第八章不良地質(zhì)隧道施工

8隧道工程SUIDAOGONGCHENG『第八章▎不良地質(zhì)隧道施工『8.1▎概述『8.2▎富水?dāng)鄬悠扑閲鷰r『8.3▎膨脹性和擠壓性圍巖『8.4▎黃土地質(zhì)『8.5▎巖溶地質(zhì)『8.6▎高地應(yīng)力硬巖（巖爆）地質(zhì)『8.7▎煤系地層『8.8▎隧道施工坍方處理措施『8.1▎概述不良地質(zhì)中隧道施工的一般原則：充分利用各種手段和方法，盡可能準(zhǔn)確掌握不良地質(zhì)的情況；根據(jù)掌握的不良地質(zhì)情況，制定相應(yīng)的施工方案和處理措施；隨著施工揭露地質(zhì)，并根據(jù)施工安全性和支護(hù)措施的效果，及時(shí)修正設(shè)計(jì)，保證施工安全和隧道質(zhì)量。在隧道施工中，往往會(huì)遇到斷層破碎帶、富水軟巖及大量涌水地段，這些地段往往不是單獨(dú)出現(xiàn)，不少情況是同時(shí)存在的。因此三者之間既有聯(lián)系，又各有特點(diǎn)，其施工措施也是既有共性，又各有側(cè)重。『8.2▎富水?dāng)鄬悠扑閲鷰r斷層破碎帶是常見的不良地質(zhì)段，斷層帶內(nèi)巖體破碎，呈塊石、破碎或角礫狀，甚至呈斷層泥，巖體強(qiáng)度低，圍巖自穩(wěn)能力差，施工困難。其施工難度取決于斷層的性質(zhì)、斷層破碎帶的寬度、填充物、含水性和斷層本身的活動(dòng)性以及隧道軸線和斷層構(gòu)造線方向的組合關(guān)系等因素。

隧道軸線接近于垂直構(gòu)造線方向時(shí)，斷層規(guī)模較小，破碎帶不寬，且含水量較小時(shí)，條件比較有利可隨挖隨撐。當(dāng)隧道軸線斜交或者平行于構(gòu)造方向時(shí)，則隧道穿過破碎帶的長度增大，施工難度大。見下頁圖。（一）斷層破碎帶隧道中線與斷層帶的位置富水軟巖是指各類土質(zhì)、軟巖、極嚴(yán)重的風(fēng)化的各種巖層、極軟弱破碎的斷層帶以及堆積、坡積層，在富含地下水的情況下，巖體強(qiáng)度很低，自穩(wěn)能力極差的圍巖。施工難度極大，俗稱“爛洞子”。（二）富水軟巖大量涌水也是常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象。在雨量充沛和地下水豐富的地區(qū)，隧道穿過斷層破碎帶、裂隙密集帶、不同巖層接觸帶或巖溶發(fā)育地段時(shí)，施工中往往會(huì)發(fā)生地下水和承壓水大量涌出的現(xiàn)象。典型隧道：渝懷線圓梁山隧道、蘭武線烏鞘嶺隧道。（三）大量涌水（三）大量涌水烏鞘嶺隧道7號斜井洞內(nèi)涌水

對于富水軟弱破碎圍巖隧道，設(shè)計(jì)一般根據(jù)地表探測和少量的地質(zhì)鉆孔，來推斷地下深處的隧道地質(zhì)條件，往往與實(shí)際地質(zhì)條件存在差異。因此，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)施工掌子面前方的地質(zhì)條件就非常必要，應(yīng)把地質(zhì)超前預(yù)報(bào)作為一個(gè)工序納入生產(chǎn)過程。富水?dāng)鄬悠扑閲鷰r施工（一）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)地質(zhì)預(yù)報(bào)方法主要有：鉆孔超前探測；超前地質(zhì)導(dǎo)坑；地震波、聲波、地質(zhì)雷達(dá)等物理探測。重點(diǎn)預(yù)報(bào)內(nèi)容：開挖面前方的地質(zhì)情況；圍巖整體性、斷層、軟弱破碎帶在前方的位置和對施工的影響；地下水活動(dòng)情況等。地下水處理原則：以堵截為主，排引為輔。

堵截地下水方法：一類是整個(gè)富水段注漿止水，加固圍巖，相當(dāng)于提高圍巖等級；如深孔劈裂、擠壓注漿。一類沿隧道開挖輪廓線以外進(jìn)行環(huán)形注漿，形成止水帷幕，防止或減少地下水進(jìn)入開挖面；如淺孔注漿、管棚注漿、小導(dǎo)管注漿等。

