，片状构造，岩体破碎，节理裂隙发育，存在2组明显剪节理：①产状149°∠62°，延展长度约为0.3~0.6m，裂隙发育，裂隙宽约0.002~0.003m，隙间由粘性土充填；②产状46°∠77°，延展长度约为0.4~0.7m，裂隙发育，裂隙宽约0.002~0.004m，隙间粘性土充填。谷底地表水很发育（如图10所示），主要为基岩裂隙水流出形成，雨季可能受冲沟汇流影响，影响隧道施工。上坡坡坡度约为45°~50°，植被较发育，滚石较多。

图7 YK82+220至谷底段滚石、出露基岩 中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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图8右幅洞身左侧约10~16m有冲沟

图9 ZK82+040（YK82+050）处乡村道路及其内侧边坡基岩揭露情况 中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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图10 谷底地表水流

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

本段全长222m，为隧道出口段，地形表现为下坡路段，坡度约为30°~40°，本段山体上部植被发育，第四系覆盖层较厚，山体下部隧道开挖（如图11所示），洞口两侧山体基岩出露、揭露，薄片状，呈褐黄色，局部铁质氧化，节理、裂隙较发育，出露基岩片理产状：357°∠35°，节理产状：252°∠65°（如图12所示）。未见明显地表水、地下水。在该段区域内，隧道洞身之间有一冲沟，该冲沟与隧道走向几乎平行。沟内植被发育，沟底坡度约为25°~30°，偶见块石、碎石。下方有居民居住，隧道施工时可能会对居民房造成影响。本段存在一断层破碎带，与隧道走向呈小角度相交，且本段处于浅埋段，岩体破碎，因此亦需考虑在隧道施工扰动下产生的掉块、滑塌等不良地质现象。由于隧道施工扰动、爆破震动，右幅洞口上方产生裂缝（如图13所示），长约7~10m，宽约4~7cm，应及时采取措施。中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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图11梅花山隧道出口段洞口情况

图12梅花山隧道出口段洞口揭露、出露基岩中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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图13梅花山隧道出口段右幅洞口上方开裂情况

1.3 地层岩性

隧址区出露、揭露的地层主要为第四系全新统残坡积（Q4el+dl）含碎块石粉质粘土及元古界武当群（Pt2Wb）片岩，具体分述如下：

第四系覆盖层：含碎块石粉质粘土（Q4el+dl）：褐黄色，主要为粉质黏土及片岩碎石、块石等，钻探揭示厚度约0～20.6m。

基岩及其风化层：强风化片岩（Pt2Wb）：灰白色，变晶结构，片状构造，主要矿物成分为石英、云母，裂隙发育，钻探揭示最大厚度22.5m。

中风化片岩（Pt2Wb）：灰绿色，变晶结构，片状构造，主要矿物成分为石英、云母等，裂隙较发育，隙面铁质氧化物渲染，岩芯多呈短柱状和块状，采取率约为46%，RQD值为0%，最大揭露厚度27.8m（未揭穿）。

1.4 水文地质条件

隧址区地表水系不发育，主要为大气降水形成的地表面流及山体沟谷内的季节性流水等，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通，对隧道施工影响较小。但雨季地表面流冲刷边、仰坡，对隧道施工有一定影响。

隧址区地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。松散岩类孔隙水主中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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要赋存于第四系松散堆积物中，处于斜坡地带，分布不稳定，总体厚度较小，受大气降水补给，贮水条件较差，易渗透流失，仅季节性有水，对隧道施工影响较小。基岩裂隙水赋存于基岩裂隙中，主要受大气降水补给，并受岩石完整性及裂隙开启程度制约，沿基岩风化裂隙、构造裂隙等向地势低凹处呈脉状、线状排泄，水量一般较贫乏。

在隧道洞口浅埋段，由于分布有第四系覆盖层且基岩风化裂隙发育，地下水的补给条件较好，受降水影响在雨季开挖时可能存在滴水、渗水现象。根据水分析试验资料，隧址区地表水、地下水对混凝土无腐蚀性。

