論特殊地質(zhì)隧道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

1、    論特殊地質(zhì)隧道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)    鄭毅摘要：隨著公路建設(shè)的發(fā)展，公路隧道的建設(shè)工作也隨之進(jìn)入到一個新的發(fā)展階段。路線所穿越的地質(zhì)環(huán)境越來越復(fù)雜，本文主要對通過流砂、巖溶區(qū)、瓦斯、卵礫石層等特殊地質(zhì)的公路隧道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：公路；隧道；設(shè)計(jì)；施工：x734 ： a引言：我國公路建設(shè)的發(fā)展非常迅速，公路逐步從平原微丘區(qū)向山嶺重丘區(qū)延伸，為適應(yīng)地形、地質(zhì)條件，不可避免的出現(xiàn)長大隧道或隧道群，在隧道建設(shè)中，存在需進(jìn)一步研究或探討的問題。如復(fù)雜山區(qū)隧道線形設(shè)計(jì)、隧道防排水設(shè)計(jì)、特殊地質(zhì)條件下隧道施工等。特殊地質(zhì)條件下公路隧道施工遇到的主要問題是

2、松散地層處理、斷層及節(jié)理裂隙發(fā)育段、軟弱不利結(jié)構(gòu)面、巖爆（輕微）、涌突水（少量）、洞內(nèi)塌方處理等突出問題。這些問題給隧道的設(shè)計(jì)施工帶來了嚴(yán)重困難。一、穿越流砂地質(zhì)的隧道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)（一）流沙地質(zhì)及其特征流砂，是指的某些圍巖處于飽水的條件下所產(chǎn)生的一種自然現(xiàn)象。在有砂以及黏土質(zhì)砂存在的地方都會形成流砂。另外，亞砂土或是淤泥的地方，也會呈現(xiàn)出流動的狀態(tài)。處于飽水的條件下，若地下水流動時，砂礫所受到的動水壓力等于或超過其顆粒的浸水重量之狀態(tài)，則顆粒將會停留在懸浮狀態(tài)。由此形成流砂地質(zhì)。在砂礫很細(xì)的情況下，若處于飽水的條件下，此時地下水不再是簡單機(jī)械地充填在砂礫顆粒之間，而是會黏附在砂礫顆粒的表面上。由

3、此，土體就會成為類似于膠體的狀態(tài)，而生成觸變性質(zhì)。土體在爆破或是震動等具有沖擊力的作用下，同樣，也會形成流動的狀態(tài)。由此得出，上述的圍巖由于存在動水壓力或者是動力作的用，在一定的條件下，就會出現(xiàn)流動現(xiàn)象。（二）隧道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)若是在公路隧道開掘過程中遇到流砂，會造成巨大危害。同時給施工引起困擾。若是流砂涌入至坑道，則會使得圍巖中形成空穴和坍塌，甚至?xí)仁构仿肪€改線。因此，在對隧道設(shè)計(jì)時一定要認(rèn)真對待流砂，及時處理。首先，在設(shè)計(jì)時要做到制止流沙涌入至坑道中的可能。施工設(shè)計(jì)理念是“先保護(hù)后挖掘，采用密閉的支撐，邊挖掘邊密封”的方法。其次，必要時，甚至可以用雙層插班來進(jìn)行支撐，在兩層板間設(shè)計(jì)漏水層，

4、以避免因?yàn)榱魉^多而帶起泥沙，從而而造成塌方。再次，隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有昂拱的封閉式襯砌。并且，地下水不能經(jīng)隧道排走，以免泥沙流失導(dǎo)致塌方。施工中不僅要設(shè)計(jì)用小斷面和工序緊跟以及密封支撐，而且還應(yīng)注意到要有足夠的預(yù)留的沉落量保留。設(shè)計(jì)配合施工隨時注意觀察，及時測量實(shí)際操作中的沉落情況。此外，還可設(shè)計(jì)用特殊施工方法，如地下水位降低方法、凍結(jié)方法、硅化方法、壓氣方法等等。這些方法常常應(yīng)用于遇到特大的流砂的情況。但是，目前應(yīng)用不多。二、有瓦斯（或其他有害氣體）溢出的公路隧道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)（一）關(guān)于瓦斯及有害氣體這里的瓦斯引自礦山描述?？拥涝诖┰胶咚沟拿簩?，或穿越含瓦斯的煤層的附近的破碎或是節(jié)理發(fā)育的地質(zhì)時

5、，都有可能會遇到瓦斯。根據(jù)實(shí)際調(diào)查，當(dāng)瓦斯含量達(dá)到5%16%時，若遇火，就會導(dǎo)致瓦斯爆炸。因此在設(shè)計(jì)施工中，必須認(rèn)真對待，及時處理。（二）隧道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)首先，要盡最大可能對瓦斯?fàn)顟B(tài)進(jìn)行查明。但是，對于級別達(dá)到3級的瓦斯區(qū)，設(shè)計(jì)公路隧道時，要繞避。其次，設(shè)計(jì)時必須要考慮到通風(fēng)的條件和嚴(yán)格執(zhí)行，設(shè)計(jì)時確保瓦斯以及防火防爆方面檢查與排除的設(shè)施及條件，并嚴(yán)格執(zhí)行。設(shè)計(jì)時嚴(yán)格遵守公路隧道有關(guān)規(guī)程。再次，設(shè)置專人進(jìn)行瓦斯含量的定時檢測檢查。在進(jìn)行線路、開關(guān)、照明以及機(jī)電設(shè)備等的設(shè)計(jì)時候都必須配置防爆裝置。要切實(shí)采取一切能防止瓦斯突出的可能的措施此外，為了防止隧道建成后，瓦斯會滲入隧道內(nèi)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，應(yīng)按

