隧道不良地质段施工策略综述

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随着我国国民经济的快速稳定发展，对交通运输的需求量和等级要求越来越高，高等级公路的建设蓬勃发展，修建的隧道数量越来越多。但是由于对环境保护要求的提高和施工技术的不断发展完善以及工程设计标准的不断提高等各种原因，导致工程项目设计选线时难以避开不良地质地段的情况越来越多，给隧道施工造成了较大难度。如何根据实际地质情况选择科学合理的施工处置方案，对确保不良地质段安全施工，加快施工进度和消除整体结构的安全隐患，确保运营安全均具有非常重要的意义。

1隧道不良地质段施工方案

1.1洞口位于峭壁半山腰的进洞方案

随着我国施工技术和能力的日趋进步和完善，穿越崇山峻岭的工程项目越来越多。为节省投资费用，工程项目设计选线高程越来越高，隧道进口位于半山腰的情况在山区高速中较为普遍。针对不同的地质地形条件可采取山脚垫碴至洞口、沿山体修筑便道至洞口和隧道纵身选取施工导洞等方法施做进口段。

1.1.1山脚垫碴至洞口的施工方案该方案适用于隧道进口距离山脚不高于30m，隧址区附近有适宜的取土场，且山脚具有垫碴延展场地的条件。施做时由碴体的坡脚起垫，逐步垫高至隧道进口位置，修筑的便道宽度≮6.5m，坡度≯15%(图1)。该方案施做简单，为后续施工提供了便利、可靠的施工通道，对隧道洞口段破碎地质、偏压和滑移地质情况有一定的反压作用。但该方案对取土场方量和运距、洞口山脚下的场地有一定要求，且不适用于隧道洞口距离山脚过高的情况，否则经济性会随之逐渐变差。

1.1.2沿山体修筑便道至洞口的施工方案该方案适用于隧道进口距离山脚高差的范围较广，山体有一定的坡度，且山体表层地质有一定的稳定性，适宜沿山体表层修筑便道的情况。沿山体采用以挖掘机为主，人工弱爆破或松动爆破为辅的方法修筑便道至隧道洞口位置。便道使用混凝土进行硬化，宽度≮6.5m，坡度≯15%。结合洞口高度和山体地形，便道可以采用“之”字形修筑，拐角处修筑一块水平场地，便于车辆行驶。便道不靠山体一侧设防撞图1垫碴便道墩等防护措施，以保证车辆行驶安全。该方法对山体和植被有一定破坏，不适用于洞口山体有地质病害和环保要求较高的地区使用，且车辆行驶难度较大，施工成本增加较多。

1.1.3隧道纵身施工导洞方案在隧道进洞不具备修筑垫碴便道和沿山体开凿便道条件时，在隧道纵向洞身两侧择优选取具备交通条件、距离洞身位置较近、地质情况较好的位置增加施工导洞。导洞断面根据出碴方式和通风方式设置，导洞施工至隧道正洞后可开设两个工作面，掘进时初期支护和二次衬砌紧跟掌子面可有效解决洞口段不良地质情况造成的施工困难等问题。该方案增加了施工导洞和相应的设施，增加了一定投资，至导洞的便道一般需要新建，且距离较长，对环境的破坏较大。但该方案确保了洞口段施工安全，且对隧道施工工期提供了有力的保证。

1.2隧道洞口段一侧漏空且严重偏压的施工方案

由于受选线原因影响，隧道洞口段严重偏压且一侧漏空的情况越来越多，因为对环保要求日益提高，已不宜采用暗洞明作的方案施工。目前一般采取反压回填、抗滑桩、桩基础+偏压挡墙等方案施工。

1.2.1反压回填稳固山体首先测绘出偏压区实际地形图，结合实际踏勘的地质情况确定反压回填的具体方案，一般采用碎石土进行回填，回填施工前需做好基础的平整和压实，碎石土逐层压实回填。

1.2.2抗滑桩方案当遇到地形或空间条件受限不适合反压回填的情况，一般采用施做抗滑桩进行治理。抗滑桩的参数根据实际的偏压和地质情况进行确定，抗滑桩深度超过隧底一般≮6m，且嵌入中风化岩体≮3m。抗滑桩与偏压山体结合不密实部位用碎石土回填并夯实。当偏压山体破碎、松散时在抗滑桩间需设置档土板进行整体防护。

