隧道论文范文

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二、开挖过程中对涌水地段的防排水处理

(一)涌水地段的防排水处理原则。在隧道施工过程中,应对开挖面出现的涌水进行调查分析,找准原因,采取“以排为主,防、排、截、堵相结合”的综合治理原则,因地制宜地制定治理方案,达到排水通畅、防水可靠、经济合理和不留后患的目的。

(二)涌水地段的原因分析。造成隧道涌水现象一般是由于地下水发育,洞壁局部有水流涌出;碰到断层地带,岩石破碎,裂隙发育,出现涌水现象;洞顶覆盖层较薄,岩石裂隙发育,开挖地表水下渗等原因。施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、补给来源及水质成分等做好观测和记录,并不断改善防排水措施。

(三)涌水地段的处理方法。对于洞内涌水或地下水位较高的地段,可采用超前钻孔排水、辅助坑道排水、超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水、井点降水及深井降水等辅助施工方法。当涌水较集中时,喷锚前可用打孔或开缝的摩擦锚杆进行排水;当涌水面积较大时,喷锚前可在围岩表面设置树枝状软式透水管,对涌水进行引排,然后再喷射混凝土;当涌水严重时,可在围岩表面设置汇水孔,边排水边喷射。

三、二次衬砌中防排水处理与控制

(一)防水层安装与控制

1.防水层进场时检查。除按必要的工作程序进行取样检查外,还应检查防水板表面是否存在变色、皱纹(厚薄不均)、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷,存在质量缺陷时,应及时处理。

2.防水层铺设前对初期支护的检查和处理。防水层铺挂前,应先对初期支护喷射混凝土进行量测,对欠挖部位加以凿除,对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除,并用水泥砂浆抹平,使混凝土表面平顺。

3.防水层铺设好后检查和处理。防水层铺挂结束,监理工程师应对其焊接质量和防水层铺设质量进行检查。其检查方法有:(1)用手托起防水板,看其是否能与喷射混凝土密贴。(2)看防水板表面是否有被划破、扯破、扎破等破损现象。(3)看焊接或粘结宽度(焊接时,搭接宽度为10cm,两侧焊缝宽度应不小于2.5cm;粘结时,搭接宽度为10cm,粘结宽度不小于5cm)是否符合要求,且有无漏焊、假焊、烤焦等现象。(4)拱部及拱墙壁露的锚固点(钉子)是否有塑料片覆盖。(5)每铺设20延长米～30延长米,剪开焊缝2处～3处,每处0.5m。看是否有假焊、漏焊现象。(6)进行压水(气)试验,看其有无漏水(气)现象等,检查防水板铺挂质量。如果发现存在问题,除应详细记录外,并立即通知施工单位进行修补,不合格者应坚决要求返工。

(二)止水带安装与控制

防水混凝土施工缝是衬砌防水混凝土间隙灌注施工造成的,对于施工缝的防排水处理,在复合式衬砌中,一般采用塑料止水带或橡胶止水带。

1.二次衬砌端部的检查与处理。在浇筑二次衬砌混凝土前,可用钢丝刷将上层混凝土刷毛,或在衬砌混凝土浇筑完后4h-12h内,用高压水将混凝土表面冲洗干净,并检查止水带接头是否完好,止水带在混凝土浇筑过程中是否刺破,止水带是否发生偏移,如发现有割伤、破裂、接头松动及偏移现象,应及时修补和处理,以保证止水带防水功能。

2.止水带安装质量的检查与处理。检查是否有固定止水带和防止偏移的辅助设施、止水带接头宽度是否符合要求、止水带是否割伤破裂、止水带是否有卡环固定并伸入两端混凝土内等项目,做好详细检查记录,如存在问题时,应立即通知施工单位进行修补,不合格者应坚决要求返工。

(三)混凝土浇筑与控制

衬砌混凝土施工时,应督促施工单位加强商品砼的后仓管理,定期不定期的进行检查。混凝土振捣时必须专人负责,避免出现欠振、漏振、过振等现象。加强施工缝、变形缝等薄弱环节的混凝土振捣,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合。

四、二次衬砌渗漏处理与控制

(一)引流堵漏。对于滴水及裂纹渗漏处,可采用凿槽引流堵漏施工方法。如在渗漏部位顺裂缝走向将衬砌混凝土凿出一定宽度和深度(如宽20mm,深30mm)的沟槽,埋设直径略大于沟槽宽度或与沟槽宽度相当的半圆胶管将水引入边墙排水沟内,再用无纺布覆盖半圆胶管或防水堵漏剂封堵,然后用颜色相当的防水混凝土封堵或抹面。

(二)注浆堵漏。对于渗漏严重部位,可采用注浆堵漏施工方法。如在渗漏部位凿出一定宽度和深度(如直径80mm,深40mm)的凹坑,清理混凝土渣,并检查表面混凝土密实性,从渗漏部位向衬砌钻孔,其深度建议控制在衬砌厚度范围内,埋管注浆,其注浆浆液通过设计确定。注浆结束后,其凹坑可按文中上述4.1方法做防水堵漏处理。

五、结语

每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大的影响,施工中的每一点疏忽都可能造成渗漏水隐患。因此,应加强对每道工序的施工质量控制,严格按规范施工确保施工达到设计效果,使隧道防排水工程质量有保证。

参考文献:

[1]JTJ4294,公路隧道施工技术规范[S].