1.5 构造地质条件

隧址区在大地构造上位于南秦岭构造带内，且处于武当山复背斜南翼。隧址区主要出露元古界武当群（Pt2Wb）片岩，片理产状355°∠44°，节理裂隙较发育。节理裂隙较发育，经地质调查发现2组较明显节理，分述如下：①产状149°∠62°，延展长度约为0.3~0.6m，裂隙发育，裂隙宽约0.002~0.003m，隙间由粘性土充填；②产状46°∠77°，延展长度约为0.4~0.7m，裂隙发育，裂隙宽约0.002~0.004m，隙间粘性土充填。

1.6 不良地质现象

从现场地质调查情况来看，本隧道进、出口段因人类活动频繁，对天然山体造成不同程度的破坏，经过断层破碎带时及地下水下渗段对隧道施工造成影响，其他无明显不良地质情况，故从以下几个方面来分析梅花山隧道施工过程中可能出现的不良情况。

(1)岩体滑塌及掉块

隧道出口段地处浅埋段，经过断层破碎带，且地下水发育，因此需加强支护，防止地表土体因施工而发生扰动。

出口段仰坡为关注的重点，岩体破碎，自稳能力差，且处于浅埋段，人类活动频繁，岩体裸露，土质疏松，易因施工扰动而产生滑塌，建议此段加强支护，早封闭、勤量测，仰拱、二衬应及时跟进。

此外，从地质调查情况来看，出口段经过断层破碎带，且在此段段形成较厚碎块石土覆盖层，因此需注意出口处覆盖层的处理及加强支护措施。中国中国科学院武汉岩土力学研究所

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(2)地下水

经过对YK81+970~YK82+090(ZK81+950~ZK82+090)段地表水发育，得出该段地下水较为丰富，主要为基岩裂隙水，在对本段施工时，裂隙水可能下渗，对施工带来一些不利影响，因此建议施工时做好防排水措施，同时加强支护。

1.7 预报与监测工作重点

(1)超前预报工作

本隧道进、出口仰坡较为陡峻，岩体破碎，且地下水较为发育，建议短进尺、弱爆破，必要时最好采用人工开挖，同时，要做好地层岩性和岩体破碎程度记录，为后续洞身开挖提供超前预报信息。

在裂隙水较发育段，要及时观测洞身渗水情况，以免渗水给洞身支护带来不利影响。

(2)变形监测

在隧道沿线，尤其是在进、出口段要做到勤量测，及时掌握初期支护的变形趋势，为隧道设计和后续施工提供指导。

(3)地表观测

在出口仰坡处与出口段上部山体处要设置地表沉降观测点和山体表观位移观测点，动态分析开挖对山体带来的影响。同时也应重点观测施工对YK81+540（ZK81+540）处乡村道路的影响，避免对此道路的运营造成不良影响，影响居民正常生活。在出口段仰坡处要设置地表沉降观测点，及时掌握出口段地表处的围岩变形情况。

同时建议勤观测地表裂缝。

第三篇：隧道不良地质与塌方处理技术

2009论文（技术总结）隧道塌方处理

羊角脑隧道不良地质与塌方处理技术

摘要：隧道塌方是一种不容回避的现象，除了加强预防外，更重要的是如何整治处理、减小损失和挽回进度。在隧道出现塌方的情况下，塌方处理分2步进行：首先对受塌方影响的初期衬砌裂缝地段进行加固，及时施作二次衬砌；其次是对塌方体进行抢险处理。在现场把握情况的基础上认真研究处理塌方对策，认真制定处理塌方的步骤、方法及预防塌方的施工措施。公路软弱围岩段隧道施工必须早封闭成环及紧跟二次衬砌，使其与初期衬砌共同参与受力。关键词：羊角脑隧道、塌方处理、小导管加固

1、工程概况

郴宁高速公路是厦门至成都高速公路在湖南省境内重要路段之一，也是湖南等内陆省份通往东南沿海地区前线的一条重要的国防军事快要通道，同时也是构成湖南省五纵七横高速公路网络主骨架组成部分，是连接我国东、中南部及西南地区的主要运输通道。本合同段起讫里程K151+134～K154+100，起点位于桂阳县保和乡上张家村，终点位于桂阳县方元镇周家水村。