1.2.3桩基础+偏压挡墙施工方案当隧道一侧位于冲沟内且漏空，沟内为冲积碎石土且堆积较厚时，宜采用桩基础+偏压挡墙施工方案。桩基础的设置根据漏空段的范围确定。为确保抗偏压效果，桩基础一般最少设置两排，具备条件的采用嵌岩桩为宜。桩顶设置承台以增强整体承载效果。在承台上设置偏压挡墙，挡墙参数根据实际偏压情况确定，挡墙与山体未连接部位采用碎石土回填密实，回填高度超过洞顶高程5m为宜。在偏压挡墙顶部延隧道纵向梅花形设置两排横向锚杆，锚杆嵌入山体≮5m，以增强偏压挡墙与山体的整体性，确保后续隧道施工安全(图2)。

1.3隧道穿越既有公路底部施工方案

随着我国各类公路建设数量的日益增加，新建高速公路隧道穿越既有公路底部的情况越来越多。一般新建隧道的施工对既有公路均有不同程度的影响，尤其是在隧道埋深10m以内时会导致既有公路明显沉陷，有时还会引起既有公路路基滑移。为此，在施工中应对既有公路路基进行加固，确保其稳定和交通通畅。在施工中一般采取设置偏压挡墙+大管棚的施工方案。偏压挡墙采用C25混凝土整体浇筑。挡墙基础应置于稳固的地基上，地基承载力不低于400kPa，基础打设竖向4m长22砂浆锚杆，梅花形布设，锚杆入岩深度3m，地面上预留1m与挡墙混凝土连接，混凝土浇注时最少预留两排127导向管，待挡墙混凝土强度达到90%后，施做108×6大管棚横穿既有公路路基。管棚嵌入公路另一侧山体不小于5m，管棚上按梅花形间距10cm钻6～8的小孔，打设后在钢管中压注水泥浆。注浆初压0.5～1MPa，终压2～2.5MPa，注浆结束后在钢管内放入由三根22钢筋制成的钢筋笼，然后用M30号水泥砂浆充填，以增强钢管的强度和刚度(图3)。该段隧道暗洞开挖应在既有公路挡墙和管棚施工完毕并达到设计强度后实施，开挖时应严格按照“管超前、紧注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭”的原则进行施工，每段进尺控制在0.6～1.0m范围内。

1.4隧道富水段施工方案

目前我国隧道设计、施工技术日益提高，隧道长度越来越长，穿越富水段的情况经常出现，富水段长度有时达到1km以上，给施工进度和安全造成了极大影响。富水段的治理通常采取“防、排、堵、截”相结合，安全可靠、经济环保的原则，对地表水文情况的详细了解尤为重要，根据对地表水文的影响具体选择相应的治理方案。

1.4.1隧道防水措施隧道洞内防水层采用防水卷材+无纺布，防水卷材采用热风双焊缝施工工艺，隧道衬砌采用防水混凝土浇筑，抗渗等级不低于S8，有防腐要求时需添加防腐剂。二衬施工缝处设置止水条或止水带。

1.4.2隧道排水措施隧道路面中部下设置纵向排水主沟，路面左右两侧设置边沟，在衬砌后设置纵向排水管，当涌水量较大时设置25cm×30cm横向盲沟，间距12.5m，将地下水引排至中心水沟。在初期支护渗水集中位置设置半边140环向排水钢管，将水引排至纵向排水管内，环距12.5m，与横向盲沟对应设置，每环环向排水钢管和横向盲沟断面处打设排水孔并插入排水软管，将水导入排水管沟，引水孔根据集中出水位置打设，排水孔深10m，孔径为80mm。采用较大的结构尺寸有利于增大排水通道，并防止长期运营时水中沉积物和结晶物堵塞排水通道而造成水患。

1.4.3隧道堵水措施隧道堵水措施通常采用径向小导管注浆方案实现。一般采用50×5小导管径向全断面垂直岩面打设，间距100cm，梅花形布设。注浆采用采用水泥－水玻璃双液浆，水泥与水玻璃体积比采用1∶0.25，注浆浆液扩散半径不小于1m。当注浆压力达到2MPa，进浆量小于100L/min时可停止注浆，终压不能超过3MPa。采用间隔分次注浆方式进行施工。

2结束语

不良地质地段施工是隧道施工中的重难点工程，结合施工中的实际情况选择安全可靠、经济环保的施工方案是确保隧道施工进度、安全的重要前提。本文通过介绍陕西省西商高速公路黄沙岭特长公路隧道施工中处置不良地质地段的成功经验，为隧道不良地质地段施工提供参考。