排水輔助措施：導(dǎo)坑、鉆孔；目的是排水降壓。（二）注漿堵水并加固圍巖雖地層經(jīng)注漿加固，為確保施工安全，一般在開挖前采用超前支護(hù)，如超前錨桿、超前小導(dǎo)管等；地下水較大的隧道，開挖前采取排水降壓措施，排水主要采用鉆孔，鉆孔深度應(yīng)超出注漿范圍。（三）開挖及支護(hù)

開挖方法視圍巖穩(wěn)定情況，有：臺(tái)階法、正臺(tái)階預(yù)留核心土開挖法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。

開挖手段有兩種：一是非爆破開挖，如十字鎬、風(fēng)鎬或小型挖裝機(jī)開挖；二是控制爆破，如松動(dòng)爆破、微振動(dòng)爆破。目的是盡可能減少開挖對圍巖的擾動(dòng)。『8.2▎膨脹性和擠壓性圍巖（一）膨脹巖概念

概念：膨脹巖是指土中粘土礦物成分主要由親水性礦物組成，同時(shí)具有吸水顯著膨脹軟化和失水收縮硬裂兩種特性且具有濕脹干縮往復(fù)變形的高塑性粘性土。決定膨脹性的親水礦物質(zhì)主要是蒙脫石粘土礦物。

膨脹土圍巖常常具有明顯的塑性流變特性，開挖后將產(chǎn)生較大的塑性變形。隧道施工開挖過程中，常有初期圍巖變形大，發(fā)展速度快等現(xiàn)象。膨脹土圍巖因吸水而膨脹，失水而收縮，都將破壞圍巖的穩(wěn)定性。（二）膨脹巖基本特征質(zhì)軟，強(qiáng)度低。抗壓強(qiáng)度低于10MPa。自由膨脹率高。一般高于30%。空隙率大。一般大于20%，方便水的滲入。易風(fēng)化，崩解性強(qiáng)。膨脹壓力大。1.0MPa以上。

膨脹巖判別標(biāo)準(zhǔn)：一是間接反應(yīng)巖石膨脹指標(biāo)；二是定量反應(yīng)巖石膨脹力學(xué)指標(biāo)。項(xiàng)目指標(biāo)極限膨脹力（Pmax）＞100kPa極限膨脹率（ρmax）＞3%干燥飽和吸水率（Rdw）＞10%自由膨脹率（Fs）＞30%礦物質(zhì)成分（蒙脫石、伊利石含量）≥15%

膨脹巖分級：按膨脹性的大小進(jìn)行分級。項(xiàng)目極限膨脹力(kPa)極限膨脹率(%)干燥飽和吸水率(%)自由膨脹率(%)弱膨脹巖100~3003~1510~3030~50中膨脹巖300~50015~3030~5050~70強(qiáng)膨脹巖＞500＞30＞50＞70由于膨脹性巖層所具有的特征，在隧道開挖后不久即產(chǎn)生膨脹性壓力，往往發(fā)生如下一些現(xiàn)象：風(fēng)化迅速，挖出的土石塊很快酥散；坑道頂部及兩側(cè)常被擠壓，底部隆起；隨著時(shí)間的增長，支撐、襯砌往往發(fā)生嚴(yán)重的變形或破壞。（三）膨脹巖對隧道施工的危害圍巖普遍開裂洞室下沉圍巖膨脹突出和坍塌隧道底部隆起襯砌變形和破壞

擠壓性圍巖是高地應(yīng)力作用下的軟巖。擠壓性軟弱圍巖在高地應(yīng)力作用下發(fā)生擠壓大變形及破壞的特征不僅受圍巖本身力學(xué)性質(zhì)的影響，還與初始應(yīng)力場狀況及工程因素有關(guān)。擠壓性圍巖（一）概念（一）擠壓巖概念（二）擠壓性圍巖隧道變形特征變形量大變形速率快變形持續(xù)時(shí)間長認(rèn)真實(shí)施設(shè)計(jì)文件提出的技術(shù)要求對圍巖壓力及變形情況認(rèn)真量測，分析其規(guī)律探明地下水分布規(guī)律，確定水對施工的影響根據(jù)現(xiàn)場情況，采取相應(yīng)的施工措施，實(shí)施動(dòng)態(tài)管理。膨脹巖和擠壓性圍巖隧道施工（一）加強(qiáng)調(diào)查，量測圍巖的壓力和流變特性（二）合理選擇施工方法盡量減少對圍巖擾動(dòng)和防止水的浸濕為原則宜采用非爆破開挖，如風(fēng)鎬、小型挖裝機(jī)盡可能縮短圍巖暴露時(shí)間，及時(shí)支護(hù)開挖方法宜不分部或少分部開挖后及時(shí)噴射混凝土，封閉和支護(hù)圍巖有地下水滲流隧道，采取切斷水源并加強(qiáng)洞壁與坑道防、排水措施，防止施工積水對圍巖浸濕局部滲流，可采用注漿堵水阻止地下水（三）防止圍巖濕度變化（四）合理進(jìn)行圍巖支護(hù)噴錨支護(hù)，穩(wěn)定圍巖。襯砌結(jié)構(gòu)及早封閉。先行導(dǎo)坑法。通過圍巖釋放部分初始應(yīng)力。多重支護(hù)法?？煽s式支護(hù)方法。先剛性支護(hù)。可縮式錨桿、鋼架。分階段綜合控制。大剛度支護(hù)和襯砌；大范圍圍巖加固。膨脹巖和擠壓性圍巖隧道設(shè)計(jì)柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大剛度支護(hù)和襯砌。大范圍圍巖加固。噴錨支護(hù)，穩(wěn)定圍巖。襯砌結(jié)構(gòu)及早封閉。（四）合理進(jìn)行圍巖支護(hù)

