隧道施工理念与技术讲座

隧道施工理念与技术讲座

二O-O年十二月

目录

一，隧道施工管理的基木理念...........................................2

二、隧道施工技术管理的主要内容.......................................5

三、隧道施工技术要点.................................................6

四、不良地质现象的处治................................................14

五、铁路隧道围岩基本分级.............................................20

六、监控量测..........................................................24

七、隧道地质超前预报的主要方法简介...................................25

隧道施工管理的基本理念

严格按验证或修正后的设计施工，密切关注围岩和支护的变化，依据监控

量测反馈的信息，按程序及时修正设计，真正实现全过程动态设计和信息化施工,

最大限度的发挥围岩的自支护能力和选择科学合理的人工支护形式及参数，以求

满足隧道功能，实现经济、安全、生态、环保之目的。我认为这就是隧道施工管

理的基本理念。

严格按两阶段设计施工是每个工程技术人员的责职和义务，但就隧道工程

师而言，仅严格按两阶段设计施工是不够全面与准确的、同时也肯定的说是不行

的。具原因：

1隧道工程是地下隐蔽工程的一种纵长形式的地下结构，它的全部内容和

过程都离不开“石头”“水”和“泥土工井都是在地下完成的。

2地质具有隐蔽性，复杂性和不可预见性，由于工程地质勘察手段的局限

性，特别是对深埋隧道地质钻孔等勘察手段代价较高，在两个阶段施工图中提供

的地质资料不可能完全准确的反映实际地质水文情况。

3在隧道开挖前就目前国内外勘察手段利技术来说要想获得高精度的地质

信息是困难的，而且在经济上也是办不到的。

所以两阶段施工图的设计只是隧道开挖前的一个预设计，它所提供的鬼岩

级别，支护形式及其参数仅是一个参考。同时我还要告诉大家在目前国内的隧道

设计很少是靠计算设计的，而通常都是依靠经验类比法出的图。

以现场开挖过程中监控量测所得数据重新评价隧道两阶段施工图对围岩的

判释及支护的结构的事前设计（即预设计），然后重新设计（即变更设计）符合

围岩动态的支护参数，再根据变更后的设计进行施工，这个过程称为信息化设计,

动态施工，由于该工作是在施工过程中完成的又称之为现场临床诊断式设计与施

To

简而言之：由于地质的“三性”和勘察手段的局限性，及经济，时间的不

允许，所以两阶段的施工图仅是一种预设计，只有通过监控量测的信息反馈，及

时按程序变更设计修正参数进行动态管理，使之实现隧道功能，经济、安全、生

态、环保之目的。

上述观点的理论依据是：

公路工程技术标准JTGB01—2003

公路隧道设计规范JTGDLO—2004

公路隧道施工技术规范JTG060—2009

公路工程地质勘察规范JTJF—98

锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086—2001

根据自己对隧道施工相关规范，文献资料的学习理解，结合本人40多年与

岩石、泥土、水、钢筋、水泥相伴，在地下工程中摸爬滚打，我深知岩石的复杂，

水的无情，泥砂的无奈，历尽艰险饱经风雨。我的体会是：

I、地质与水文是一门浅可用手摸到深又探不到底的神秘学科，要管好隧道

就必须具备基本的地质水文知识。学习理解掌握地质水文的自然规律并科学合理

的判释围岩，确定支护类型。

2、因为地质具有突变性所以隧道施工管理在某种意义上说不能唯书，不能

唯图，只能唯岩，只能唯水、要实事求是、科学合理。

3、隧道施工管理要道循“岩变我变”“水变我变”“地变我变”“时变我变”