其中主要工程为羊角脑隧道（双线），右洞起讫桩号为YK151+155～YK154+025，长2870m，左洞起讫桩号为ZK151+160～ZK154+090，长2930m，属长隧道，其余路基工程178m。隧道左、右洞线型为大半径C型曲线，郴州端为直线，宁远端左、右洞曲线半径分别为2350m、2450m，超高为2%。右洞纵断面郴州端约1960m的范围内位于2.5%的上坡段内，其余位于0.5%下坡段内；左洞纵断面郴州端约1965m的范围内位于2.5%的上坡段内，其余位于0.5%下坡段内。隧道段内地形较为平坦，局部坡陡，冲沟发育，冲沟走向以被动走向为主，呈“U”字型沟谷。隧道区内地层由上至下为 2009论文（技术总结）隧道塌方处理

2.3.3施工方面原因。施工时对地质复杂程度认识不足，对岩石受到裂隙及溶槽切割后对隧道结构的不利影响认识不足、不清晰，重视程度不够，同时参加施工的人员经验不足，没有对不良地质灾害很好的进行预测。

3、处理措施 3.1不良地质：

在不良地质区段进行施工时，就实际情况增加不稳量测断面，并就重点断面进行重点跟踪量测，作好地质报告。

选择最合理的辅助施工措施，包括大管棚支护、超前导管、钢支撑加密等，并在施工中掌握以下几个要点：“勤量测、管超前、严注浆，短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、快衬砌”。3.2塌方：

3.2.1在塌方体表面喷1层30cm厚的C20早强混凝土将塌方体封闭，保持塌方体稳定，防止塌方体继续扩大。

3.2.2后方围岩补强：

a、在后方未稳定区域，确定了不能立即衬砌的段落，环向打入Φ42小导管作为注浆管，（小导管采用φ42mm（壁厚3.5mm）的热轧无缝钢管，）注浆管长度以5米为宜，间距为100㎝×100㎝，主要针对围岩裂隙及受塌方影响变形扰动的松散体。

b、对于上台阶已经施工完的工字钢（ZK151+228.75～ZK151+256左右侧）段锁脚位置打设三层Φ42小导管，每层间距40cm。

c、注浆采用水泥---水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度35波美度，模数：2.4，注浆压力：初压0.5～1MPa，终压2Mpa，注浆后，根据监控量测数据来看，后方围岩已趋于稳定，可以进行下一步施工方案的实施。

3.2.3仰拱施工：掌子面暂停施工，立即采取下台阶仰拱紧跟掌子面封闭成环的原则措施，保证安全，从ZK151+228.75开始在仰拱底部工字钢与边墙工字钢连接封闭成环，直至跟到掌子面位置，仰拱必须采用短跨度开挖，最大不得超过3m。

3.2.4超前支护：

为防止前导开挖继续塌方的发生，同时能够保证施工质量及运营安全，根据实际情况对掌子面前方进行探孔，探孔深度20米，查看前方地质情况，探孔时分别对每米进尺做好地质描述，用以指导下一步施工。根据以上地质描述，经专家、公司、总监办、工作站、设计院、监理处等单位现场仔细勘查后，确定掌子面采取直径108mm的大管棚进行超前支护。根据地质情况，掌子面围岩为全风化泥质砂岩夹黄粘土，结构面发育无序，稳定性较差，对于难于成孔的部位采用跟管施工，一次成型，在桩号ZK151+256处，沿渣堆顶部初支出露的轮廓线施工大管棚，Φ108mm大管棚的环向间距为30cm、外插角为8°、长度为15m，在每2根大管棚间打入外插角为25°、长为7m的Φ42mm的小导管，小导管纵向间距为2.5m，并压浆固结塌方体和周边围岩，注浆压力为0.5～1.0MPa。