概念：在干燥氣候條件下形成的一種具有褐黃、灰黃或黃褐等顏色并具有針狀大孔、垂直節(jié)理發(fā)育的特殊性土。黃土隧道（一）黃土及其分類分類：黃土按形成年代分：時(shí)代符號地層時(shí)代常用名稱Q4全新世新黃土Q3晚更新世新黃土Q22、Q21中更新世老黃土Q1早更新世老黃土黃土按其物理性質(zhì)分：分類名稱塑性指數(shù)黃土質(zhì)粘砂土1＜IP≤7黃土質(zhì)砂粘土7＜IP≤17黃土質(zhì)粘土17＜IP影響因素特征潛在危險(xiǎn)黃土節(jié)理在紅棕色或深褐色古土壤黃土層，有一定延續(xù)性土體易順著節(jié)理張松或剪斷。位于坑道頂部極易產(chǎn)生“塌頂”；位于側(cè)壁出現(xiàn)側(cè)壁掉土，處理不當(dāng)會(huì)引起較大坍塌黃土沖溝地段較大范圍內(nèi)平行走向，且埋深較小當(dāng)隧道在較長范圍內(nèi)沿著沖溝或塬邊平行走向，而覆蓋較薄或偏壓很大時(shí)，易發(fā)生較大的坍塌或滑坡。（二）黃土地層對隧道施工的影響