的原则。

4、在不同地质水文的条件下隧道施工要遵循“三原则”和“三严格”的工

作方法。

a、三原则即探明一米，掘进一米的原则，岩变我变的原则。管超前，先排

水、短进尺、快支护、早封闭、勤量测，及时反馈，及时修正的原则。

b、三严格即严格管理、严格工艺、严格纪律。

5、隧道施工围岩越差，人工支护型式越复杂，利益空间越大当然施工风

险越高，要求隧道管理人员的业务能力越强，观念越新。

隧道施工管理可分：

经营管理、技术管理、现场管理、材料管理、设备管理。

1、经等管理：简单说，就是投个单价较好的标，找个实力强、人品好的

和合作队伍，营造一个宽松和谐良好的外部环境，签好这两个合同，取得好

的经济效益。

2、技术管理就是方案有创新，施工有依据，变更有理由，资料有内函。

3、现场管理，调度科学合理，处治快速果断，临建美观实用，洞口规范

漂亮，内外环保生态，进度稳中求快，质量内实外美，安全人本。

4、材料管理按业主指定的材料厂家采购，按图纸设计的型号，规格质量

施作，按规范要求去控制，按监理的规定去检验。

5、设备管理，按隧道施工的要求选型，其数量性能型号要完全满足施工

的需求，不能勉强，不能凑合，特别是斜井、竖井、地铁、通风井的施工更

应严格要求。

隧道施工技术管理的主要内容

一、审核校对图纸，赁核工程量提出质凝报告监理或业主。

二、交接导线水准点并进行独立贯通测量，确保测量成果准确无误特别

是长大隧道和结构复杂的隧道。

三、编制施工组织设计和单位工程，分项工程开工报告。

四、详细进行现场勘察，合理选择水源、电源，施工便道，火工产品仓

库、住房、办工、加工厂房、料场、混凝土搅拌站及其生活设施的并绘出平

面布置图报相关部门批准。

五、洞口工程施工管理，力求做到规范美观、环保、生态、排水顺畅、

隧道长、工期长、浅埋偏压，松散破碎的洞口宜及时施作明洞与洞门。

六、根据开挖羯露的掌子面地质情况和超前地质预报所收集的地质水文

信息，重新释判围岩并合理选择预支护类型和科学的开挖方法。

七、收集分析综合监控量测信息，验证两阶段施工图设计参数的合理性

与实用性，如有重大或原则差异按程序请求变更。

八、在开挖全这程密切关注地质水文异常，特别是在设计文件中有所提

示或开挖过程中有所发现异常现象，切记留心水的性质，水的来源，水的储

量，水的形态，水储运在什么的地层和水在隧道的出露部位及时制定相应的

防治方案。

九、在两阶段施工图中有所显示或在开挖过程中有所发现不良地质现象

的地段要预先制定应急预案和处治应对措施。

十、做好隧道内业资料的管理，力求规范及时、真实。

十一、隧道施工各专业技术人员配备要合理、齐全特别是隧道测量、试

验，现场管理工程师技术要精、能力要强的人担任。

隧道施工技术要点

一、刷坡

设计规范第7.1.2条规定隧道应遵循早进洞晚出洞的原则，不得大挖大刷,

确保边坡及仰坡稳定。

涮口开挖的原则是以尽量减少洞口刷坡，争取早进洞、晚出洞的原则。设计

图纸提出的开挖洞位置仅作参考。

我的理解是，边仰坡稳定，线型顺直，排水顺畅，生态环保，应根据围岩的

完整性和稳定性来决定刷坡面积与坡率，只要方便洞口施，，保证隧道中线，断

而和高程满足设计要求，因为中线、断面高层这三项是不可变的，其余均是可变

的。

二、护拱（导向墙）

设计规范规定，明洞要求伸入护拱至明暗交接处，故要求护拱的半径二洞身

半径+明洞厚度+预留变型量。

护拱不属永久工程的主体结构，它仅是隧道进洞时施作长管棚的一个牢固有

效的支点和防止仰坡之上活石下落的一个遮挡，是洞身开挖与隧道明洞或洞门二

衬之前洞口施工安全的一个临时防护。

我的理解是，放样要精准，预留量要合理（长管棚的定位要准确，成孔方位

和倾角要严控，送管压浆要旁站，护拱和长管棚的整体性要好），拱架与中线要

垂直，护拱与长管棚的连接要牢靠，整体性好。

三、超前支护

1、超前支护也称预支护，一般它不属于永久工程的主体结构，超前支护是

为自支护能力差的围岩开挖安全而设置的临时支护，它是人工支护的一种型式。

2、超前支护（预支护）它适应于进出洞地段，浅埋偏压的地形地貌，松散

破碎，节理发育层理杂乱，断层构造褶皱富水，易塌坍易滑落的不良地质地段和

己塌方冒顶的区间。或隧道穿越公路铁路、中小建筑物城镇村庄的有效方法。

高铁浅埋隧道复盖厚度值

围岩级别IIIIVV

双线隧道10m20m40m

3、超前支护（预支护）可分管棚、小导管、锚杆等，它与护拱（导向墙）

中的拱架，组合而成的预支护系统，它适用于酵道的进出洞口施工。

管棚可分为小管棚，中管棚、长管棚等

小导管分为单层小导管和双层小导管。

锚杆可分砂浆、中空、药卷、涨壳等锚杆

4、洞内外预加固通常采用小导管、锚杆、锚索进行压浆加固，增强岩体的

整体性，防止岩体坍塌与滑移，特殊地质水文情况进行局部桶式或全断面帷幕注

浆。

四、验证两阶段施工设计及参数的可行性

通过洞口边仰坡刷坡，洞身开挖，支护施工后的监控量测，验证围岩定级是

否准确，开挖方案是否可行，支护形式是否合理，预留变形量是否合适。上述设

计与参数适合者则按原设计与参数实施，不合适者则按程序变更或修正。

五、洞身开挖

1、开挖方式、开挖方法和开挖方案的选择依据的是围岩；

2、认知地质了解地质，掌握围岩的地质特征，与规律及对隧道施工的影响

范围与程度是释判围岩级别，选择开挖方法的前提，其目的是爱护围岩，保护围

岩，充分发挥围岩自稳能力与承载功能。

3、怎样了解隧址地质特征，及对隧道施工的范围与程度，获得相对准确有

效信息，指导施工。

a.两阶段施工设计文件中的描述和提示；

b.超前地质预报成果报告结论与建议

c.开挖掌子面地质素描和地表对应点及隧址域的地质填图或补勘。

d.超前地质预报成果报告中的结论与建议。

所幸的是像隧道这样的地下工程开挖面前方虽是未知数，但同时也是可再设

计的，这就给人们客观的评价围岩特性及预测开挖面前方力学状态提供了机会,

并进而对隧道结构进行重新设计，使之更符合实际情况成为可能。

综上所述，我们现在的两阶段隧道施工图中对围岩的划分严格说来，只是一

个预设计，其准确性就可想而知了。因此我们的开挖方式和方法就只能岩变我变

了。

六、初期支护

设计规范第8.1.2条规定，隧道衬砌要综合考虑地质条件，断面形状、支护

结构、施工条件等并应充分发挥围岩的自承能力，砌衬应有足够的强度和稳定性

保证隧道的安全使用。

隧道的初支与围岩组成的共同体是隧道承载的主体结构，由此可见，初支在

隧道施工的重要地位。锚杆、网喷、监控量测是隧道新奥法施工的三大要素，始

终贯穿初期支护的全过程.