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（二）隧道硬件方面存在的问题消防器材、消防设备的合理配备和确保其完好有效性，是保障隧道消防安全的重要环节。但由于隧道主管部门公管公司人力、经费的不足，造成对隧道消防安全检查和巡查的交通工具、器材和人员的配备较为欠缺。隧道内也存在着消防器材缺乏维护保养、损坏器材没能及时补配、泡沫液未及时补充等现象。

（三）隧道制度监管方面存在的问题由于主管后云台山隧道的公管公司成立不久，包括消防安全管理等相关制度还有待完善。对隧道的消防安全监管方面缺少相应的监管制度和相关规定，从而导致在日常的消防安全检查和巡查时缺少相应的制度和规定约束，不能将消防安全监管工作制度化、规范化。

（四）隧道内危化品车辆管理方面的问题后云台隧道虽然为特长隧道，考虑到港口发展实际，装载危化品车辆在此隧道的通行不可避免。但是，针对装载危化品车辆在隧道内通行时的管理措施较为欠缺。一旦发现泄漏、燃烧等事故，不能第一时间知道车辆装载货物的具体情况，继而影响下一步的救援。

二、相关问题的解决对策

（一）建立共赢的多单位共同监管机制针对交警、路政、消防、清排障部门、危化物品处置部门、医疗、环保、保洁、检查站等隧道管理部门各自分散管理的现状，公管公司应根据隧道的实际情况，制定相应的联动机制。制定相关的制度，进行常态化的多部门的联合监管和日常检查，并定期进行有针对性的各部门参与的大型模拟实战演练，包括应急处置措施、组织疏散等，主要是为了防患于未然，一旦出现事故，可以及时处理，为后续救援工作赢得时间。更能促进各部门之间的相互协作，做到资源整合，将力量和人员统一部署，发生事故后能更科学、更有效、更迅速地对车辆人员进行施救，对事故进行处置。

（二）强化隧道硬件建设针对隧道内消防器材、消防设备存在的问题，以及日常检查和巡查所需设备器材的不足，应加大对隧道经费的投入和相关人员的配备。增购巡查车辆，增加人员配备，购置警戒带、路锥、手套、防毒面罩、安全帽、扩音器、应急照明灯、空气呼吸器、灭火器、应急指示牌等应急设备和物资。对隧道内消防器材要及时有效维护保养和及时配备。检查人员应定期对器材进行检查，查看灭火器气压情况是否正常，查看泡沫液液位等。对未达要求的器材和设备及时更换和维修。

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(1)隧道洞口施工必须坚持18字方针(2)必须坚持采用弱爆破或人工、机械等开挖的方式，减少对围岩的扰动。保护围岩的完整，充分利用围岩的自承能力。(3)洞口施工前应做好各项施工辅助措施：做好洞口修建前的地形、地质条件调查，提前采取措施应对不良地质灾害；提前做好防排水系统，尤其是含水量大的地区以及雨季施工的时候；尽量少开挖边仰坡土石方保护好既有的植被，生态环境；提前编制进洞专项施工技术方案。(4)要高度重视洞口超前支护和超前预加固处理措施：超前支护主要包括管棚加固法、超前小导管加固法、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭法、抗滑桩等；超前预加固中主要指的是超前预注浆，包括地表注浆和洞内超前钻孔注浆。

进洞前施工准备工作

(1)清表和清除危石：进洞施工前应将洞顶地表范围植被清除，特别是清除洞口上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡的危石。(2)做好截水沟施工：部分洞口地表地势较平缓，大部分又处于沟谷，雨水经常汇集洞口，故进洞前应认真施作截水沟，以及时截除地表水。尽早完成洞口排水系统。(3)按照设计要求进行边坡、仰坡的放线刷坡，自上而下的开挖，不得掏底开挖或上下重叠开挖。开挖中对地层动态应进行监控量测。(4)尽早施工洞门端墙，防止边仰坡滑塌，避免落石对施工人员和机械伤害，损坏，确保施工机械、人员的安全。(5)地表加固：根据洞口地表表层岩石风化破碎情况，为了确保隧道进洞施工安全，在进洞施工前，应采取如下措施进行地表加固。

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对培训工作重要性认识不足，安全培训走过场，员工缺乏应有的操作技能和应急能力，安全防范意识不足。特种作业不能做到持证上岗。施工组织不当，现场管理存在较大隐患。安全措施不到位，盲目抢施工进度，忽视了安全管理和施工质量。物资采购环节存在漏洞，材料以次充好、进场把关不严，设备缺乏有效维护。安全检查和隐患排查流于形式，不能及时发现和整改事故隐患。甚至个别单位非法转包，以包代管。

