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【摘要】：不良地质条件就是指由各种地质作用和工程施工而造成的不良工程地质情况的总称。不良地质与地质灾害不同，地质灾害是指以地质应力为主要原因引起的造成人类生命财产损失，或使人类赖以生存和发展的环境、资源发生严重破坏的现象或过程。
【关键词】：复杂地质 隧道 施工技术 岩层
中图分类号：TU74文献标识码： A
前言
隧道施工中不良地质条件主要有隧道洞口段、黄土地层、膨胀土地层、溶洞、岩爆、断层、涌水、塌方、松散地层、流沙地层、高地温地层、瓦斯地层、偏压地层等。在不良地质条件进行隧道施工，如果开挖、支护处理不当，极易引起安全、质量和工期等方面的严重事故。一般说来，不良地质条件是造成地下工程失事的一个重要原因，但并不意味着凡是不良地质条件的地下工程施工都一定会出工程事故。恰恰相反，更多的工程实践证明，如果施工方法科学合理，能安全而高质地通过不良地质地段。
1、施工原则
不良地质地段隧道施工中，要制定完整的地质预测、预报预案，做好技术、物资、人力和财力的储备，根据预报结果及时调整施工方案，加强施工过程中的量测工作，及时反馈量测结果以调整施工方法。不良地质隧道施工过程中最主要的是选择合理的施工方法，而合理的施工方法的选择又取决于施工条件、围岩条件、隧道断面积、隧道埋深、工期和环境条件等因素。
因此在施工过程中必须遵守以下基本原则[1]。
(1)广泛应用新奥法，容许围岩有适度变形，充分发挥围岩自身的承载力，合理地确定支护结构的类型和时机。
(2)特殊地质和不良地质地段隧道施工前，应采用超前地质预报，及时准确地进行量测监控，以指导施工和设计。
(3)在施工过程中，必须建立设计、施工检验、地质预测、量测反馈、修正设计一体化的施工管理系统。
2、开挖方法
隧道开挖方法有钻爆开挖法、岩石隧道掘进机法、盾构法等。
2.1 钻爆开挖法
钻爆法是隧道工程施工过程中通过钻眼、爆破、出渣而形成结构空间的一种开挖方法，是目前修建山岭隧道的最通行的方法。按开挖分部情况分为全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁开挖法。
钻爆开挖的施工要点：在有可能的条件下，应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法。为保证二次衬砌的施工质量和整体性，在任何情况下，都应该采取先墙后拱的施工顺序。
钻爆法的优点：
（1）适用于各种地质条件和地下水条件；
（2）具有适合各种断面形式（单线、双线及多线、车站等）和变化断面（过渡段、多断面等）的高度灵活性；
（3）通过分部开挖和辅助工法，可以有效地控制地表下沉和坍塌；
（4）与盾构法比较，在较短的开挖地段使用，也很经济；
（5）与掘进机法比较，对围岩匀质性质无要求；
（6）与明挖法比较，可以较大地减少对地面交通和商业活动的影响，避免大量的拆迁；（7）从综合效益观点看，是较经济的一种开挖方法。
钻爆法施工原则：
（1）务必保护围岩原有特性，减少破坏和扰动；
（2）为了充分发挥围岩自身的承载作用，应允许围岩有控制的变形；
（3）合理决定支护结构的类型、支护结构参与工作的时间、底部封闭时间、一次掘进长度等；
（4）进行实地测量监控，及时提出可靠数量的量测信息，以指导施工和设计；
（5）建立设计→施工检验→地质预测→量测反馈→修正设计的一体化施工管理系统，以不断提高和完善施工技术；
（6）在选择支护手段时，应选择能大面积牢固与围岩紧密接触的、能及时施设和应变能力强的支护手段。