2009论文（技术总结）隧道塌方处理

大管棚—跟管示意图

a、大管棚——跟管制作方法

跟管分为：管靴、跟管和管丝三部分组成。其中此工程中跟管制作所用数据如下：管靴长度为30cm，一端内侧做10cm反丝扣，另一端做成10cm长、壁厚8mm，中间段采用直径108mm，壁厚为4mm。跟管采用长度为1.5m，直径108mm，壁厚为4mm，两端内侧做成反丝扣，长度为10cm，一部分要求在管壁钻孔，孔间距15cm，梅花形布置，用于跟管中前部，为了注浆时使浆液外流，一部分不钻孔，主要用于跟管尾部，防止漏浆。管丝长30cm，直径108mm，壁厚为4mm，两端外侧做成反丝扣10cm。

钻头采用直径80mm偏心钻头（偏心后成孔108mm），直径100mm连接头和直径80mm冲击器，钻杆采用直径73mm，长度1.5m。

b、大管棚——跟管施工放样

本次工程中大管棚——跟管环向间距为30cm，为了保证大管棚不侵入开挖轮廓线，顶部的大管棚的导向管应符合隧道纵向坡度、线路曲线要求以及根据管棚机性能以及考虑塌方处围岩情况，本工程技术人员初步定为8度。施工人员用钢筋把定向管按照8度焊接于钢拱架上，使定向管在大管棚——跟管施工中不移动，其中定向管规格直径130mm，壁厚为4mm，长度为1.5m。

c、大管棚——跟管的钻孔

首先在管棚机上安装带有钻头的钻杆，同时在钻杆上套一个管丝和一个有孔跟管，并将管丝与跟管丝扣连接及焊接牢固，将管靴从钻头前端套入与管丝丝扣连接并焊接牢固。管棚机开始钻孔，当 2009论文（技术总结）隧道塌方处理

否运行正常，将运行正常的机械，水泥、水玻璃运至工地。机械就位后，进行浆液的调配，浆液一般为水泥砂浆和水玻璃双液浆按一定的比例参配。严格进行大管棚注浆，注浆采取水泥-水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度：35波美度，水玻璃模数：2.4，注浆压力：初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。施工时由2名工人配制水泥浆，水玻璃浆液是用买好的35波美度浆液，1名工人开注浆机，2名工人连接注浆管。注浆从下往上对称注入双桨液，至从导气孔内流出浆液，关闭导气管的阀门，继续注浆直至压力达到设计要求。注浆时所有跟管的注浆阀门应全部打开，如果发生串浆，应将串浆跟管及其导气管的阀门关闭后再继续注浆，直至注浆压力达到设计要求后方可停止。每一根跟管一定要连续注浆，不间断。

3.2.5坍塌体开挖：

坍塌碴体下部开挖时，从ZK151+256开始初期支护工字钢纵向间距调整为40cm，并施作系统锚杆及铺挂双层φ8钢筋网。钢筋网安设时应注意：施作前，初喷3cm厚混凝土形成钢筋保护层；钢筋横纵相交处焊接或绑扎牢固；钢筋网搭接长度不得小于一个网格，焊接或绑扎牢固；施作前钢筋要进行校直、除锈及油污。塌方空腔采用C20喷射混凝土填满，大里程方向预留钢管到塌方顶部，作为二次填充用。3.3塌方处理的施工要求

本着保安全、保质量的原则，特别事情特别对待，项目部一定要由领导亲自领头带班、技术人员和安全员轮流值班，遇到突发事件，能立即采取应急处理措施。初期支护量测要及时，先期每4小时一测，待围岩收敛量及下沉量稳定后每8小时一测，并及时向值班人员、业主及监理汇报监控结果。对于每步工序都要高标准高质量来施工，杜绝施工队偷工省料等事情的发生。洞外的护栏要拦好，禁止无关人员进入洞内，值班人员要随时注意观察围岩变化。若有突变，所有人员必须立即撤离。加快处理速度，尽量减少围岩变化。

