浅谈公路隧道围岩不良地质的处理对策

　　摘要：本文针对隧道围岩不良地质情况下对应的处理措施作了总结，供有关工程技术人员借鉴。
　　关键词：隧道围岩，不良地质，处理对策
　　随着高等级公路的普及，在崇山峻岭间，公路隧道的施工越来越多，隧道开挖的难度不断增加，隧道围岩施工不断出现不良地质情况，出现断层、崩塌、涌水等不良地质情况较多，种类繁杂，针对不同的不良地质情况，我们隧道施工技术管理人员势必要制定不同的处理对策，笔者就施工实践，结合隧道围岩分类及其开挖稳定状态，对隧道围岩施工中可能出现的不同不良地质情况的处理措施作了总结。
　　
　　1、隧道围岩分类及其开挖稳定状态情况
　　
　　众所周知，公路隧道围岩分级将围岩分为六级，给出了各级围岩的主要工程地质特征、结构特征和完整性等指标，并预测了隧道开挖后的稳定状态。见下表。
　　表1公路隧道围岩分类
　　级别围岩主要工程地质条件围岩开挖后
　　的稳定状态
　　主要工程地质条件结构特征和完整状态
　　I 硬质岩石(饱和抗压极限强度Rb＞60MPa)，受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面(或夹层)；层状岩层为厚层，层间结合良好呈巨块状整体结构围岩稳定、无坍塌，可能产少岩爆
　　II 硬质岩石(Rb＞30MPa)，受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面(或夹层)和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动，层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石呈大块状砌体结构暴露时间长，可能出现局部小坍塌；侧壁稳定；层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落
　　
　　
　　软质岩石(Rb≈30MPa)，受地质构造影响轻微，节理不发育；层状岩层为厚层，层间结合良好呈巨块状整体结构
　　III 硬质岩石(Rb＞30MPa)，受地质构造影响严重，节理发育，有层伏软弱面(或夹层)，但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层状岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现象；或为硬、软质岩石互层呈块(石)碎(石)状镶嵌结构拱部无支护时可产中
　　小坍塌，则壁基本稳定，爆破振动过大易塌
　　软质岩石(Rb＝5以上~30MPu)，受地质构造影响严重，节理较发育；层状岩层为薄层、中层或厚层，层间结合一般呈大块状砌体结构
　　IV 硬质岩石(Rb(＞30MPa)，受地质构造影响很严重，节理很发育，层状软弱面(或夹层)巳基本被破坏呈碎石状压碎结构拱部无支护时，可产生较大的坍塌；侧壁有时失去稳定
　　软质岩石((Rb＝5以上～3．0助Pa)，受地质构造影响严重，节理发育呈块(石)碎(石)状镶嵌结构
　　 1．略具压密或成岩作用的粘性土及砂性土
　　2．一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石土
　　3．黄土(Q1，Q2) 1．呈大块状压密结构
　　2．呈巨块状整体结构
　　3．呈巨块状整体结构
　　V 石质图岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙杂乱，呈石夹土或土夹石状呈角(砾)碎(石)状松散结构围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌；浅埋时易出现地表下沉(陷)或坍至地表
　　一般第四系的半干硬～硬塑的粘性土及稍湿至潮湿的一般碎、卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3、Q4) 非钻性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构
　　VI 石质围岩位于挤压极强烈的断裂带内，呈角砾、砂、泥松软体呈松软结构围岩极易坍塌变形，有水时土砂常与水一齐涌出；浅埋时易坍至地表
　　软塑状粘性土及潮湿的粉细砂等粘性土呈易蠕动的松软结构砂性土呈潮湿松散结构
　　
　　2、隧道围岩不良地质情况及其处理对策
　　
　　结合以上的隧道围岩的认识，对应隧道围岩可能出现的不良地质情况，笔者结合自身施工管理实践，针对其超欠挖、防排水、浅埋、偏压断层、塌方、涌水等不良病害，总结其处理对策如下：
　　
　　2.1隧道超欠挖的控制
　　