影響因素特征潛在危險(xiǎn)黃土溶洞陷穴常見的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象隧道在其上方，基礎(chǔ)有下沉的危害；隧道在其下方，常發(fā)生冒頂；隧道在其鄰側(cè)，則有可能承受偏壓。地下水干燥時(shí)黃土很堅(jiān)固；有水時(shí)則有濕陷性突然發(fā)生下沉現(xiàn)象，使開挖后的圍巖迅速喪失自穩(wěn)能力。做好黃土構(gòu)造節(jié)理的產(chǎn)狀與分布的調(diào)查，對因節(jié)理切割形成的不穩(wěn)定部位，加強(qiáng)支護(hù)；遵循“短開挖、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、實(shí)回填、嚴(yán)治水、勤量測”的原則；采用短臺(tái)階法或分部開挖法（預(yù)留核心土），初支緊跟開挖面。復(fù)合式襯砌，開挖后以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼支撐作初支，形成嚴(yán)密的體系；必要時(shí)設(shè)超前支護(hù)加固圍巖；做好洞頂、洞門及洞口的防排水工程；處理陷穴、裂縫；在有地下水的黃土地層中，洞內(nèi)做好排水設(shè)施。（三）施工非濕陷性黃土地基上的洞門設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地表水沖刷防護(hù)；濕陷性黃土地基上的洞門，應(yīng)根據(jù)黃土的物理性質(zhì)，對端、翼墻地基采取適當(dāng)?shù)膿Q填夯實(shí)措施；黃土隧道洞門墻背上的壓力可按庫侖理論計(jì)算，同時(shí)應(yīng)考慮土壤粘聚力的作用，根據(jù)地質(zhì)條件選擇合理的洞門形式，同時(shí)要對洞門的穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)演算?！?.8.3▎溶洞（四）施工黃土隧道的洞門設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則1.溶洞的類型溶洞一般有死、活、干、濕、大、小幾種類型。當(dāng)隧道穿過可溶性巖層時(shí)，有的溶洞位于隧道頂部，洞穴大且?guī)r質(zhì)破碎，容易發(fā)生坍塌。有的溶洞位于隧道底部，充填物松軟且深，使隧道基底難于處理。有時(shí)溶洞或溶槽位于隧道掌子面前方且有大量淤泥質(zhì)充填物，當(dāng)隧道掘進(jìn)至其邊緣時(shí)，含水充填物不斷涌入隧道，難以遏止，甚至使地表開裂下沉，山體壓力劇增。有時(shí)遇到大的水囊或地下暗河，巖溶水或泥砂夾水大量涌入隧道。有的溶洞、暗河迂回交錯(cuò)、分支錯(cuò)綜復(fù)雜、范圍寬廣，處理十分困難。2.隧道溶洞處理措施隧道通過巖溶區(qū)，應(yīng)查明溶洞分布范圍和類型，巖層的完整穩(wěn)定程度、填充物和地下水情況，據(jù)以確定施工方法。在巖溶地段，隧道常用處理溶洞的方法，有“引、堵、越、繞”四種。(1)引遇到地下暗河或溶洞有水流時(shí)，宜排不宜堵。應(yīng)在查明水源流向及其與隧道位置的關(guān)系后，用暗管、涵管或小橋等設(shè)施渲泄水流，或開鑿泄水洞將水排除洞外(如圖6-24)。圖6-24橋涵宣泄水流(2)堵對已停止發(fā)育、跨徑較小，無水的溶洞，可根據(jù)具體情況，采用混凝土、漿砌片石或干砌片石回填封閉；或加深邊墻基礎(chǔ)，加固隧道底部(如圖6-25)。當(dāng)隧道拱頂有溶洞時(shí)，可視溶洞的巖石破碎程度在溶洞頂部采用錨桿或網(wǎng)錨噴加固，必要時(shí)可考慮注漿，并加設(shè)隧道護(hù)拱及拱頂回填進(jìn)行處理(如圖6-26)。圖6-25溶洞堵填圖6-26錨桿加固與護(hù)拱干砌片石混凝土填實(shí)漿砌片石漿砌片石錨桿漿砌片石或混凝土護(hù)拱片石、碎石回填密實(shí)(3)越當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側(cè)的邊墻基礎(chǔ)通過(圖6-27)。隧道底部遇有較大溶洞并有流水時(shí)，可在隧道底部以下砌筑圬工承重墻，支承隧道結(jié)構(gòu)，跨越而過，在承重墻內(nèi)應(yīng)套設(shè)涵管引排溶洞水(圖6-28)。隧道過墻部位遇到較大、較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎(chǔ)時(shí)，可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過(圖6-29)。圖6-27加深邊墻基礎(chǔ)圖6-28在承重墻內(nèi)設(shè)涵管圖6-29筑拱跨越溶洞(4)繞巖溶區(qū)施工，個(gè)別溶洞處理耗時(shí)且困難時(shí)，可采用迂回導(dǎo)坑繞過溶洞，繼續(xù)進(jìn)行隧道前方的施工，以節(jié)省時(shí)間，加快施工進(jìn)度，同時(shí)處理溶洞。繞行開挖迂回導(dǎo)坑時(shí)，應(yīng)與溶洞保持一定的間距，以防止洞壁失穩(wěn)。3.溶洞地段施工的注意事項(xiàng)

1)當(dāng)施工到達(dá)溶洞邊緣時(shí)，各工序應(yīng)緊密銜接，支護(hù)和襯砌趕前。同時(shí)應(yīng)利用探孔或物探作超前預(yù)報(bào)，設(shè)法探明溶洞的形狀、范圍、大小、充填物及地下水等情況，據(jù)以制定施工處理方案及安全措施。

2)

施工中注意檢查溶洞頂部，及時(shí)處理危石。當(dāng)溶洞較大、較高且頂部破碎時(shí)，應(yīng)先噴射混凝土加固，再在靠近溶洞頂部附近打入錨桿，并應(yīng)設(shè)置施工防護(hù)架或鋼筋防護(hù)網(wǎng)。

3)爆破作業(yè)應(yīng)盡量做到多打眼、打淺眼，控制爆破藥量，減少對圍巖的擾動(dòng)，防止一次爆破后溶洞內(nèi)的填充物突然大量涌入隧道，或溶洞水突然襲擊隧道，造成嚴(yán)重?fù)p失。

4)在溶洞充填體中掘進(jìn)，如充填物松軟，可用超前支護(hù)施工。如充填物為極松散的礫石、塊石堆積或流塑狀粘土及砂粘土等，可于開挖前采用地表注漿、洞內(nèi)注漿或地表和洞內(nèi)注漿相結(jié)合加固。如遇顆粒細(xì)、含水量大的流塑狀土壤，可采用劈裂注漿技術(shù)，注入水泥漿或水泥水玻璃雙液漿進(jìn)行加固。

5)溶洞末做出處理方案前，不要將棄碴隨意傾填于溶洞中。因棄碴覆蓋了溶洞，不但不能了解其真實(shí)情況，反而會(huì)造成更多困難?！?.8.4▎塌方1.發(fā)生塌方的主要原因(1)不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1）隧道穿過斷層及其破碎帶，或在薄層巖體的小曲摺、錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段，一經(jīng)開挖，潛在應(yīng)力迅速釋放、圍巖失穩(wěn)，輕則引起圍巖掉塊、坍落，重則引起坍方。