4、经验与体会

隧道塌方不但是由自然因素引起的，而且还有人为因素引起的，更重要的时地质勘测、施工工序与治理对隧道塌方起决定性作用。塌方事故发生后，业主、设计、监理和施工单位应派出相关领导、隧道地质专家、工程技术人员等迅速到塌方点，具体勘察塌穴高度、宽度、纵向长度及塌穴稳定情况；检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域；分析塌方的主要原因和塌方可能继续发展的趋势等。前方封堵，后方加固，对塌方区形成合围，是防止塌方恶化的有效方法。而且必须认真制定处理塌方的施工措施，现场下达抢险口头指令，明确各自任务和要求。

隧道塌方后，不要急着去清除塌方渣体，应先待塌方体相对稳定后，对塌方体表面进行喷混凝土封闭，防止塌方体滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范围扩大，最后向塌方体注浆加固为后序开挖做好预备。

为此在隧道的施工过程中要加强管理，重视地质超前预报及监控量测工作，围岩自稳不稳定地段要多打超前支护，并且不断培养工程技术人员在现场对围岩不稳定段施工的应变能力和处理能力。

参考文献：公路隧道施工技术规范

第四篇：瓦斯隧道不良地质段防坍塌措施

瓦斯隧道不良地质段防坍塌措施

根据超前地质预报的反馈情况，对有可能发生塌方的地段的施工遵循：“管超前、短开挖、弱爆破、快衬砌、勤检查、勤量测”的原则施工。

1预防塌方施工措施

预防隧道施工塌方，首先做好地质预报，选择相应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超前小导管注浆配合钢架；

为了确保掌子面稳定，超前支护采用φ42小导管，环向间距30cm，长3.5m，搭接长度1.5m，外插角5°～10°。注双液浆：水泥浆与水玻璃的体积比1：1，水泥浆为水灰1：1，注浆压力为0.2～2MPa。

○2优化施工工序，采用短台阶法施工

为了及时封闭成环，减少围岩暴露时间，采用短台阶法施工。上台阶长度不大于5m，仰拱和边墙紧跟下台阶。

○3及时衬砌

仰拱施工须紧跟开挖工作面进行，衬砌距掌子面不得超过步长要求。

Ⅲ级最前掌子面至仰拱距离≤90m，最前掌子面至二衬距离≤120m；

Ⅳ级最前掌子面至仰拱距离≤50m，最前掌子面至二衬距离≤90m； Ⅴ级最前掌子面至仰拱距离≤40m，最前掌子面至二衬距离≤70m； ○4弱爆破

在爆破时，要用浅眼、密眼，并严格控制药量或微差毫秒爆破。○5 勤检查、勤量测

若围岩发现有变形或异状，要立即采取有效措施及时处理隐患。加强变形监控，瓦斯的检测，加强通风，瓦斯浓度达到0.5％以下。

2瓦斯隧道塌方处理措施

⑴ 对塌方体上方聚积的瓦斯设置局部通风排除； ⑵ 对塌方地段的岩隙加强监测工作，掌握瓦斯浓度变化情况，及时发出险情报告。

⑶ 对塌腔裸露围岩及时采用喷射混凝土进行封闭围岩，喷射混凝土不小于20cm（分次喷射）。

(4)塌方地段尽快衬砌，封闭瓦斯。

第五篇：研究超前地质预报隧道工程论文

1常用隧道预报方法的基本原理

1．1TSP隧道地震波探测超前地质预报方法

隧道地震超前预报测量系统简称TSP(TunnelSeismicPredic-tion)，是我国20世纪90年代从瑞士安伯格(AMBEＲG)测量技术公司引进的一套先进的地质超前预报探测系统，也是我国目前应用较为广泛的一种。TSP和其他的反射地震波方法一样，采用了回声测量原理:地震波在指定的震源点(通常在隧道的左边墙或右边墙，大约24个炮点布成一条直线)用小量炸药激发产生，产生的地震波在岩石中以面波的形式向前传播，当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗界面，例如断层，岩石破碎带，岩性突变等)时，一部分地震信号返回来，一部分地震信号透射进入前方介质，反射的地震信号被两个三维高灵敏度的地震检波器(一般左边墙和右边墙各一个)接收。通过对接收信号的运动学和动力学特征进行分析，便可推断空洞断层，岩石破碎等不良地质体的位置、规模、产状及岩石力学参数。