1、锚杆

1）锚杆的三个效应

悬吊效应、加固效应和组合梁效应

2）锚杆的分类

普通砂浆锚杆，早强砂浆锚杆，真空注浆锚杆，胀壳锚杆，自进式真空注浆

预应力锚杆、药卷锚杆等。

按隧道部位分有系统锚杆，边墙锚杆锁脚锚阡等。

系统锚杆的功能主要分布在拱顶，其效应主要是悬吊受控，边墙和锁脚锚杆

主要是加固或组合梁效应，其功能是抗滑。

3）锚杆的施作

锚杆的施作，在两阶段施工图中均有详细设计，隧道施工规范中也有明确规

定，锚杆施作，要垂克丁岩面，往往在实际施作与锚杆施作理论存在有些差异，

但不管如何，我们做为一名隧道工程师一定要正确认识锚杆是隧道施工过程中维

护围岩稳定，保证施工安全的重要手段之一。施工完工后在一定程度上它还可以

作为永久工程支护结构的一部分发挥作用，因此如何保证和检查锚杆的施工质量

是极为重要的。

但从目前的施工状况来看，锚杆长度、根数不足，不配置垫板与背帽，砂浆

充填不密实，锚杆效应失真现象随处可见，造成以上现象的原因是多方面的，但

主要还是对锚杆在隧道施工中的作用认识不足，感受不深，从而就不能按照要求

施工，而且还缺乏有效的检测手段与控制。

锚杆喷射碎支护技术规范第1.0.3条明确规定：锚杆支护的设计与施工必须

做好工程的地质勘察工作，因地制宜正确有效地加固围岩，合理利用围岩的自承

能力。

第4.2.7条系统锚阡布置应遵守如下规定：

1、在隧道横断面上，锚杆应与岩体结构面成大角度布置，当主结构面不明

显时可与隧道周边轮廓垂直布置。

2、在岩石上锚杆宜呈菱形排列。

3、锚杆间距不宜大于锚杆长度的1/2,IV、V级围岩中的锚杆间距宜为

0.5~1.0m,并不得大于1.不rru

第4.1.10条规定：

1、隧道交岔点，断面变化处，洞轴线变化段等特殊部位均应加强支护结构。

2、对喷射碎难以保证粘结的光滑岩石，应以错杆或钢筋网喷射碎支护为主。

3、围岩较差的地段支护必须向较好围岩段适当延伸。

4、I、II、HI级围岩中的个别断层或不稳定块体应进行局部加固。

5、如遇岩溶应进行处理或局部加固。

6、对可能发生大为积，围岩失稳或对围岩提供较大支护力时，应采用预应

力锚杆加固。

第4.2.9条规定，局部锚杆的锚固体应位于稳定的锚固体内。

第7.1.4条规定，锚杆尾端的托板应紧贴面，未接触部位必须楔紧，锚杆体

露出岩面长度应小于喷射跄的厚度。

第10.1.7条规定，锚杆尾端及钢筋网等不得外露。

关于锚杆的有关规定在相关规范中还有很多规定，比如锚杆孔径要大于杆体

15mm,孔位偏移不大于设计5cm,锚杆长度不小于设计长度95%,黄土锚杆的

孔径不得小于60mm,且宜采用煤矿螺旋钻成孔，依据黄土隧道的特性拱顶系统

锚杆可适当放松，但边墙锚杆，特别是锁脚锚杆（锁口锚管）应加强，视围岩垂

直节理发育情况，因地制宜，适当增长锚杆（管）长度与数量。

锚杆的控制与抽检

①在按设锚杆时应有技术人员在现场监督。

②锚杆的材质、规格应符合设计要求。

③锚杆可采用锚杆检测仪检测，也可采用锚杆拉拔器直接拉拔，或其它机械

的破坏性拉拔，其抽检率为3%,且一次抽检不少于3根。

2、网喷

1）钢筋网片关键是搭接长度与焊接牢固的问题。

2）喷射碎主要是：

①厚度、强度满足设计要求。

②二密、围岩与喷射的碎密贴，喷射碎密实其中间不得有空洞。

③新规范要求喷射碎只能湿喷。

3）喷射碎的检测

①目测法；②标记法；③检测法

锚杆喷射磴支护技术规范第10.1.4条规定

1）喷层厚度可用凿孔法或其它方法检查。

2）每个断面的检查点应从拱部中线起每隔2〜3m设一个点，但一个断面上

拱部不应小于3个点，总计不应少于5个点。

3）合格条件为每个检查断面仝部检查孔喷射碎厚度60%,以上不应小于设

计厚度，最小值不应小于设计厚度的50%,同时检查孔处的平均厚度值不应小于

设计厚度。

第10.1.3条规定喷射碎抗压强度的验收应符合下列规定：

1）同批喷射碎的抗压强度应同批内标准试块的抗压强度代表值来评定。

2）每组试块的抗压强度的代表值为三个试块试验结果的平均值，当三个试

块强度中的最大值和最小值之与中间值之差超过中间值的15%时，可用中诃值

代表该组的强度。

当三个试块强度中的最大值和最小值之差均超过中间值的15%时，该组试块

不应作为强度评定的依据。

3、拱架

拱架是在人工支护的地段才设计的。

目前拱架施工中出现的问题往往在连接板和连续螺丝上，设计要求均是高强

度的，现不少施工队采用的是普通钢的，前者一般市场采购价约20〜25元一套，