2）當(dāng)通過各種堆積體時(shí)，由于圍巖結(jié)構(gòu)松散，顆粒間無膠結(jié)或膠結(jié)差，開挖后引起坍塌。

3）在軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育或泥質(zhì)充填物過多的地層中，均易產(chǎn)生較大的坍塌。

4）隧道穿越地層覆蓋過薄地段，如在沿河傍山、偏壓地段、溝谷凹地淺埋和丘陵淺埋地段極易發(fā)生坍方。5）巖層軟硬相間或有軟弱夾層的巖體，在地下水的作用下，軟弱面的強(qiáng)度大為降低，因而發(fā)生滑坍。

6）地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用加劇了巖體的失隱和坍落。(2)隧道設(shè)計(jì)考慮不周1）隧道選定位置時(shí)，地質(zhì)勘查不細(xì)，未能作詳細(xì)的分析，或未能查明可能坍方的因素。沒有繞開可以繞避的不良地質(zhì)地段，使得隧道選址不合理。2）設(shè)計(jì)本身可能存在不合理的地方。(3)施工方法和措施不當(dāng)1）施工方法與地質(zhì)條件不相適應(yīng)；地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，沒有及時(shí)改變施工萬法；工序間距安排不當(dāng)，致使支護(hù)應(yīng)該盡快閉合而沒有閉合。2）噴錨支護(hù)不及時(shí)，圍巖暴露時(shí)間過久。噴射混凝土的質(zhì)量、厚度不符合要求。3）按新奧法施工的隧道，沒有按規(guī)定進(jìn)行量測，或信息處理失誤、或反饋不及時(shí)，導(dǎo)致決策失誤，喪失了對圍巖的有效控制。4）沒有科學(xué)地進(jìn)行控制爆破，圍巖爆破用藥量過多，因而擾動(dòng)過度，引起坍塌。5）對危石檢查不重視、不及時(shí)，或處理危石措施不當(dāng)，引起巖層坍塌。2.塌方前的預(yù)兆1）量測信息所反應(yīng)的變形速度或數(shù)值超過允許值。2）噴射混凝土產(chǎn)生縱橫向裂紋或龜裂。3）在坑頂或坑壁發(fā)現(xiàn)不斷掉下土塊、小石塊或構(gòu)件支撐間隙不斷漏出砂、石屑。4）巖層層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開。

5）隧道內(nèi)滲水、滴水突然加劇或變渾。3.預(yù)防塌方的施工措施選擇安全合理施工方法加強(qiáng)塌方預(yù)測預(yù)防塌方施工措施先排水短開挖弱爆破強(qiáng)支護(hù)快襯砌勤檢查、勤量測觀察法一般量測法微地震學(xué)測量法和聲學(xué)測量法加強(qiáng)初期支護(hù)4.隧道塌方的處理措施隧道發(fā)生坍方后，應(yīng)及時(shí)迅速的處理，切忌拖延。處理時(shí)必須詳細(xì)觀測坍方的范圍、形狀及坍穴的地質(zhì)構(gòu)造，查明坍方發(fā)生的原因和地下水活動(dòng)情況，制定切實(shí)可行的處理方案?？砂聪铝蟹椒ㄟM(jìn)行處理：

(1)小坍方坍穴不高，且縱向延伸不長，首先加固坍體兩端洞身，并抓緊噴射混凝土或采用錨噴聯(lián)合支護(hù)封閉坍穴頂部和側(cè)部，再進(jìn)行清碴。在確保安全的前提下，也可在坍碴上架設(shè)臨時(shí)支架，穩(wěn)定頂部，然后清碴。臨時(shí)支架的拆除須待灌筑襯砌混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后方可進(jìn)行。最后要用漿砌片石或干砌片石將坍穴填滿。

(2)大坍方坍穴高、坍碴數(shù)量大，且坍碴體完全堵住洞身時(shí)，宜采取先護(hù)后挖的方法。在查清坍穴規(guī)模大小和穴頂位置后，可采用管棚法和注漿固結(jié)法穩(wěn)固圍巖和碴體，待其基本穩(wěn)定后，按先上部后下部的順序清除碴體，并盡快完成模注混凝土襯砌(加強(qiáng)型)。對襯砌背后的空穴，可先用漿砌片石回填一定厚度，再以棄碴填實(shí)。當(dāng)坍穴很大，全部填滿有困難時(shí)，也可考慮采用噴錨支護(hù)等方法穩(wěn)定坍穴洞壁，或請?jiān)O(shè)計(jì)單位共同做出處理。