1.2监理单位履职不到位

施工组织设计审查不严，日常监管不够，关键工序监理不到位，不能及时发现和督促整改事故隐患。

1.3勘察设计周期、方案不合理

勘察设计的前期研究时间紧、任务重。设计单位为了在短期内完成勘察设计任务，往往勘察工作和设计工作同时进行，综合地质勘探手段不足，造成地质情况认识不清、绕避不良地质方案研究不足。

2对策与措施

在安全管理中，领导者的安全方针、政策及决策占有十分重要的位置。做好隧道工程安全管理，项目管理者要树立事故“零指标”、隐患“零容忍”的管理理念，从设计、招投标、合同管理、物资供应、施工管理等环节入手，完善管理制度、弥补管理缺陷，从而降低工程风险，保障工程安全。

2.1建设单位要夯实安全基础

建设单位要站在整个项目管理的高度，健全安全管理组织机构，明确项目部各部门、监理、施工单位等参建各方的安全责任，完善安全管理制度，施行安全问责制，强化安全责任落实；加强招投标环节管理，严格审查承包商资质和业绩，吸纳资质好、经验丰富的队伍和人员参与项目建设；与参建单位签订合同时签订安全管理协议，强化参建单位的安全责任意识；制定合理的工期，避免抢工期忽视了工程质量和安全管理；合理安全投入，加强监管，专款专用，防止安全资金挪用；建立黑名单制度，及时清退不合格的参建单位与人员。

2.2把好人员、设备、材料入场关

某些单位为了中标，投标时把资质符合、经验丰富的人员放入标书，在施工组织环节时通过人员变更方式用经验较差甚至资质不符合要求的人员来替换标书中的人员。而设备不满足施工要求通常是施工进度慢、施工质量差的主要因素。钢筋、水泥、沙石等主要材料不满足要求是直接影响隧道施工质量的重要因素，由于施工质量导致坍塌等事故是常见现象。因此，必须严格把好人员、设备、材料入场关。

2.3重视参建人员的培训工作

所有项目建设行为都需要人来实施，做好人员培训是安全管理工作的重中之重。甲方现场代表往往很大程度上影响着施工现场管理水平，因此首先要加强对甲方现场代表的培训。培训内容应包括工程管理基本知识、监理常识、类似工程案例等，使其具备代表甲方现场代表的基本业务素质。建立甲方现场代表评优、淘汰和奖惩机制，鼓励甲方现场代表不断提升自身水平。施工、监理等参建单位更要重视员工培训工作。所有员工必须经过岗前培训，特种作业人员做到持证上岗。安全技能培训和安全意识培养并重，让每一名员工从执行制度开始接受施工安全的培训教育，逐步形成行为规范，逐步从感性上升到理性，再由理性上升到通过意识的能动性来指导施工安全工作，做到可以在工程施工中及时预见隐患、消除隐患。

2.4把握隧道施工安全管理的关键环节，抓好技术防范措施的落实

设计单位应按照《油气输送管道隧道设计规范》合理选择隧道穿越位置，对地质复杂隧道要加强现场技术交底、指导和配合工作，及时处理各类变更设计，加强技术服务。隧道施工要加强超前地质预报、判释工作。对复杂地质隧道施工，要把超前地质预测预报作为必施工序纳入到作业循环当中，并贯穿整个施工过程。加强隧道围岩量测和综合分析，坚持把围岩量测纳入工序管理，通过量测及对围岩变形段和变形速率的量测，分析其变形趋势，为调整支护参数提供充分依据，确保初期支护方案的安全可靠。对可能存在瓦斯突出的地层，要配备瓦斯监测、报警设施，加强预警监测和通风。隧道施工要保持充足的照明，电气设备设施应满足防水、防爆要求，避免电气事故发生。加强火工品管理，严格火工品分库管理、出库、施工、回收管理，设置避雷装置，严禁在隧道内临时堆放火工品，严禁带火种、香烟进入隧道，以防引发事故。加强进出洞管理，做好进出洞人员登记，防止无关人员进出对施工安全造成不良影响，同时有利于事故状态的人员搜救。选择合理的渣场位置，重视渣场挡土墙的施工质量，防止因弃渣场坍塌诱发滑坡或泥石流。

2.5加强重点要害部位和直接作业环节的监管，杜绝“三违”现象

对现场违章作业、安全生产措施不落实的，监理可随时签发停工令。对查出的隐患下发整改通知书，跟踪检查隐患的整改情况，实现闭环管理。建设单位可以通过抓正反面典型等形式，适时组织参建单位进行现场经验交流，相互学习，快速提高项目整体管理水平。

2.6加强隧道施工应急管理工作

对隧道施工可能发生的突泥突水、坍塌和有害气体窒息等事故，要有针对性地制定应急救援预案，配备必要的逃生和自救设施及装备。反坡、有水隧道要有充足的防排水设备和有效的安全保障措施。要加强应急救援培训和演练，提高作业人员的避险、逃灾和自救互救能力。要建立健全隧道监测、预警和指挥系统，提高应对事故灾难的能力。