2.3岩石隧道掘进机法
岩石隧道掘进机法(Tunnel Boring Machine，TBM)是利用岩石隧道掘进机在岩石地层中开挖隧道的一种施工方法。利用刀具将隧道整个断面切削成型，在掘进的同时，还兼有出渣及自动推进的功能。
岩石隧道掘进机法对隧道的工程条件有十分苛刻的要求，实际中应充分地论证，在技术和经济上合理方可采用。
2.3盾构法
盾构法是一种主要应用于软土、流沙、淤泥等特殊地层的施工方法。其基本原理是利用被称为盾构的一件有形的钢质组件，沿隧道设计轴线开挖土体并向前推进，盾构能支撑围岩以及保证作业人员和机械设备的安全，同时还能防止地下水或流沙的侵入。
3、支护方法
隧道开挖后，为有效地适应和控制围岩的变形，增强围岩的稳定性，保证施工安全，同时为确保运营过程中的稳定性和耐久性，均须进行相应的支护。不良地质条件下隧道一经开挖暴露后应及时施作初期支护，充分利用围岩的自稳能力，提高围岩与支护的共同作用。当隧道逐渐稳定后，适时进行二次支护以保证隧道的永久稳定和安全。初期支护与二次支护构成隧道的复合式支护。
(1)钢拱架。工程上采用的型钢钢拱架有工字形钢、H形钢、槽钢、U形钢、钢管及钢轨等材料。但是这类钢架较重，架设困难，特别是采用全断面法开挖时，拱部难以架设，且在施工现场也不便于加工制作。另外，钢架与喷射混凝土结合不良，黏性力较小，在与围岩的接触面上因难以保证喷射混凝土充填密实，因而影响其整体性，故目前现场只有十分必要时才使用[2]。
(2)管棚支护。管棚支护又称钢管支护，在管内灌注水泥砂浆，钢管支护的强度与水泥砂浆强度成正比。如强度不够，则可以在钢管中在安设螺旋状钢筋。由于支护本身能有一定的变形能释放围岩压力，使支撑强度得到进一步加强。按钢管的长度分为长管棚和短管棚，主要用于非黏性砂土层和穿过长度较大断层破碎带及岩溶等地质缺陷地段，或需严格控制地层沉降的浅埋隧道，常与注浆法结合使用，称为注浆管棚法。
(3)插钎支护。插钎法是以钢钎或短钢轨(一端锻头)用风锤或人力沿最前一排支撑上向工作面内打人(稍向上斜)，支撑顶部及两侧与围岩间应以填塞密实。扩大部分的插钎可沿已架好的最前一排扇形支撑的外缘平行洞轴线打入，也可以由上导洞内垂直洞轴线向两侧打人，逐步扩大。该方法适于粒径较大的石块或碎石堆地层。
(4)锚杆支护。锚杆支护是紧靠掘进掌子面沿洞轴线(稍向外偏斜)向前方钻一到二排孔，安装灌浆锚杆。适用于各种软弱破碎围岩，具有良好的悬挂、组合梁和承载拱效果。
(5)钢盾板支护。钢盾板支护是利用千斤顶水平推进钢盾板，一边在盾板前部的掩护下进行开挖，一边利用盾板的尾部作为衬砌的外模来浇筑混凝土。
灌浆是在不良地质地层中开挖隧洞的重要加固手段，可加固松散围岩和止水，使围岩稳定，依据工作面不同可分为洞内灌浆(从开挖掌子面钻孔灌浆)和洞外灌浆(从地表或旁洞钻孔灌浆)两种。
(6)工作面锚索支护。工作面锚索支护是从工作面向前方钻孔，安设预应力锚索，张拉锁口后，即对围岩产生支护力。该方法是一种柔性支护，支护力的大小可以根据围岩的情况进行调整。当常规支护效果不好，或围岩十分松散破碎，还必须通过掌子面加固时，可采用该方法。
(7)辅助导洞超前锚索支护。辅助导洞超前锚索支护是沿隧洞横断面上开挖辅助导洞，从导洞内预先安设各种形式的锚杆和预应力锚索，以加固围岩。该方法适应于断面较大的洞室的施工。
4、施工安全管理
4.1超前地质预报
地质风险是隧道的最大风险源。由于钻孔是点状信息，隧道开挖需要的是线状信息，加上勘探实施比较困难，以及地层的复杂多变性，详勘地质报告与实际地层不可避免存在一定偏差。因此要把超前地质预报作为风险控制的一道必经工序，按“有疑必探、无疑也探、先探后挖”的原则实施，采取长短结合、物探钻探结合等预报手段，为工方案制定提供依据，确保探明地质，有的放矢，取得良好成效。