后者一般的2〜3元一套，甚至发现有几角一套的，从多处隧道坍方现场来看，虽

初支破坏，拱架垮塌，但拱架未变形，只是因连接板处扭坏，螺杆断裂，至于型

钢以小代大，数量减少，非标代替正品等现象也均存在。

4、连接筋

主要是为增强拱架的稳定性和整体性而设计的，存在的问题是间距较大，数

量减少，特别是焊接不牢固，搭接长度不符合要求等。

总的一句话初支的关键是强调初支的整体性，特别是不良地质地段尢为重要。

十、防排水施工

防排水施工是隧道施工的重要组成部分，它关系到隧道的整体工程质量，安

全和使用寿命，特别是赋水地层，高寒山区的隧道尢为重要C

我们说防排水必须要分清两个概念，一个是施工中的防排水，一个是结构的

防排水，前者是确保施工安全的，后者是隧道运营环境所要求的。

隧道结构防排水问题是目前隧道行业内争论最多的问题，是以排为主还是以

堵为主，是以自防水为主还是以外防水为上，衬砌背后的地下水，要不要从隧道

内排出，隧道内的排水沟的作用是什么，这一系列的问题都还在专家学者的争论

之中。

在80年代以前，我国修建的所有地下工程含人员居住，存放重要物质与指

挥机关等特级防水工程，均是以碎自身防水性能和向衬砌背后注浆为主要的防水

方法的，80年代后防水板的出现，就基本上取消了衬砌背后注浆，被防水板取

代了。其负面效果，就是忽视了提高碎自身的防水功能，应该说在很多情况下是

防水板的出现惹的祸。

防水的一个基本原则，就是不容许地下水流进隧道二衬内，而应要从隧道二

衬背后流入中心排水管，再排出洞外，即要在隧道背后设置通畅的排水设施。

隧道设计规范第10.1.1条规定，隧道防排水应遵循防排截堵结合，因地制宜，

综合治理的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全，隧道防排

水设计应对地下水、地表水妥善处理，洞内外应形成一个完整畅通的排水系统。

具体流程是，通过防水板土工布，环向排水管一纵向排水管一横向排水管一

中央排水沟过虑一中央排水管一洞外水系。

现在存在的问题是，防水板搭接处焊接不牢实不密贴，防水板被电焊烧穿，

钢筋刺破，防水板铺挂松驰度不合适，环向与纵向不畅通，更为严重的是有的隧

道中央排水管采用的不是花管而是死管，所有洞内水都引流到了中央排水沟，而

无法进入中央排水管流入洞外，有的在施作中央排水管时不采取保护措施，睑流

入管内将其堵死，使整个隧道的仰拱成了一个储运水的地下水库，严重对隧道造

成内部结构的伤害，这种后果是极其严重而后怕的。

十一、预留预埋，即预留洞室和预埋杆件

隧道二衬前按设计准确预留预埋各类洞室和预埋各种杆件，它对充分发挥隧

道功能有着重要的意义。

1、预埋杆件

它是在二衬前或二衬中预埋在初支或二砌结陶中的各类金属或非金属杆，管、

线。如隧道内按装各种机械设备的紧固件，防雷电的环向接地线，电路的管线（含

高低压）监控、摄像通讯等管与线等。

2、预留洞室

预留洞室是指车行横洞、人行横洞、消防洞、设备洞下锚洞（铁路）避事洞、

救援洞、紧急停车带等，在二衬之前要按设计一一完成。

十二、二衬

自新奥法的施工理论传入我国以来，业内专家、学者对二衬就有两大争论至

今仍在延续之中。

1、二衬理论的争论，有的学者在其文献资料中明确提出，新奥法的理论就

是锚杆网喷监控三要素，由初期支护与围岩组成的承载共同体，它是承受与控制

约束围岩变形的主要受力结构，二次衬砌是作为受力的安全储备而设计的（如地

震等自然外力条件而设计）故施工规范中就明确规定，周边位移量要达到

0.2mm/b的条件下才容许二衬施工。

但也有人认为，二次衬砌同样与初支一样，同属受力结构甚至在设计文件中

明确提出，初支二衬与围岩共同承载。同时还有人认为，I、II、HI级围岩是安

全储备，IV、V、VI级围岩是共同受力体。

本人认为，凡属具有自支能力的围岩如I、II级部分三级围岩，完全可以由

简单的初支就可自承围岩的变形压力，二衬设计也只是30〜35cm的素碎，可视

二衬为安全储，但凡属人工支护的地质地段就不同了，如IV、V、VI级和部分三

级围岩，它自稳能力差，易坍方，初支护尽管如何加强，它仍不能控制约束围岩

的巨大变形产生的压力，二衬不但不是安全储备还应根据不同的地质、特征适应

加强与初支组成共同体共同承载，并不受周边位移0.2cm/b的约束，应尽快成环

封闭及时二衬。

2、二衬时间上的争论

凡持前者观点的人，二衬时间必须是初支周边位移量在稳定0.2mm/b的条件