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随着我国基本建设规模的扩大，隧道工程已经成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。隧道工程的重要性越来越显著，隧道工程的数量和长度明显增加，规模不断扩大。因此隧道工程的安全施工和贯通，是不可回避重要任务和技术难题。危及隧道工程施工的地质病害大致分为三类：1不良工程地质条件，诸如岩体的裂隙发育密集带、构造破碎带、岩溶发育带、以及人工采矿造成的不良地质条件和高地应力造成的危害等；2不良水文地质条件，诸如岩溶水、构造和裂隙水等；3不良环境条件，诸如有毒有害气体和强放射性的环境。对于以上地质问题,在隧道工程的勘察设计阶段，已经投入大量的地质勘察工作，但是由于地质、地形条件的复杂性和相应勘察技术的现状水平，以及时间、经费等条件的限制，勘察阶段的地质资料一般难于达到施工阶段的精度要求。国内外因地质条件不明造成隧道施工事故的教训是不少的，例如：日本越新干线中山隧道涌水淹没事件；前苏联贝加尔—阿穆尔干线上某隧道的突水事件；我国成昆线、大秦线、衡广复线建设中，因地质问题的停工时间约占到1/3；以及不久前发生的四川某隧道瓦斯爆炸，造成重大事故和人员伤亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的，因此强调加强隧道施工地质超前预报工作是非常必要的。

我国隧道地震波超前预报技术的研究起始于上个世纪的90年代，铁道部第一勘测设计院物探队提出“负视速度方法”。铁道部第一勘测设计院是较早研究隧道地震超前预报的单位。他们在1992年7月，利用地震反射波方法对云台山隧道进行隧道超前预报，预报成果与开挖后的隧道左壁“破碎带”和“断层”的位置基本一致。从上个世纪90年代初开始，我国物探技术人员一直没有停止对隧道地震超前预报技术的研究。曾昭璜（1994）研究利用多波进行反演的“负视速度法”，这种方法利用来自掌子面前方的纵波、横波、转换波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所产生的负视速度同相轴来反演反射界面的空间位置与产状。北方交通大学的陈立成等人（1994）从全波震相分析理论和技术的角度研究隧道前方界面多波层析成像问题，进行隧道超前预报。他们的研究成果在颉河隧道、老爷岭隧道地质预报中应用，取得预期的效果。该方法的工作原理是以地震反射波方法为基础。工作中他们根据娴熟的地震反射波技术进行数据采集和数据解释，当时没有开发出针对隧道地震预报的处理系统，同时受当时条件所限制，该项技术未能得到进一步深入研究和发展。

1995年左右铁道部下属单位引进瑞士“TSP202”隧道地震波超前预报的仪器，当时曾组织系统内有关地质和物探专家在隧道工点进行了试验，未见明显的效果，认为其技术与“负视速度方法”基本一致，对其处理解释系统争议较大、认识褒贬不一，试验工作无果而终，该设备技术的消化工作也就搁置了。时隔7年后,隧道安全施工要求进行地质预报,该仪器设备由铁路系统的工程局又开始第二次引进，并直接用于隧道施工的预报工作。可以说由于第一次引进消化工作不深入，造成第二次引进后出现：应用工作中的盲目性和简单化，以及其他一些不正常现象。在宜万铁路隧道施工中不断出现的问题，使人们开始反思，不少论文也提出了存在的问题,铁道部也下发文件要求科学地进行超前预报。可以说短短几年的应用实践,人们仍然在探索着地质预报技术的进步。

隧道地震波超前预报属于物探技术，但比地面的地震波物探技术复杂，我国的地质物探工作者一直没有放松该技术的研究工作。北京市水电物探研究所研究地震波勘察检测技术已经有近20年的历史，并且是多道瞬态面波勘察技术的发明单位，生产的SWS型工程勘察与工程检测仪器系统，已经为400多家勘察设计、高等院所广泛应用，并且出口日本等国家。2003年该所投入人力物力研究隧道地震波预报技术，研究TGP12型隧道地质超前预报仪器，以及孔中高灵敏度三分量检波设备，方便的孔中耦合技术，和Windows编程的数据处理软件系统。在经过大量的预报实践验证后，于2005年通过了由国家隧道中心王梦恕院士组织的国内著名隧道专家的评审鉴定。该仪器系统推向市场不到2年的时间，已经有近20台套投入到隧道超前地质预报工作中应用，反馈信息普遍受到用户的好评。

铁道部工程设计鉴定中心赵勇主编的《高速铁路隧道》一书，提出隧道地质超前预报的方法有以下部分组成：①地质分析、②超前平行导坑预报法、③超前水平钻孔法、④物理探测法。并阐述物理探测法与地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法相结合，解决不同地质灾害的应用原则。书中介绍了国产TGP隧道地震波预报系统,声波反射方法，地质雷达方法，红外探水方法等。

本文就隧道地震波预报技术中的若干关键问题，并结合应用中的实际问题阐述如下，目的在于引起同行们讨论，促进地震波预报技术理论水平的提高，促进采集数据质量的提高，促进资料的解释推断工作向合理化方向发展。