　　洞身围岩以IV、V级为主的隧道，围岩裂缝发育，容易坍塌，开挖过程中容易出现超、欠挖，隧道施工中一个比较重要的原则是“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤测量、早封闭”，发挥围岩的自承能力，最大限度地控制和消除隧道在爆破开挖中的超欠挖，尤其在软弱、破碎围岩中。处理对策为：
　　（1）加强对爆破方案的设计，并通过现场爆破的反馈情况进行调整和优化。
　　（2）加强爆破后的检测，采用红外线断面仪等先进设备进行检测控制。
　　（3）建立一套有效的奖励处罚制度，落实到班组、个人。
　　
　　2.2隧道防排水
　　
　　由于隧道穿过山体，在围岩裂隙发育的地段，有裂隙水通过，为确保隧道使用的长期性与结构的稳定性，需做好防排水工作。处理对策为：
　　为避免隧道建成后地下水流失对环境造成的不利影响，隧道防水应采取“以防为主，堵、截结合，综合治理”的原则对地下水进行综合治理，隧道二次衬砌结构采用全断面封闭结构防水。施工过程中隧道防水采取“以堵为主，堵、排结合”的原则进行治理，对封闭周壁岩体后的隧道局部淋水、漏水地段和集中出水点，喷射混凝土施工时，采用凿槽、埋管、安设环向排水管等方法进行集中引导、疏干处理，将地下水引导到隧洞底部排出。
　　
　　2.3隧道洞口浅埋段处理
　　
　　隧道洞口段为全~强风化的岩石的隧道围岩，其稳定性较差，加之洞口段埋深较小，洞口段施工难度较大。为此处理对策为：
　　为了顺利进洞，首先在洞口采用大管棚作为超前支护措施。管棚打设完成后，通过钢管向围岩压注水泥单液浆。待浆液达到一定的凝固强度后，在大管棚的保护下再进行隧道的开挖与支护。
　　其次，隧道进洞前，详细调查周围的水文地质情况，做好地表引水、排水工作，减少水害的影响。
　　
　　2.4偏压及断层破碎带地段处理
　　
　　隧道围岩穿越山体地质情况不稳定，有较发育断裂构造破碎带有浅埋；地下水也较丰富，区段围岩极其破碎，施工中可能遇到断层破碎带，为施工带来不可预见损失。对应处理对策为：
　　采用施工手段，超前预报，超前支护，分部开挖，随开挖随支护，封闭支撑，变形稳定后衬砌，按超前地质控测和预报方法，提前预测松散、破碎带情况，利用地质素描法对断层的长度、高度、宽度做出准确的预测。为了加强偏压段和破碎地段围岩的稳定性，采用超前小导管对围岩进行注浆加固。小导管打设完成后，通过钢管向围岩压注水泥浆。
　　
　　2.5隧道塌方预防
　　
　　隧道围岩岩体破碎、节理发育的，会致使岩层的层间结合力较低，加上地下水的作用，引起上部失稳、坍塌。处理对策为：
　　（1）做好超前地质预报工作，认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，按短进尺、弱爆破、早封闭的原则进行开挖，并尽快完成衬砌。
　　（2）加强围岩量测工作。通过对量测数据分析处理，按照时间一位移曲线规律，及时调整和加强初期支护，同时重视混凝土衬砌及时施作。
　　（3）严格控制爆破装药量，尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。
　　（4）保证施工质量，超前预注浆固结止水，格栅拱架制作、初期支护和混凝土衬砌混凝土质量符合设计及验收要求。
　　（5）有下述现象发生时，先撤出工作面上的施工人员和机械设备，指定专人观察各和进行加固处理：
　　①围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快。
　　②围岩面不断掉块剥落
　　③初期支护喷混凝土表面龟裂、裂缝或脱皮掉掉块，钢架严重变形。
　　
　　2.6涌水地段施工措施
　　
　　隧道围岩施工中若存在涌水较大的异常地段，其处理对策为：
　　首先根据地质素描，超前钻探和设计文件及地质调查资料，再了解涌水水源补给、水质、涌水量、水压等情况，确定有针对性的治理方案，采取先治水，后开挖原则，制定以排为主、排堵结合方案。施工中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤测量、早封闭”的原则，做好洞内排水工作，支护施工时严格按照设计做好防渗、防涌措施。
　　
　　3、结语
　　
　　通过以上的围岩分类认识和可能出现的不良地质情况处理对策，我们在施工管理中紧密结合设计与施工实际情况，合理选择适合的处理措施和施工方法，在施工中严格控制隧道围岩施工安全，势必能在隧道总体施工方面达到预期效果，同时能确保施工工期得到较好的控制，为隧道贯通提供了质量、工期、安全保障。
　　
　　参考文献：
　　[1]重庆交通大学教案.重庆：2009
　　[2]易丽萍.《现代隧道设计与施工》.北京：中国铁路出版社.1997
　　[3]JTGD70-2004《公路隧道设计规范》.北京:人民交通出版社，2004
　　[4]JTGF60-2009《公路隧道施工技术规范》.北京:人民交通出版社，2009
　　[5]JTG/TF60-2009《公路隧道施工技术细则》.北京:人民交通出版社，2009