下才能二衬。

持后者观点的人则主张二衬要紧跟及时，并以红头文件的形式硬性规定，不

论何种围岩是何种支护形式及初支的变形状态一律如此。

本人认为：凡属自支护施「的地层二衬可适当拉长后推，这样有利于方便施

工提高工作效率，并且也不会对安全质量造成影响。本人所施工隧道开挖初支儿

百上千米，再开始二衬的不泛其例，甚至有的洞室宽30〜40m高，40〜50m断面

几百上千平方的地下工程也有其例，现三公司施工的青海拉鸡山隧道就是一例。

但本人也认为并建议各位同仁，凡属人工支护的地层即不良地质地段及坍方

地段有条件的要及时紧跟二衬，没有条件的也要创造条件及时二衬，并要适当加

强，总的一句话还是岩变我变为好，否则后果不勘设想，比如兰渝、湘桂铁路、

灵山高速公路所施工的一些隧道就造成了重大损失。

3、二衬质量要内实外美，所谓内实则是“两密”即二衬与初支密贴，二衬

破密实且强度厚度满足设计要求，所谓外美即无蜂窝、麻石、不错台，无空洞等，

无裂纹不漏水。

十三、附属工程

附属工程虽不是主体工程结构，但它却是隧道功能发挥的重要组成部分，同

时也是隧道交工验收容易被发现纸漏而使交工时产生麻烦的地方，因此附属工程

不容忽视。附属工程除保证满足设计功能外，还应做到外观漂亮，如低高压电缆

槽边沟线型顺直，碎外、观无麻面、杂色、防火涂料涂刷均匀，明洞回填植被复

原好水系顺畅等等。

十四、交工

交工重点是内业资料一定要符合业主规定的规定。内业版本、填写格式符合

监理要求、并按监理程序签认，至业主与质量监督部门满意为止。

不良地质现象的处治

根据局目前隧道施工的区域地质的分布板块及其地质特征对己发生或可

能发生的不良地质现象，谈谈应对的处治对策。

一、瓦斯：

在山西境内从事地下工程施工遇到瓦斯的伤害不是没有可能的事，瓦斯

是由煤岩层和采空区发出的有害气体的总称，具主要成分是沼气、二氧化碳

这种混合气体达到一定的浓度并遇高温火花时，就会发生燃爆炸造成严重事

故灾害。

一）、瓦斯的性质

1、瓦斯本身是一种无色无味无嗅的气体，当与碳化氢或硫化氢混合在一

起时，则发出类似苹果的香味，瓦斯比空气轻因而常漂聚集在洞室的上半部。

2、瓦斯无毒，但当空气中瓦斯含量达到43%时氧化含量相对降低而使人

开始窒息，当浓度达到75%时氧气量就降到9%,短时间内就可以使人窒息死

亡。

3、瓦斯难溶于水，渗透性很强扩散性很快，能迅速从洞室周围地层中通

过岩层裂隙渗透到洞室中来。

4、瓦斯有燃烧性，当浓度小于5%时遇火会燃烧，火焰为蓝色到亮青色，

浓度大于16%时，不能直接燃烧如果引到新鲜空气中能缓慢燃烧。

5、瓦斯有爆炸性，当空气中瓦斯浓度在5%~16%时，遇火源便会爆炸,

会量在9.5%时其爆炸最为猛烈。

二）、瓦斯的发出形式

1、涌出，从煤层或岩层中均匀缓慢释放廷续时间长有时发出嘶嘶的声音。

2、喷出大量的瓦斯在压力的状态下从煤层裂隙中喷出，喷出时间有长短,

并伴有嘶嘶声或吹哨声，能在短时间里瓦斯会突然大量喷出造成爆炸或生命

窒息。

3突出：在较大压力状态下，在很短时间内瓦斯突然大量喷出，并随着

大量煤粉和岩快抛称之为瓦斯突出。瓦斯突出前都一般在些预兆，如发

出响声，地层压力增大，支撑被压变形，有臭味，酸味和酒味，坑壁被挤出

塌落，顶底板鼓起，煤质变得松散，颜色由亮变黑失掉光泽，同时洞内气温

度降低有时显发冷的感觉。

三）预防处治对.策

1、凡设计文件中标明碳质页岩、煤层、油气层等地层时应按瓦斯组织施

工，并事先制定瓦斯应急预案，建立专门的防爆机构和规章制度，确认瓦斯

探测方法及防爆稀释措施和紧急救援方案等。

2、应定点设置施瓦斯报警仪监测瓦斯浓度的变化情况.

3、专业瓦斯检测人员和隧道管理人员均应携带便携式瓦斯检测仪，随时

检测瓦斯浓度，特别要注意顶部及瓦斯容易聚集的部位。

4、当隧道内任一点的瓦斯浓度在通风状态下不大于0.3%时，允许采用

常规矿山法施工，进洞的大型内燃机械亦应悬挂便携式检测仪报警的报警点,

即为瓦斯浓度的（）.3%。

5、洞内瓦斯出量较大，在通风状态下瓦斯仍超过（）.3%时洞内施工必须

采用防爆设备，并自行《煤矿安全生产规范》的有关规定另行编写施组设计

报监理批评。

岩爆

在高地应力区岩层比较完整、坚硬、无水时出现岩爆现象是不足为奇的，

如青海拉脊山隧道的设计文件中就有所提示。

1、岩爆出现的前提条件有5个指标：

1）岩石的强度Rb280mpa

2）岩石中的原始初应力2（0.15-0.2）Rb.