(3)坍方冒頂指一直坍到了地表。在清碴前應(yīng)先支護(hù)陷穴口，地層極差時(shí)，可在陷穴口附近地面布置地表錨桿對地層予以加固，洞內(nèi)坍體可采用管棚等方法穿越。同時(shí)，地表陷穴要用雨布遮蓋，周圍開挖臨時(shí)排水溝，以防雨水流入洞內(nèi)。

(4)洞口坍方指進(jìn)洞方法不當(dāng)導(dǎo)致洞口地表塌方，需采取明洞的方法(現(xiàn)場也稱之為“暗洞明作”)進(jìn)洞。一般來說，接了明洞以后都可以解決問題，但增加了工程造價(jià)。

(5)防排水的處理措施隧道坍方往往與地下水的活動(dòng)密切相關(guān)，故“治坍應(yīng)先治水”是隧道施工的基本常識(shí)。一旦發(fā)生坍方，首先應(yīng)積極采取措施，截?cái)嗟乇硭疂B入坍體范圍，在洞內(nèi)防止地下水滲入坍方地段，以免坍方繼續(xù)擴(kuò)大。具體措施有：

1)地表沉陷和裂縫，用粘土緊密夯實(shí)，周圍開挖截水溝，防止地表水滲入。

2)坍方冒頂時(shí)，在陷穴口地表四周挖溝排水，設(shè)雨棚遮蓋穴頂。陷穴口的回填應(yīng)高出地面，用粘土或圬工封口。

3)坍體內(nèi)有地下水活動(dòng)時(shí)，應(yīng)用管槽引至排水溝排出，以防止水對坍體的繼續(xù)破壞。『7.8.5▎巖爆是巖體中聚集的高彈性應(yīng)變能，因隧道開挖而發(fā)生的一種應(yīng)力釋放現(xiàn)象。地層巖性條件地應(yīng)力條件巖爆形成條件只發(fā)生于結(jié)構(gòu)完整或基本完整的脆性硬巖地層中。多見于石英巖、花崗巖、正長巖、閃長巖、花崗閃長巖、大理巖、花斑狀大理巖、片麻巖等巖體；巖爆多發(fā)生于埋深大的隧道中，因只有埋深大才足以形成高地應(yīng)力。

巖爆的工程現(xiàn)象：當(dāng)隧道開挖時(shí)，巖體受到急劇破壞，巖片由圍巖壁面上突發(fā)性地飛出，發(fā)出爆裂聲，而且大都發(fā)生在隧道掌子面附近及側(cè)壁上，有時(shí)頻繁出現(xiàn)，有時(shí)甚至?xí)永m(xù)一段時(shí)間后才逐漸消失。1.隧道內(nèi)巖爆的特點(diǎn)

1)巖爆在未發(fā)生前并無明顯的預(yù)兆，雖然經(jīng)過仔細(xì)找頂，但并無空響聲，一般認(rèn)為不會(huì)掉落石塊的地方，也會(huì)突然發(fā)生巖石爆裂聲響，石塊有時(shí)應(yīng)聲而下，有時(shí)暫不墜落。在沒有支撐的情況下，對施工安全威脅甚大。

2)巖爆時(shí)，巖塊自洞壁圍巖母體迸射而出，一般呈中間厚邊緣薄的不規(guī)則片狀，塊度大小多呈幾厘米長寬的薄片，個(gè)別達(dá)幾十厘米長寬。嚴(yán)重時(shí)，上噸重的巖石從拱部彈落，造成巖爆坍方。

3)巖爆發(fā)生的地點(diǎn)，多在新開挖工作面及其附近，個(gè)別的也發(fā)生在距新開挖工作面較遠(yuǎn)處，巖爆多發(fā)生在爆破后2~3小時(shí)。

4)在溶孔較多的巖層里，則不會(huì)發(fā)生巖爆。2.巖爆的防治措施噴射混凝土或噴鋼纖維混凝土、錨桿加固、噴錨支護(hù)、網(wǎng)錨噴聯(lián)合、鋼支撐網(wǎng)噴聯(lián)合等。目的是給圍巖一定的徑向約束，使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)較快地從平面轉(zhuǎn)向三維應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到延緩或抑制巖爆發(fā)生的目的。強(qiáng)化圍巖弱化圍巖巖爆防治措施往巖層中注水，注水能改變巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，降低巖石的脆性和儲(chǔ)存能量的能力。解除圍巖中的高地應(yīng)力，方法有超前預(yù)裂爆破、排孔法、切縫法等。目的是消減圍巖中的能量，便能量平和地轉(zhuǎn)化或釋放。3.巖爆地段隧道施工的注意事項(xiàng)