4.2施工安全管理综合措施
复杂地质条件下隧道在不良地质段施工，如事先无针对性措施或处置不当，极易发生涌水、坍塌甚至造成灾难性事故。隧道施工方要认真贯彻“安全高于一切、质量同于生命、防患胜于补救、责任重于泰山”的指导思想，坚持“预防为主、超前控制、从严排查、彻底治理”的基本原则，开展施工安全管理。主要措施如下：
(1)建立建设单位、驻地办、施工单位3级安全生产监管机构，建立和完善隧道安令生产规章制度，实行安全一票否决制，全面落实安全生产责任制。
(2)实行施工组织设计安全专项方案审查制度，强化隧道施工安全技术保障措施，确保施工方案万无一失。如开展重大风险源识别和告之制度，加强超前地质预报，建立进出隧道门禁系统、隧道内作业面远程监控系统、隧道施工预警系统等综合措施[3]。
(3)编制应急预案系统，分阶段组织演练。根据复杂地质条件下隧道施工特点和风险点，由建设单位牵头编制《应急救援联动总预案》，对应急安全管理的方针政策、组织机构、联动原则、预案编制、应急行动程序和应急响应者的责任及义务做了明确规定；由各施工单位编制突涌水、坍塌、初期支护异常变形、爆破、火灾、防台抗台等专项應急救援预案；形成一套完整有效的应急救援预案体系。
结语
综上所述，我国地大物博，地形条件复杂，复杂地质条件下隧道工程的施工技术及安全管理，对我国交通运输安全具有重要的意义。因此在复杂地质条件下施工，必须要全面的分析地质条件，选择相应的施工技术，并且要提高安全管理意识，从而保障隧道工程施工质量和效益的统一。
参考文献：
[1]潘海泽.隧道工程地下水水害防治和评价体系研究[D].科技资讯，2010 (03)
[2]张同波.李翠翠.复杂地质条件下地下工程施工技术的研究与应用[J].施工技术，2009 (01)
[3]朱品安.复杂地质条件下浅埋隧洞开挖施工技术[J].科技资讯，2008 (05)
【关键词】：复杂地质 隧道 施工技术 岩层
中图分类号：TU74文献标识码： A
前言
隧道施工中不良地质条件主要有隧道洞口段、黄土地层、膨胀土地层、溶洞、岩爆、断层、涌水、塌方、松散地层、流沙地层、高地温地层、瓦斯地层、偏压地层等。在不良地质条件进行隧道施工，如果开挖、支护处理不当，极易引起安全、质量和工期等方面的严重事故。一般说来，不良地质条件是造成地下工程失事的一个重要原因，但并不意味着凡是不良地质条件的地下工程施工都一定会出工程事故。恰恰相反，更多的工程实践证明，如果施工方法科学合理，能安全而高质地通过不良地质地段。
1、施工原则
不良地质地段隧道施工中，要制定完整的地质预测、预报预案，做好技术、物资、人力和财力的储备，根据预报结果及时调整施工方案，加强施工过程中的量测工作，及时反馈量测结果以调整施工方法。不良地质隧道施工过程中最主要的是选择合理的施工方法，而合理的施工方法的选择又取决于施工条件、围岩条件、隧道断面积、隧道埋深、工期和环境条件等因素。
因此在施工过程中必须遵守以下基本原则[1]。
(1)广泛应用新奥法，容许围岩有适度变形，充分发挥围岩自身的承载力，合理地确定支护结构的类型和时机。
(2)特殊地质和不良地质地段隧道施工前，应采用超前地质预报，及时准确地进行量测监控，以指导施工和设计。
(3)在施工过程中，必须建立设计、施工检验、地质预测、量测反馈、修正设计一体化的施工管理系统。
2、开挖方法
隧道开挖方法有钻爆开挖法、岩石隧道掘进机法、盾构法等。
2.1 钻爆开挖法