3）围岩级别I【【级或HI级。

4）隧道埋深H250m

5）岩石干燥无水，呈脆性，节理基本不发育

2、岩爆的分级：

可分为I、II、III、IV级即轻微、中等、强烈、剧烈型

3、预防措施

1）短进尺、减小药量和减少爆破频率，控制光面爆破效果，以减少鬼岩

表层应力集中现象I、II级岩爆区一般进尺2~2.5m,全断面开挖一次形成。

2）在学子面和洞壁上喷水

3）施作超前钻孔解除或降低应力

4）及时支护，采用网喷支护以求达到以柔克刚的目的

5）对111、IV级岩爆区要加强支护，可采用格栅拱架加强支护，筑起一道

可靠防线以保人员和设备安全

三）岩溶（喀斯特）

岩溶是属可溶性岩层：包括碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等，如石灰岩、白

云岩、白云质灰岩、石膏等，受具有溶解能力的水的长期作用下产生的，如

广西柳南铁路，兴隆隧道沪昆高铁贵州段格冲隧道就属此种地层，

1、岩溶的地表特征

岩溶地层在地下是凭肉眼看不见的，但地表还是会有些迹象，可通过地

表的特征初步判断岩溶中存在的溶洞与暗河，其形状应有尽有

1）四周会水的洼地内发现有落水洞，漏斗或天然坚井存在

2）落水洞、漏斗呈带状的分布地段

3）地面塌陷和草木从生发及冬季冒气等地段

4）地表水消失或附近的出水点（泉眼）的地段

2、应根据设计文件有关资料进一步查明溶洞分布范围、类型、岩层的完

整稳定程度，充填物和地下水流情况等据以此确定施工方法，对尚在发育或

穿越暗河，水囊等地质条件极其复杂的岩溶区，应通过超前地质预报等勘察手

段查明情况，慎重选择施工方案

当隧道穿过可溶性岩层时常遇到大小不等，部位不同，充填物及充填程度

各异，含水量不一的溶洞，不管溶洞处于隧道什么部位，它们都全给隧道施工带

来一定的困难.