1)如設(shè)有平行導(dǎo)坑，則平導(dǎo)應(yīng)超前于正洞一定距離，以了解地質(zhì)，判斷是否會(huì)發(fā)生巖爆，為正洞施工達(dá)到相應(yīng)地段時(shí)加強(qiáng)防治提供依據(jù)。如有條件，可采用聲波探測預(yù)報(bào)巖爆工作。

2)爆破應(yīng)選用預(yù)先釋放部分能量的方法，如超前預(yù)裂爆破法、切縫法和排孔法等。爆破應(yīng)嚴(yán)格控制用藥量，以盡可能減少爆破對圍巖的擾動(dòng)。

3)根據(jù)巖爆發(fā)生的頻率和規(guī)模情況，必要時(shí)應(yīng)考慮縮短爆破循環(huán)進(jìn)尺。初期支護(hù)和襯砌要緊跟開挖面，以盡可能減少巖層的暴露面和暴露時(shí)間，防止巖爆的發(fā)生。

4)巖爆引起坍方時(shí)，應(yīng)迅速將人員和機(jī)械撤到安全地段；采用摩擦型錨桿進(jìn)行支護(hù)，增大初始錨固力；噴射鋼釬維混凝土，抑制開挖面圍巖的剝落；采用鋼支撐加固。

5)充分作好巖爆現(xiàn)象觀察記錄，以備分析?！?.8.6▎高地溫一般在火山地區(qū)修建隧道會(huì)遇到高溫高熱的情況，如日本某地的發(fā)電廠工程的隧道，其圍巖溫度高達(dá)175℃。在高溫隧道中發(fā)生過施工人員被地層中噴出的熱水或硫化氫等有害氣體燙傷或中毒的事例。1.高地溫的熱源①地球的地幔對流；②火山巖漿集中處的地?zé)?；③放射性元素的裂變熱成為熱源。對隧道工程造成施工影響的，主要是火山的熱源和放射性元素的裂變熱源?/p>

(1)火山的熱源由火山供給的熱使地下巖漿附近的地下水成為熱水，這種熱水(泉水)成為熱源又將熱供給周圍的巖層。隧道穿過這種巖層時(shí)，就會(huì)發(fā)生高溫高熱的現(xiàn)象。

(2)放射性元素裂變熱的熱源根據(jù)日本文獻(xiàn)介紹，由于地殼內(nèi)巖石中含有放射性物質(zhì)，其裂變熱產(chǎn)生地溫，地下溫度隨深度的增加而增加，其平均增溫率為3℃/100m。這說明如果覆蓋層很厚，即使沒有火山熱源供給，也可能形成高溫、高熱。2.隧道在高地溫地區(qū)的施工措施

1)為保證隧道施工人員進(jìn)行正常的安全生產(chǎn)，我國有關(guān)部對隧道施工作業(yè)環(huán)境的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)專門有規(guī)定。如鐵道部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不得超過28℃；交通部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不宜高于30℃。國外的資料介紹，日本規(guī)定隧道內(nèi)溫度低于37℃。

2)為達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在施工中一般采取通風(fēng)和灑水的措施降溫。

3)應(yīng)密切注意高溫地段的襯砌混凝土施作。在高溫(如70℃)的巖體及噴射混凝土上澆筑二次混凝土襯砌時(shí)，即使厚度再薄，水化熱也不易逸出，由于混凝土里面和表面的溫差，在早齡期有可能存在裂縫。因此，對二次混凝土襯砌應(yīng)采取防止裂縫的措施:

a.為了防止高溫時(shí)的強(qiáng)度降低，應(yīng)選定合適的水灰比，并考慮到對溫泉水的耐久性，宜采用高爐礦碴水泥。混凝土配合比和摻合劑應(yīng)作試驗(yàn)優(yōu)選。

b.在防水板和混凝士襯砌之間設(shè)置隔熱材料，可在一定程度上隔斷由圍巖傳播過來的熱量，使混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力降低。

c.適當(dāng)縮短襯砌混凝土的澆筑長度。

d.用防水板和無紡布組合成緩沖材料，將二次混凝土襯砌與噴混凝土隔離，可使混凝土襯砌的收縮不受約束。

4)根據(jù)隧道內(nèi)的高溫程度、勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)效率，合理確定勞動(dòng)工時(shí)，以保證施工人員的健康，同時(shí)也保證了進(jìn)度的順利開展?！?.8.7▎瓦斯地層瓦斯是地下隧道內(nèi)有害氣體的總稱，其成分以沼氣（甲烷CH4）為主，一般習(xí)慣即稱沼氣為瓦斯。當(dāng)隧道穿過煤層、油頁巖或含瀝青等巖層，或從其附近圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育的地層中穿過時(shí)，可能會(huì)遇到瓦斯。如果隧道內(nèi)空氣中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到爆炸限度，一旦與火源接觸，就會(huì)引起爆炸，給隧道施工安全帶來很大的危害。1.瓦斯的性質(zhì)