1．2红外探水超前地质预报方法

对地球表层岩体的温度起到主导作用的是地球地热场。在一定深度范围内，深度方向每增加1km，地热场的温度则相应的增加30℃，而与其垂直的水平方向，地热场的温度变化却非常小，由此得出结论，在一定深度下，开挖隧道的岩体，可将其看做位于一恒定温度场中，为一常温场，温度的变化几乎为零。所以，当预计即将开挖的掌子面后方存在含有水的岩层，如溶洞、裂隙水等，且该含水岩层与开挖岩体存在一定的温度差时，岩体中会产生相应的热传导和对流作用，那么温度场即不再为恒温场，故而会产生一定的温度异常场，由于这种异常的存在，故掌子面上会存在着温度的差异，所以利用红外辐射测温法测定这种温度变化差异，就可预报掌子面前方的含水层情况。这种方法就是红外探水超前地质预报方法。

1．3其他几种超前预报方法

超前预报法除了上述介绍的几种之外，还包括HSP水平声波刨面法、声波CT技术等几种方法，相对而言，这几种方法运用较少。以下简要的介绍这几种方法的原理:

1)HSP水平声波剖面超前地质预报方法。由于波的传播过程遵循惠更斯—菲涅尔原理和费马原理，故该方法的原理是建立在弹性波理论的基础之上。HSP水平声波剖面超前地质预报方法有其局限性，探测时的前提条件是岩溶洞穴及充填物与周边地质体间存在较明显的声学特性差异。预报时，在隧道的施工掌子面或边墙处发射低频声波信号，同时，在隧道内其他地点接收反射波的信号，通过对探测到的反射波信号进行时域、频域等方法的分析，就可以了解掌子面前方岩体的变化情况。

2)声波CT超前地质预报方法。声波CT超前地质预报方法的基本原理与医学CT技术原理相同，在做预报时也有相应的物理前提，即物性差异不同的介质，在其内部声波的传播速度也不同，通过这种预报方法，在密集对穿的测试方式下，可以通过声波在不同介质中传播速度的不同来计算模拟出物体内部不同物性的具体性质，再通过现场收集到的地质资料的分析，从而达到对预报的掌子面前方的岩体内部的地质体进行三维图像的直观展示。

2常用隧道探测方法的特点

2．1TSP超前地质预测预报法的特点优点:

1)该方法适用的范围比较广，适用于各类地质情况;

2)对掌子面前方的距离预报较长，能预报掌子面前方达500m深度;

3)不影响隧道施工，只是在接收信号时短暂停止施工即可;4)用时短，每次的探测时间约为45min;

5)投入费用较少，单位长度隧道的超前地质预报费用非常低;

6)成果报告快，仅需要一天时间即可完成成果报告。缺点:

1)存在部分因断层、大型节理带与掌子面角度为钝角时，活隧道因开挖空腔挡住地震震源产生的地震波，使其无法穿透，不能经过反射镜面反射，使得待接收装置无法接收，而导致局部断层等不被识别。

2)TSP的成果质量受到现场起爆点、接收点钻孔的位置、长度以及角度等的影响非常严重。

3)因为所使用的设备均为进口设备，所以成本较高，在普通隧道施工中应用较少。

2．2红外探水超前地质预报法的特点

优点:预测速度快，占用施工时间较少;数据分析快，预测工作结束时，就可以得到初步结论。缺点:仅仅可以预测出含水岩体的大致方位，不能给出含水岩体的具体位置及所含水量及水压等详细数据。

3结语

经过前面的总结分析，我们从总体上了解了隧道工程超前地质预报的发展概况以及现阶段我国所常用的几种超前探测方法，并对其优缺点进行了简要的分析。近年来，随着计算机技术的不断发展，将会越来越多地采用数值模拟计算方法来模拟隧道围岩的变形。