1）溶洞位于隧道的底部充填深，充填物很松软隧道基底难以处理（广西南

柳铁路兴隆隧道）

2）溶洞位于隧道顶部，围岩容易坍塌,洞穴处理困难施工安全难以，呆证

（广西南柳铁路兴隆隧道）

3）溶洞岩质破水常有坍方,有时遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥沙随水

大量涌入隧道（大丽铁路禾洛山隧道）

4）有时遇到填满饱含水分的充填物，隧道挖至该充填物的边缘时，含水

充填物不断涌入隧道内难以遏至止，结果地表开裂下沉山体压力骤然增大（陕

西安毛高速米溪梁隧道）

3、岩溶地段的处治措施

I）引排水

㈠遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵，应在查明水源流向及其隧道

位置的关系后用喑管、涵洞、小桥等设施，泊泄水流或开凿泄水洞将水排出

洞外

㈡当岩溶水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，应在适池距离处开

凿引水斜洞或引水槽将水位降至到隧道底标高以下，再进行引排，当隧道设

有平行导坑时可将水从平行导坑排出

2）填堵

㈠对以停止发育跨径较小无水的溶洞可根据其与隧道相交的位置及其充

填情况，采用混凝土浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，或加深边墙基础，

加固隧道底部

㈡当隧道拱顶部有空溶洞时可视溶洞的破碎程度在溶洞顶部采用锚杆加

固并采用加设隧道护拱及拱顶回填的办法处治

3）跨越

㈠当溶洞较大较深时不宜采用堵填封闭的办法或充填物松软不能承载结

构时可采用梁、拱跨越的梁端或拱座应置于稳固可靠的岩层上，必要时灌筑

混凝土加固，遇特大溶时可采用明洞结构形式㈡当溶洞很大，地质情况复

杂时，隧道衬砌采月拉杆拱，边墙梁结构，有条件时可采用锚索对溶洞与隧

道连接处进行同固，锚索应为全长未胶结的自由受力锚索

4）绕行

在溶洞区施工个别溶洞处置耗时且十分困难时，可采取迂回导坑绕过溶

洞，继续进行前方施工，并同时处置溶洞以节省时间加快进度

岩溶地层的隧道施工除隧道的工程质量与安全外还有一点非常重要，即

防止因开挖隧道破块区域水系，影响村民生产生活用水造成社会影响。

四、塌方

1、塌方一般由地质差断面大和施工不当等原因引起的

1）断层带及楔形部位塌方

2）主洞与辅助坑道联接处塌方

3）浅埋段特别是沿河傍山浅埋偏压地段，沟谷凹地丘陵浅埋

4）开挖方法和爆破药量不当以及工序不紧凑等引起的坍方

5）洞身支护不合理引起的坍方

6）洞口刷坡过高和地表水处理不当引起坍方

7）其它原因引起的坍方（兰渝高铁某某隧道和某某隧道0

2、塌方规模等级的划分

1）按塌体的体积分

小型V300H?中型300~1000m3

大型l（）（）（）-5（）0（）m3特大型＞5000m3

3^塌方的部位与对策

1）小塌方多发生在岩石局部破碎或存在断层破碎带，尤其是挤压破碎带

软弱夹层赋水地段

对策是首先加固塌体两端洞身利用塌腔基本稳定状态抓紧时间采用喷锚

技术加固塌腔面并月长锚杆将其与非塌腔锚固，必要时架设临时支撑将钢架

混凝土壳体支牢通过预留孔向塌腔分层注入1m厚混凝土护拱和1m以上的轻

质缓冲层，再加强二衬

2）大塌方多发生在土质隧道或土夹石隧道或大断层，巨型构造，古滑坡

体，且富水地质，采空区，大溶洞等

其原因地质发育期的地层地震影响，地下水的软化作用影响人类作用因

素的激发，围岩变形过大，支护刚度不够，二衬不及时，仰拱封闭成环海后

及其它原因等。

对策，当塌方规模很大时塌渣体完全堵死洞身的情况下，宜采用先护后

挖的方法，在查清塌穴规模和穴顶位置后可采用管棚法或注浆固结法，稳固

围岩体和渣体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除渣体，并及时

二衬且宜加强

塌方冒顶在清渣前在视地表人员居住与建筑物的具体情况而制定洞穴的

处治方案，一般宜洞内二衬通过后，再进行叵填，但在处理过程中一定要设

置警介线并做好防雨水流入洞内的处理

关键两点：（1）措施要避免盲目性（2）措施的及时性

五、黄土隧道

在陕甘晋冀蒙的广大地区，因洪、冲、风积成因形成了广袤的黄土嫄，

梁、酣、黄土具有豆直节理在相当长的时间内保持高耸的直立陡壁，黄土大

多具有垂直的沟孔，地表水容易渗透到底部，因此黄土高原的地下水一般都

埋藏较深。

无论是Q1Q2的新老黄土都具有多孔性湿陷性遇水易软化易塌坍的特性

黄土隧道垂直节理的存在是导致隧道拱顶坍塌的关键因素（施规16.33）

节理在坑道顶部时，极易产生坍顶，如果位于侧壁，则易出现侧壁掉土片帮，

施工中若处理不当常会引起较大的坍塌

隧道超前锚管：锁口锚管均宜采用煤矿螺旋钻干钻成孔，锚杆早强材料

采用药包式锚杆等

黄土隧道最忌水进入洞内，无论地表水的渗入和施工用水的慢流，均应

加强管理

对策是管超前短进尺、早支护、勤量测

如发现节理呈张性，要即时排除后方可在掌子面施工

铁路隧道围岩基本分级

一、围岩基本分级

分级因素及其确定方法应符合下列规定：

1、围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定；

2、岩石坚硬程度和岩体完整程度，应采用定性划分和定量指标两种方法综

合确定。

岩石坚硬程度可按表7-1划分。

表1-1岩石坚硬程度的划分

单轴饱和抗压强

岩石类别代表性岩石

度Rc(Mpa)

未风化或微风化的花岗岩、片麻

极硬岩Rc>60岩、闪长岩、石英岩、硅质灰岩、钙

质胶结的砂岩或砾岩等

硬质岩弱风化的极硬岩；未风化或微风化

的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云

硬岩30<RcW60

岩、灰岩、钙质胶结的砂岩、结晶颗

粒较粗的岩浆岩等

强风化的极硬岩；弱风化的硬岩；

未风化或微风化的云母片岩、千枚

较软岩15VRcW3O

岩、砂质泥岩、钙泥质胶结的粉砂岩

和砾岩、泥灰岩、泥岩、凝灰岩等

软质岩强风化的极硬岩；弱风化至强风化

的硬岩；弱风化的较软岩和未风化或

软岩5<R^15

C微风化的泥质岩类；泥岩、煤、泥质

胶结的砂岩和砾岩等

极软岩Rc<5全风化的各类岩石和成岩作用差

的岩石

岩体完整程度可按表1-1戈IJ分。

围岩基本分级可按表1-2确定。

表1・2岩体完整程度的划分

岩体完整性指

完整程度结构面特征结构类型

数(Ky)

结构面1〜2组，以构造型节理或层面为巨块状

完整K>0.75

主，密闭型整体结构y

结构面2~3组，以构造型节理、层面为主，

较完整裂隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填块状结构0.75^Ky>0.55

物

结构面一般为3组，以节理及节风化裂隙层状结构，块

较破碎为主，在断层附近受构造影响较大，裂隙以石、碎石状结0.552Ky>0.35

微张型和张开型为主，多有充填物构

结构面大于3组，多以风化型裂隙为主，

碎石角砾状

破碎在断层附近受构造作用影响大，裂缝宽度以0.352Ky>0.15

结构

张开型为主，多有充填物

结构而杂乱无序，在断层附近受断层作用

极破碎影响大，宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充散体状结构KyW0.15

填，充填物厚度大

表1-3围岩基本分级

围岩弹性纵

级别岩体特征土体特征

波速度(km/s)

I极硬岩，岩体较完整—>4.5

极硬岩，岩体较完整；硬岩，

II—3.5〜4.5

岩体完整

极硬岩，岩体较破碎；硬岩

III或软硬岩互层，岩体较完整；—2.56~4.0

较软岩，岩体完整

极硬岩，岩体破碎；硬岩，具压密或成岩作用的黏性

IV岩体较破碎或破碎；较软岩或土、粉土及砂类土，一般钙质、1.5-3.()

软硬岩互层，且以软岩为主，铁质胶结的粗角砾土、粗圆砾

岩体较完整或较破碎；软岩，土、碎石土、卵石土、大块石

岩体完整或较完整土，黄土（Q1、Q2）

软岩，岩体破碎至极破碎；

V全部极软岩及全部破碎岩（包1.0-2.0

括受构造影响严重的破碎带）

受构造影响很严重呈碎石、<1.0（饱和状

VI

角砾及粉末、泥土状的断层带态的土V1.5）

二、隧道围岩分级修正

2.2隧道围岩级别的修正应符合下列规定:

1、围岩级别应在围岩基本分级的基础上，结合隧道工程的特点，考虑地下

水状态、初始地应力状态等必要的因素进行修正。

2、地下水状态的分级宜按表7.2-1确定。

表2.2-1地下水状态的分级

级别状态渗水量[L/(min-l()n)]

I干燥或湿润<10

II偶有渗水10-25

III经常渗水25~125

围岩级别的判释

根据中华人民共和国国家标准GB50086-2001锚杆喷射碎支护技术规范

第3.02条规定，围岩级别的划分应根据围岩的坚硬性，岩体的完整性，结构面

的特征，地下水和地应力状况等因素，综合确定野外判释通常是一看完整，二看

结构，三看水。看水要一看形态，二看出露部位，三看出水点的岩性。

公路隧道设计规范1.0.7条指出，由于岩土材料特性和力学特性非常复杂，

要想用解析手段预测隧道等地下结构物的力学动态，就必须建立精度很高的本构

关系式，然而本构关系式越复杂，所含的力学参数就越多，而这些参数不管是采

用室内试验还是现场测试都是非常困难的，由于岩土的非连续介质特性，即使通

过一些先进的手段测得这些参数其解析结果与实际状态往往也有•较大差异，显然

将通常的结构分析方法应用于地下岩土结构工程是不宜的。

4、开挖方式分：人力开挖、机械开挖、钻爆开挖、沉管法、盾构法等。

1）人力开挖适应于超浅埋的粘土、亚粘土、砂土、亚砂土、新黄土Q1-4

人工填土等松散地层流砂地段。

2）机械开挖：适应于新老黄土（钙质结核除外）及松散破碎的地层。

3）钻爆法可挖适应于除人力机械开挖的各类地层及钙质结核的老黄土，其

钻法不一一说了。

5、开挖方法

1）全断面开挖，适应于I、II、HI级围岩

2）台阶法开挖适应于部分Ill、IV级围岩

3）分部开挖适应于V、VI级围岩

4）环形开挖留核的土法适应于V、VI级围岩，破碎松散地段。

5）CRD法（中隔壁法）和CD法适应松散泥土破碎、稳定性差的地层。

6）双侧壁导坑法应用于浅埋偏压，也称眼镜工法。

6、光面爆破，适应了I、II、IH、部分IV级围岩，属钻爆法的一种。

光面爆破是提高T效，保证质量与安全，降低成本，增加效益的重要途径.

要真正掌握光爆技术并取得好的成果，我建议：

a.隧道工程师要学点简易地质知识，要懂得点地质结构和地质力学。

b.隧道工程师要学点钻爆知识，要懂得一些火工产品的基本特性和一般操

作常识。

c.隧道工程师要认真编写光面爆设计书，并对施工队进行安全技术交底，

由测量工程师按设计放样，爆破员和安仝员按设计实施。

d.隧道工程师要一定懂得钻爆施工的安全爆破规程，并严格执行一炮三检

制度。

光面爆破的效果评定；

循环进尺大于3m,月进尺大于150m,超欠挖在容许范围内，半孔率大于

80%（围岩不同半孔率不同）

监控量测

监控量测是新奥法施工三大要素的重要组成部分，是隧道施工动态设计、信

息化施工的重要依据，同时也是验证设计参数的重要手段。

隧道设计规定指出通过对围岩和支护的量测监控来指导隧道和地下工程设

计，施工的方法和原则。

开挖与支护过程中遇到不良地质水文现象及其它异常情况更应加大监控频

率和力度，准确及时真实的将监控量测信息反馈给监理设计业主为指导设计与施

工提供可靠依据。

监控量测的意义和技术，几年来我们虽看很大程度的提高，但也曾看过很多

教训，使项目付出了很多代价和昂贵的学费，如XX隧道就是在洞口段开挖时地

形地埋位置处于浅埋、赋水互层，泥质充填结构破碎的地质条件和水文条件，其

特点是拱顶沉降地表下沉，周边位移速率加快，变形量过大，当初虽取值均是按

设计值取的，但在刷坡时，没有注意其特征，进洞时也忽视了监控量测的质量，

任其变形自由发展洞身开挖165m时，才真正发现变形严重。造成初支重新折换

的严重后果。

严重影响隧道质量与安全造成二衬台车装组好了推不进洞内，要切除一环二

衬钢筋才能进入洞内。二衬厚度被侵，有的局部地段二衬全侵后还欠17cm,初

支开裂有的超过了3cm,险象环生无法再继续施工被迫停止掌子开挖而进行处理,

局部拆拱，扩洞或仰封闭成环，再紧跟二衬，该项目为此付出了沉重的代价

我建议大家三点：

1）建议提高监控量测工作意义的认识，极积主动认真的去做好监控量则工

作，向工程负责为自己负责。

2）在开挖与支护过程中，发现有异常现像，掌子面地质水文有变化，支初

段开裂变形更应该做好其工作，决不能为应付监理，业主做假资料，我讲的案例

出现如此重大的后果，但可笑的是其监控量测的资料全部合格，并多人签字认可，

我建议至少在不良地质及变形异常的地段要认真严谨，负责地去收集收据并及时

反馈。不要给或少给工程带来损失和自己带来伤害。

3）建议更进步提高监控量测技术水平，尤其是传统地质法及超深钻孔法的

水平。

隧道地质超前预报的主要方法简