1)瓦斯(沼氣)為無色、無臭、無味的氣體，與碳化氫或硫化氫混合在一起，發(fā)生類似蘋果的香味，由于空氣中瓦斯?jié)舛仍黾?，氧氣相?yīng)減少，很容易使人窒息或發(fā)生死亡事故。

2)瓦斯比重為0.544，僅為空氣的一半，所以瓦斯容易積聚在隧道頂部，其擴(kuò)散速度比空氣大1.6倍，很容易透過裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)松散的巖層。

3)瓦斯不能自燃，但極易燃燒。2.瓦斯的燃燒和爆炸性當(dāng)隧道中的瓦斯?jié)舛刃∮?%遇到火源時(shí)，瓦斯只是在火源附近燃燒而不會(huì)爆炸。瓦斯?jié)舛仍?%～6%到14%～16%時(shí)，遇到火源具有爆炸性。瓦斯?jié)舛却笥?4%～16%時(shí)，一般不爆炸，但遇火能平靜地燃燒。瓦斯燃燒時(shí)，一旦遇到障礙而受壓縮，就會(huì)形成爆炸。爆炸時(shí)能發(fā)生高溫。發(fā)生瓦斯爆炸后的隧道內(nèi)完全無氧，而充滿氮?dú)猓趸技耙谎趸細(xì)?。這些有害氣體很快傳到鄰近的隧道和工作面，來不及躲避的人員，都會(huì)中毒窒息，甚至死亡。3.瓦斯釋放的方式比滲出強(qiáng)烈，從煤層或巖層裂縫或孔洞中放出，噴出時(shí)間有長有短，通常有較大的響聲和壓力。滲出緩慢、均勻、不停地從煤層或巖層的暴露面的空隙中滲出，延續(xù)時(shí)間很久，有時(shí)帶有一種嘶音。此種方式釋放的瓦斯量為最大且不易被人發(fā)覺。噴出突出在短時(shí)間內(nèi)，從煤層或巖層中，突然猛烈地噴出大量瓦斯，噴出的時(shí)間能從幾分鐘到幾小時(shí)，噴出時(shí)常有巨大轟響，并夾有煤塊或巖石。地層中瓦斯主要通過襯砌本體的細(xì)微裂隙和施工縫等通道滲入隧道內(nèi)。瓦斯?jié)B入量不僅與煤層中瓦斯含量、壓差有關(guān)，而且與襯砌材料、接縫材料的滲透性質(zhì)有關(guān)，也與隧道內(nèi)空氣的流動(dòng)速度等因素有關(guān)。施工階段運(yùn)營階段瓦斯釋放方式4.防止瓦斯事故的措施

1)隧道穿過瓦斯溢出地段，應(yīng)預(yù)先確定瓦斯探測方法，并制訂瓦斯稀釋措施、防爆措施和緊急救援等措施。

2)在選擇瓦斯地區(qū)的施工方法時(shí)，要求各工序間距盡量短．盡快對瓦斯地段進(jìn)行襯砌封閉，并保證混凝土的密實(shí)性，以防瓦斯溢出。故盡量選擇分部少的施工方法，只要條件許可，應(yīng)盡可能采用全斷面開挖，或采用臺(tái)階法。

3)加強(qiáng)通風(fēng)是防止瓦斯爆炸最有效的辦法。把空氣中瓦斯?jié)舛却档奖舛纫韵碌?/5～1/10，排出洞外。

4)洞內(nèi)空氣中允許的瓦斯?jié)舛葢?yīng)控制在下述規(guī)定以內(nèi):①在洞內(nèi)總回風(fēng)風(fēng)流中小于0.75%；②從其他工作面進(jìn)來的風(fēng)流中小于0.5%；③在掘進(jìn)工作面為2%以下；④工作面裝藥爆破時(shí)在1%以下；⑤當(dāng)開挖工作面風(fēng)流中和電動(dòng)機(jī)附近20m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%時(shí)，必須停工、停機(jī)，撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理。開挖工作面內(nèi)，局部積聚的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2%時(shí)，在附近20m內(nèi)，也必須停止工作，切斷電源，進(jìn)行處理。因瓦斯?jié)舛瘸^規(guī)定而切斷電源的電氣設(shè)備，都必須在瓦斯?jié)舛冉档?%以下時(shí)，方可重新開動(dòng)。

5)如開挖進(jìn)入煤層，瓦斯排放量較大，使用一般的通風(fēng)手段難以稀釋到安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可使用超前周邊全封閉預(yù)注漿。在開挖前沿掌子面的整