一、隧道地震波方法的预报原理

隧道地震预报工作利用地震反射波原理，在隧道内以排列方式激发的地震波，向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面会产生反射波。声阻抗是介质传播弹性波的速度与介质密度的函数，介质的声阻抗数值为速度与密度的乘积。因此地层中的岩性变化界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等界面会产生地震反射波，这种反射波被布置在隧道内的检波器接收，输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理，实现地质预报的目的。

由此可以看出，隧道地震波预报技术是通过直接探查声阻抗变化的界面，经过人工分析实现间接推断地质病害的方法。

图（2）不同夹角构造界面的地震波路径与反射波记录形态

图（1）示意与隧道斜交的构造面，其地震波传播的路径图，构造面上的地震波反射点在白色园内。图（2）示意不同夹角构造面的地震波路径与反射波记录形态，与隧道夹角不同的构造面其反射点位置不同，地震波传播路径偏离隧道轴线也不同。构造面与隧道正交时地震波传播路径与隧道轴线平行，右图为与隧道正交构造面产生的地震反射波记录，根据反射波同相轴计算得到界面与检波点之间岩体的地震波速度，该速度代表隧道围岩的性质。由非正交条件下地震反射波记录获得的速度为地震波传播路径岩体的“视速度”，“视速度”值的大小不仅与路径上岩体的性质有关，而且与界面和隧道的夹角有关。应用地震波预报构造面位置的计算是利用地震波在炮孔段的传播速度，各构造面之间岩体的速度是综合界面反射获得的“估算速度”，不是隧道围岩的真速度，应用中结合反射点偏离隧道轴线距离的远近和岩体的各项异性分布综合考虑使用。

图（2）是理想模式的三份量地震波时距曲线形态。实际工作中采集的地震波是错综复杂的，理想模式的地震波是不常存在的，记录上普遍存在有来自三维空间中多个方向的反射波，和各种形式的干扰波，这是应用技术中首先考虑的问题。

针对隧道地震波传播的复杂性，TGP地震预报系统不仅利用地震反射波走时关系，同时采集空间地震波三分量记录，进行地震波的极化分析与计算，该技术的突破有利于地质构造面产状、规模和地质体性质的预报。

二、TGP隧道地质超前预报系统

隧道地震波预报的早期研究，是由研究和利用地震波在时间空间域中的运动学特征开始的，工作中认识到仅仅利用地震波运动学和动力学特征是不够的。隧道工程的地震波在全三维环境条件下传播，这种条件比地面上的平面半无限空间条件复杂得多，而且隧道内地震波的接收与激发测线与探测目的是近于垂直或者大角度相交的条件，因此影响在地质构造面上获得大长度大面积的地震波信息量。针对这种状况，预报工作仅仅利用单一模态的地震波难以胜任。因此，TGP系统强化采集地震波的多波列信息，综合利用地震波的多波列震相信息，因此TGP系统的功能得到明显的增强。

TGP隧道地质超前预报系统包括仪器设备和处理软件两大部分。其中仪器设备有TGP型仪器主机、接收传感器、孔中定位安装工具和电缆等。图（3）是TGP隧道地质超前预报系统的主机。其处理软件由地震波数据输入与编排、空间坐标建立、能量均衡、干扰波分析与去除、触发时差校正、谱分析、纵横波分离、岩体速度参数计算、回波提取与偏移图、有效波分析与衰减参数计算、极化波处理与构造产状图、综合分析与绘制成果图等模块组成。

工程应用中，TGP型隧道地质预报系统对于500多米距离的构造面具有清楚的地震反射波信息，说明仪器系统具有足够的信噪比。实际工作中考虑预报距离和分辨精度两方面要求，预报距离一般采用150米至200米。TGP型隧道地质预报系统具有登记全部测长距离内地质构造信息的功能，利用逐次递进的位置相关分析，和源生成果对比等处理功能，有利于去伪存真和排除异常，提高预报成果的质量。该系统2005年8月通过由国内知名隧道、地质、物探专家组成的专家组评审鉴定。专家们一致认为“TGP12仪器与相关的处理系统，性能稳定可靠，采集的波形完整，信噪比高，与国外同类仪器对比整体上具有国际先进水平，可替代进口产品。”具体评审意见如下：

1、TGP12是集信号放大，模数转换，数据采集、存储和控制为一体的密封防水防震的物探设备；优于利用微机装配式结构的仪器，TGP12适合在恶劣的隧道环境中使用。

2、TGP12的三分量速度型检波器具有高灵敏度，指向性强和较宽的频带响应等特点，因而拾取的地震波信号具有高的质量品质。TGP12孔中接收检波器采用黄油耦合，方便、经济、快捷。优于在钻孔中需要锚固异型钢导管的方式。2米长的钢导管难于携带、运输，价格昂贵，一次性使用，费事费工费财。