6、照將封閉與排放相結(jié)合的設(shè)計(jì)原則。襯砌最好選用帶昂拱的有防瓦斯層設(shè)計(jì)的封閉式的襯砌。而且，襯砌背后要設(shè)計(jì)排放瓦斯的通道。施工通風(fēng)的設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照瓦斯隧道的通風(fēng)要求來校核通風(fēng)量。三、其他常見地層的設(shè)計(jì)處理1、松散地層處理松散地層的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定性差，若有地下水時則更甚。在施工中極易發(fā)生坍塌。處理方法如下：（1）爆破前，根據(jù)圍巖級別進(jìn)行超前支護(hù)。（2）可采用超前管棚法進(jìn)行超前支護(hù)。管棚由鋼管和鋼格柵構(gòu)成，管棚鋼管外徑為89mm，壁厚6mm，鋼管中心間距為管徑的23倍，每節(jié)鋼管長度為46m，接頭采用厚壁管箍，絲扣長度不小于150mm，且相鄰兩管棚接頭錯開，縱向兩組管棚之間塔接長度大于2m（3）

7、對于空隙較大的松散地層，可用超前小導(dǎo)管注漿法通過。鋼管選用直徑42mm的熱扎鋼管，長度4.5m，前端做成尖楔狀，管壁每隔1020cm交錯鉆眼，眼孔直徑68mm，縱向兩組小導(dǎo)管間搭接長度不小于100cm，小導(dǎo)管環(huán)向間距200500mm，將鋼管頂入后，再對圍巖空隙注漿，使松散體固結(jié)。（4）遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動、及時支護(hù)”的原則采用分部法施工，及時進(jìn)行支護(hù)。2、斷層處理根據(jù)隧道段穿過斷層破碎帶的寬度、填充物、含水性和斷層本身的活動性以及隧道軸線和斷層構(gòu)造線方向的組合關(guān)系，結(jié)合施工過程中對圍巖的破壞程度、工序銜接的快慢、施工技術(shù)措施等制定。處理方法如下：（1）施工前在長期地質(zhì)預(yù)報的基礎(chǔ)上，對特

8、殊地質(zhì)條件洞段進(jìn)行詳細(xì)的短期地質(zhì)預(yù)報，并提前利用鉆探法詳細(xì)勘探所遇斷層帶的所有情況，包括破碎帶的寬度、填充物、地下水以及隧道軸線與斷層構(gòu)造線的關(guān)系，做出正確的支護(hù)方案，配備足夠的支護(hù)材料。（2）當(dāng)斷層規(guī)模不大、滲水量不大的情況下，采用超前錨桿或超前小導(dǎo)管注漿等超前支護(hù)的方法。（3）當(dāng)斷層規(guī)模較大，開挖前先進(jìn)行超前固結(jié)灌漿，再結(jié)合超前小導(dǎo)管超前支護(hù)措施進(jìn)行處理。（4）遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動、及時支護(hù)”的原則采用分部法施工，及時進(jìn)行支護(hù)，必要時完成復(fù)合襯砌，確保圍巖穩(wěn)定。3、涌突水地下水的處理主要在勘探預(yù)測。在長期監(jiān)測預(yù)報的基礎(chǔ)上，進(jìn)行短期超前勘探預(yù)報，查明地下水的規(guī)模及性質(zhì)。（1）超前地質(zhì)

9、預(yù)報探測涌突水的可能性根據(jù)地勘報告提供的可能發(fā)生涌突水的段落，超過5080m，采用tsp對前方的地質(zhì)情況進(jìn)行初查，當(dāng)預(yù)報前方有異?？赡馨l(fā)生涌突水（泥）時，在隧道接近懷疑地點(diǎn)1530m，采用瞬變電磁儀法詳查前方含水情況，開挖接近懷疑地點(diǎn)1020m時，采用超前鉆孔精查，鉆孔56個，探明前方地質(zhì)情況和涌水量的大小，以便采取相應(yīng)處治措施。（2）處治預(yù)案全斷面深孔預(yù)注漿：當(dāng)隧道厚度較大的斷層破碎帶，地下水豐富，可能產(chǎn)生突泥、突水的段落，且超前探孔中任一探水孔出水量q>2m3/h，探水孔總流量>10m3/h時，進(jìn)行全斷面深孔預(yù)注漿，堵水并加固地層。深孔周邊預(yù)注漿：當(dāng)含水層和隔水層的接觸帶、厚度較小或巖質(zhì)較好的斷層破碎帶及大的溶縫，任一探水孔出水量q>2m3/h，探水孔總流量開挖后周邊注漿：當(dāng)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，洞室開挖后地下水呈大面積滲水或淋水狀，圍巖穩(wěn)定性較好，任一探水孔出水量q結(jié)束語：公路路線所穿越的地質(zhì)環(huán)境越來越復(fù)雜，因此，針對通過各種特殊地質(zhì)的隧道的設(shè)計(jì)工作也愈顯重要。本文針對通過以下特殊地質(zhì)的公路隧道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了分析，采取靈活機(jī)動的、能夠維護(hù)圍巖穩(wěn)定的開挖方式施工。施工中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的規(guī)范和要求進(jìn)行，加強(qiáng)施工中新技術(shù)應(yīng)用和對復(fù)雜地