钻爆法是隧道工程施工过程中通过钻眼、爆破、出渣而形成结构空间的一种开挖方法，是目前修建山岭隧道的最通行的方法。按开挖分部情况分为全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁开挖法。
钻爆开挖的施工要点：在有可能的条件下，应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法。为保证二次衬砌的施工质量和整体性，在任何情况下，都应该采取先墙后拱的施工顺序。
钻爆法的优点：
（1）适用于各种地质条件和地下水条件；
（2）具有适合各种断面形式（单线、双线及多线、车站等）和变化断面（过渡段、多断面等）的高度灵活性；
（3）通过分部开挖和辅助工法，可以有效地控制地表下沉和坍塌；
（4）与盾构法比较，在较短的开挖地段使用，也很经济；
（5）与掘进机法比较，对围岩匀质性质无要求；
（6）与明挖法比较，可以较大地减少对地面交通和商业活动的影响，避免大量的拆迁；（7）从综合效益观点看，是较经济的一种开挖方法。
钻爆法施工原则：
（1）务必保护围岩原有特性，减少破坏和扰动；
（2）为了充分发挥围岩自身的承载作用，应允许围岩有控制的变形；
（3）合理决定支护结构的类型、支护结构参与工作的时间、底部封闭时间、一次掘进长度等；
（4）进行实地测量监控，及时提出可靠数量的量测信息，以指导施工和设计；
（5）建立设计→施工检验→地质预测→量测反馈→修正设计的一体化施工管理系统，以不断提高和完善施工技术；
（6）在选择支护手段时，应选择能大面积牢固与围岩紧密接触的、能及时施设和应变能力强的支护手段。
2.3岩石隧道掘进机法
岩石隧道掘进机法(Tunnel Boring Machine，TBM)是利用岩石隧道掘进机在岩石地层中开挖隧道的一种施工方法。利用刀具将隧道整个断面切削成型，在掘进的同时，还兼有出渣及自动推进的功能。
岩石隧道掘进机法对隧道的工程条件有十分苛刻的要求，实际中应充分地论证，在技术和经济上合理方可采用。
2.3盾构法
盾构法是一种主要应用于软土、流沙、淤泥等特殊地层的施工方法。其基本原理是利用被称为盾构的一件有形的钢质组件，沿隧道设计轴线开挖土体并向前推进，盾构能支撑围岩以及保证作业人员和机械设备的安全，同时还能防止地下水或流沙的侵入。
3、支护方法
隧道开挖后，为有效地适应和控制围岩的变形，增强围岩的稳定性，保证施工安全，同时为确保运营过程中的稳定性和耐久性，均须进行相应的支护。不良地质条件下隧道一经开挖暴露后应及时施作初期支护，充分利用围岩的自稳能力，提高围岩与支护的共同作用。当隧道逐渐稳定后，适时进行二次支护以保证隧道的永久稳定和安全。初期支护与二次支护构成隧道的复合式支护。
(1)钢拱架。工程上采用的型钢钢拱架有工字形钢、H形钢、槽钢、U形钢、钢管及钢轨等材料。但是这类钢架较重，架设困难，特别是采用全断面法开挖时，拱部难以架设，且在施工现场也不便于加工制作。另外，钢架与喷射混凝土结合不良，黏性力较小，在与围岩的接触面上因难以保证喷射混凝土充填密实，因而影响其整体性，故目前现场只有十分必要时才使用[2]。
(2)管棚支护。管棚支护又称钢管支护，在管内灌注水泥砂浆，钢管支护的强度与水泥砂浆强度成正比。如强度不够，则可以在钢管中在安设螺旋状钢筋。由于支护本身能有一定的变形能释放围岩压力，使支撑强度得到进一步加强。按钢管的长度分为长管棚和短管棚，主要用于非黏性砂土层和穿过长度较大断层破碎带及岩溶等地质缺陷地段，或需严格控制地层沉降的浅埋隧道，常与注浆法结合使用，称为注浆管棚法。