3、TGP12的地震波采集触发是开路触发方式，即信号线在雷管引爆炸药的同时被炸断，信号线同时开路触发仪器采集，仪器采集无延时差，保证定位的准确性。超前预报仪器若采用起爆器电脉冲同时触发电雷管和触发主机采集的方案，由于电雷管起爆的延时时间难于做到一致，因此会造成仪器采集的走时误差，这种触发方式在我国的地震波勘探规程中明确规定不宜使用，更何况隧道岩体的速度比覆盖层介质的速度高出几倍以上，以岩体波速4500m/s～5500m/s为例计算，每一毫秒误差会造成2～3m的预报距离误差，一般瞬发电雷管的延时误差不止一毫秒，因此由20多次激发的平均线计算隧道岩体速度，和利用存在误差的时间计算距离，两次误差的乘积造成的误差不容忽视。

4、TGPWIN隧道地震波处理分析软件借鉴了已有相关软件的长处，并充分考虑弹性波在三维空间的传播特点，以及根据TGP仪器采集的数据格式编写。功能特点如下：

（1）全中文界面，通俗易懂，对地震波信号的处理过程，直观、方便，具有友好的人机操作界面。

（2）对P波、SH波、和SV波的分离完善合理，这是超前地质预报数据处理的关键工作之一。

（3）处理软件具有相关部分互相检查的功能，例如点击偏移归位成果图上的反射界面位置，程序会转到该位置界面的反射波组位置，通过分析反射波组的连续性、反射波的极性和能量，确定偏移成果的可靠性和性质。有助于去伪存真，由此及彼，由表及里，深化认识，使预报结论科学可靠。

（4）TGPWIN处理中有自动处理方式，也有手动处理方式，有深入分析异常可靠程度的追踪功能，这样设计既适应非物探专业的普通工程技术人员使用，又适应物探专业人员分析地震波传播特性，对复杂地质条件进行深入研究工作的需要。

5、TGP12系统只要增加不多的配套附件和软件模块，就可以增加仪器用于隧道检测的其它功能，例如：对已衬砌的隧道进行衬砌脱空检测，检查隧道围岩中隐蔽的病害（岩溶）。也可以在掌子面上用锤击的激发方式做到短距离更为精确的地质预报，因而它是一机多能的设备。

TGP12的性价比与国外同类仪器相比具有明显的优势。而且研发、生产在国内，用户可以获得及时周到的技术服务和技术支持，以及仪器维修等方面的方便性。

三、工程应用实例

宜万铁路凉风亚隧道的岩性为灰岩，TGP12型仪器与进口TSP203仪器进行了同点试验，预报成果如下，见图（4）、图（5）。

由以上成果图可以看出：在DK53+322—DK53+346；DK53+370—DK53+380；DK53+390—DK53+420三处存在构造异常，其中DK53+322—DK53+346、DK53+370—DK53+380两处的Vsh波比Vp波反射幅度大，推断以上两处构造带存在有充水或岩溶发育的可能性、。此结论经过日后的隧道开挖证明完全正确。在隧道施工的《变更设计建议书》中结论：“在隧道左壁的DK53+322段发现岩溶，溶蚀带宽度为2.5米，溶蚀带穿过隧道拱顶至右壁的DK53+340米段，并向边墙外延伸，雨后DK53+322处溶洞有较大水量流出，DK53+339处溶洞有少量渗水。该段围岩较破碎，节理发育，受溶洞影响，拱顶岩层出现楔体破坏、掉块”。

TGP12型隧道地质预报系统在云南水富高速公路冷水溪隧道，宜万铁路王家岭隧道、凉风垭隧道，青岛海滨高速仰口隧道，重庆地区数条公路隧道，以及武广客运专线大瑶山隧道等工程使用，获得满意的预报效果。

1、隧道地震波超前预报的概念解释

隧道地震波超前预报技术翻译成英语是“TunnelSeismicPrediction”，简称“TSP”。在我国《客运专线铁路隧道施工技术指南》的第5.0.8条使用了“TSP”缩写词。一般规程中使用缩写英语字母表示某种技术是正常的事情，但是在隧道地质超前预报工作中却出现被歪曲利用的现象，把“TSP技术”歪曲解释成“TSP***仪器”。这种现象对隧道超前预报技术的应用，造成了不良的影响。在有的地方和部门的隧道施工招标和设备招标工作文件中也存在把“TSP技术”歪曲解释成“TSP***仪器”的现象，这是对隧道地震波预报技术缺乏科学认识。

因此，正确认识：“TSP技术”即隧道地震波超前预报技术，有益于正确执行我国的现行隧道规程规范和法规，有益于隧道工程的招投标工作，有益于隧道地震波预报技术的进步，有益于诚实诚信的预报技术服务。

2、隧道地震波预报中的接收与激发问题

在隧道地震预报工作中，有的采用把接收与激置在隧道的洞壁上，这种做法不妥当。众所周知，洞壁的表面波传播较强，对地震反射波会形成不容忽视的干扰。同时钻爆施工影响洞壁岩体松动，局部超欠挖使得洞壁岩体不平整和完整性差，接收检波器和激发点受局部岩体影响大，地震波的传播和衰减比较复杂，严重影响地震波记录的一致性，大大降低有效波的信噪比。因此不宜采取在洞壁激发与接收的做法。

有关

在洞壁激发和接收中面波的干扰问题，原清华大学声学教研室的沈建国教授曾经作过物理模型试验，见图（6）。模型设计在隧道前方有一个溶洞，洞径与隧道断面相当，分别在洞壁的4个深度布置接收排列。

图（7）是洞壁采集的地震波记录，图（8）是在洞壁一定深度内采集的地震波记录。图中：蓝色直线Vp表示直达纵波；蓝色曲线Vp1表示溶洞的反射纵波；红色直线Vr的后面表示面波。由图（7）与图（8）对照可以看到：图（7）面波Vr幅度强，溶洞的反射波无法分辨；图（8）的面波Vr幅度大大减弱，溶洞的反射波较清晰的表现出来。这个模型试验的结果明确说明面波的干扰在钻孔一定深度呈现减弱的趋势。因此，在隧道地震波超前预报检测工作中，采取孔中激发和接收技术措施压制面波非常必要，是提高反射回波记录信噪比质量的重要环节。

TGP隧道地震波预报系统的接收和激发，结合现场施工的方便性，要求钻孔的深度为2.0米。钻孔中采用炸药爆炸产生震源，控制使用小药量炸药，在有条件的地方尽量使用高爆速炸药，同时在孔中充水的条件下爆炸。在充水的条件下爆炸有以下好处：易于产生高频地震波，提高分辨率；同时爆炸泄放到隧道内的爆炸声音小，减弱隧道管波的干扰能量；爆炸时水由孔中喷出的过程有益于产生水平偏振，加强横波的能量，有利于地震预报工作中实现采集高质量的多波信息，实现多波多参数的预报目的。钻孔中接收，采用具有高指向性和高灵敏度的三分量接收探头安置在钻孔的底部，通过耦合剂实现与钻孔壁的直接接触，检波器信号输出采用软电缆，和采用吸声软材料封堵钻孔口等措施，对于高保真地接收地震有效波信号，减少产生干扰波环节等方面很有益处。

3、隧道地震波预报中的干扰波

在隧道地震波采集过程中，存在着多种干扰波，对此必须有明确地认识。例如：对头隧道施工和邻洞施工的干扰波；地表地形和来自其他方向的反射波干扰；洞内电磁波干扰；以及接收装置设计不当产生的干扰波等等。正确认识干扰波和产生的原因，才会采取正确的措施获得高质量的现场地震波记录。下面重点讨论隧道管波的干扰问题。

隧道管波由激发孔爆炸时声波泄放到隧道中产生，被接收传感器接收造成对记录的干扰，见图9。

图中地震记录50毫秒以下出现的呈斜线“黑点”，在右图中斜线用“紫线”表示，由记录上的时距线计算“紫线”表示的速度为340m/s，该线以下的波（左半图中黑色部分）为空气中传播的声波，我定义这种波为“隧道管波”，“隧道管波”出现后覆盖其后出现的地震反射波。“隧道管波”幅度的大小与激发和接收条件有关，“隧道管波”在地震记录上出现的位置与采集偏移距离有关。该紫色线位置为偏移距离为20m的“隧道管波”出现位置。图中蓝色线表示速度为4500m/s的前行纵波和反射纵波，红色线表示速度为2500m/s的前行横波和反射横波。上部的蓝色线Vp和红色线Vs分别表示由震源向前传播的直达纵波与横波。下部的多条蓝色线Vp100、Vp150、Vp200分别表示掌子面前方100米、150米、200米距离处构造面的反射纵波，多条红色线Vs100、Vs150分别表示掌子面前方100米、150米距离处构造面的反射横波。由图看出有30%地震道的反射纵波和50%以上地震道的反射横波淹没在“隧道管波”的干扰中。如果隧道围岩的纵波速度低于4500米/秒、横波速度低于2500米/秒，将会有更多的地震道淹没在“隧道管波”的干扰中，其中影响横波的程度更为严重，这种现象严重影响纵、横波双参数预报。

我提出隧道管波的严重干扰问题，希望引起足够的重视，加强地震波检测理论的学习，克服对有效波和干扰波不加区分，盲目按照流程进行处理的做法，才可以纠正成果中以夹杂干扰波假象进行预报的局面。

在京西梨园岭隧道TGP206与TSP200在同一次预报中进行试验对比，发现TSP200仪器采集的记录中有严重的隧道管波，TGP206仪器采集的记录中无隧道管波。两台仪器工作中使用同一批24炮震源和在同一位置接收，采集的地震波记录出现如此之大的区别，关键在TSP200仪器的接收装置设计不合理。我分析过近百个TSP203与TSP200仪器采集的记录文件，记录上普遍存在着“隧道管波”，检查数据处理的过程中也未见对干扰波进行处理，而是作为地震反射波数据参与了处理，隧道管波干扰的假象混杂在预报成果图中。近几年，我看到的使用TSP203和TSP200资料发表的预报文章中，其现场采集的偏移距离（接收到最近激发炮之间的距离）普遍使用15米或者20米，炮孔之间的距离为1.5米至2米左右。在隧道管波干扰的情况下，这种布置采集的记录见图（9），记录上的隧道管波是构成对有效波预报的严重干扰。我们对以如上参数采集的记录作个初步的分析，假设岩体条件为完整的微风化硬岩，以岩体的纵波速度为4500米/秒，横波速度为2500米/秒计算，未受隧道管波干扰的距离：纵波成果为120米左右，横波成果为60米左右。以现行TSP200或者TSP203双参数预报的做法评论，其未受隧道管波干扰的预报距离为60米左右。如果岩体条件降低，双参数预报的距离还要大打折扣。如果按预报150米距离分析，其中有90米左右的距离中包含有隧道管波的假象资料。请有关使用者自己检查已经处理过的文件，分析我的结论是否有道理。也不妨召开一个有代表性，而且能够深度研究隧道地震波预报技术的会议，研讨是否存在隧道管波干扰的问题和改进措施。