(3)插钎支护。插钎法是以钢钎或短钢轨(一端锻头)用风锤或人力沿最前一排支撑上向工作面内打人(稍向上斜)，支撑顶部及两侧与围岩间应以填塞密实。扩大部分的插钎可沿已架好的最前一排扇形支撑的外缘平行洞轴线打入，也可以由上导洞内垂直洞轴线向两侧打人，逐步扩大。该方法适于粒径较大的石块或碎石堆地层。
(4)锚杆支护。锚杆支护是紧靠掘进掌子面沿洞轴线(稍向外偏斜)向前方钻一到二排孔，安装灌浆锚杆。适用于各种软弱破碎围岩，具有良好的悬挂、组合梁和承载拱效果。
(5)钢盾板支护。钢盾板支护是利用千斤顶水平推进钢盾板，一边在盾板前部的掩护下进行开挖，一边利用盾板的尾部作为衬砌的外模来浇筑混凝土。
灌浆是在不良地质地层中开挖隧洞的重要加固手段，可加固松散围岩和止水，使围岩稳定，依据工作面不同可分为洞内灌浆(从开挖掌子面钻孔灌浆)和洞外灌浆(从地表或旁洞钻孔灌浆)两种。
(6)工作面锚索支护。工作面锚索支护是从工作面向前方钻孔，安设预应力锚索，张拉锁口后，即对围岩产生支护力。该方法是一种柔性支护，支护力的大小可以根据围岩的情况进行调整。当常规支护效果不好，或围岩十分松散破碎，还必须通过掌子面加固时，可采用该方法。
(7)辅助导洞超前锚索支护。辅助导洞超前锚索支护是沿隧洞横断面上开挖辅助导洞，从导洞内预先安设各种形式的锚杆和预应力锚索，以加固围岩。该方法适应于断面较大的洞室的施工。
4、施工安全管理
4.1超前地质预报
地质风险是隧道的最大风险源。由于钻孔是点状信息，隧道开挖需要的是线状信息，加上勘探实施比较困难，以及地层的复杂多变性，详勘地质报告与实际地层不可避免存在一定偏差。因此要把超前地质预报作为风险控制的一道必经工序，按“有疑必探、无疑也探、先探后挖”的原则实施，采取长短结合、物探钻探结合等预报手段，为工方案制定提供依据，确保探明地质，有的放矢，取得良好成效。
4.2施工安全管理综合措施
复杂地质条件下隧道在不良地质段施工，如事先无针对性措施或处置不当，极易发生涌水、坍塌甚至造成灾难性事故。隧道施工方要认真贯彻“安全高于一切、质量同于生命、防患胜于补救、责任重于泰山”的指导思想，坚持“预防为主、超前控制、从严排查、彻底治理”的基本原则，开展施工安全管理。主要措施如下：
(1)建立建设单位、驻地办、施工单位3级安全生产监管机构，建立和完善隧道安令生产规章制度，实行安全一票否决制，全面落实安全生产责任制。
(2)实行施工组织设计安全专项方案审查制度，强化隧道施工安全技术保障措施，确保施工方案万无一失。如开展重大风险源识别和告之制度，加强超前地质预报，建立进出隧道门禁系统、隧道内作业面远程监控系统、隧道施工预警系统等综合措施[3]。
(3)编制应急预案系统，分阶段组织演练。根据复杂地质条件下隧道施工特点和风险点，由建设单位牵头编制《应急救援联动总预案》，对应急安全管理的方针政策、组织机构、联动原则、预案编制、应急行动程序和应急响应者的责任及义务做了明确规定；由各施工单位编制突涌水、坍塌、初期支护异常变形、爆破、火灾、防台抗台等专项應急救援预案；形成一套完整有效的应急救援预案体系。
结语
综上所述，我国地大物博，地形条件复杂，复杂地质条件下隧道工程的施工技术及安全管理，对我国交通运输安全具有重要的意义。因此在复杂地质条件下施工，必须要全面的分析地质条件，选择相应的施工技术，并且要提高安全管理意识，从而保障隧道工程施工质量和效益的统一。
参考文献：
[1]潘海泽.隧道工程地下水水害防治和评价体系研究[D].科技资讯，2010 (03)
[2]张同波.李翠翠.复杂地质条件下地下工程施工技术的研究与应用[J].施工技术，2009 (01)
[3]朱品安.复杂地质条件下浅埋隧洞开挖施工技术[J].科技资讯，2008 (05)