我提出一个不得已而为之的方法，供大家思考。根据各种波传播路径和速度差异的原理，即隧道管波在隧道内的空气中传播，其速度低，地震波在岩体中传播其速度高，现场采用加大偏移距离进行预报数据的采集方法，利用岩体的地震波速度明显高于空气中声波速度的条件，使隧道管波下移，延迟隧道管波在地震波记录出现的时间，加大反射波接收的时间窗口，可以起到加大预报距离的目的。图（10）下部标注有20、30、40的三条紫色线分别表示：偏移距离为20米、30米、40米情况下的隧道管波的出现位置。由图可见，如果采用40米的偏移距离，隧道管波下移，反射波的时间窗口加大，在岩体为完整微风化硬岩的条件下，纵波反射基本上不受干预，横波反射受影响的地震道约为30%。这种方法的不利点是偏移距离加大会影响到地震波频率的降低和能量的衰减，但是权衡利弊，实现“隧道管波”下移的方法，避开隧道管波的干扰，无疑是一个不坏的办法。

隧道管波在记录上的幅度与激发泄放到隧道中的能量，以及接收装置系统对隧道管波的压制能力有关。“隧道管波”产生的源头在激发，在激发孔没有注满水、或激发孔太浅的条件下，激发能量会大量泄放到隧道内。因此，注意改善激发条件有利于减弱隧道管波的干扰。

有关是否可以采取滤波方式处理“隧道管波”的问题。“隧道管波”的频率与激发条件、接收装置条件、以及隧道围岩的性质等有关系，也存在接收装置系统在受震条件下产生次生震荡波，综合起来的干扰波比较复杂。通过滤波方式处理不宜实现滤除目的，如果采用的滤波参数不合理，还会产生改变地震波信息造成其它成果假象的可能性。

4、隧道埋深与预报距离

有一位从事海底隧道地震波超前预报的工程师向我询问有关预报距离的问题，海底隧道在基岩和海底的沉积地层中穿过，如果基岩面的起伏较大，这一类情况与地面上的浅埋隧道一样。在隧道地震超前预报中，海底地形界面和起伏的基岩面同样是地震波的反射面，因此，地形界面和土石界面产生的反射波，与地质构造面产生的反射波均会被仪器接收并叠加在一起，造成地震波记录复杂化。所以，在海底隧道或者浅埋隧道进行超前预报时，要综合考虑上述影响，合理确定预报的距离。一般在无法剔除地形等界面反射波影响的条件下，控制预报距离小于隧道埋藏深度为宜，对于大于埋深的距离预报要慎重。

5、关于围岩参数的预报问题

关于隧道围岩参数的预报问题，应该明确两个问题：一是地震波预报方法获得围岩参数的原理和作用；二是利用围岩参数变更隧道围岩级别的合理性。

地震波预报方法获得的基本参数是纵波速度和横波速度，其他参数均是由此计算得到的二级参数。利用地震波方法求取速度参数计算的过程中，速度数值与介质本身和反射界面的角度两个变量有关系。在地震波预报求取速度的过程中，以测量段（炮孔段）岩体速度为基本参考值，计算中同时考虑岩体反射界面的反射幅度强弱作为计算因素，带有相关比较的性质，因此得到的速度数值称为估算速度，利用估算速度曲线的分布作为分析相邻岩体的定性比较具有一定的合理性。但是，它既不是常规地震波勘探中的均方根速度，也不是岩体的真速度。

地质界面与隧道的关系，地质界面正交隧道轴线的情况应该说是个别的，普遍存在的应该是与隧道存在夹角的情况，因此普遍存在的是地震反射波路径与隧道轴线不重合，地质界面与隧道的夹角越小（以正交为90度），地震波路径与隧道轴线的夹角越大，即地震波路径偏离隧道越远。因此，利用地震反射波路径方向上的速度代表隧道围岩，存在不合理性，因为地质岩体具有的非均质、非连续和各向异性是不容忽视的。

在明确地震波预报获取的速度含义以后，我们来分析利用该速度进行“隧道围岩弹性波分级法”和变更隧道围岩级别的问题。“隧道围岩弹性波分级法”顾名思义，是隧道围岩弹性波的一个分级方法，而不是隧道围岩地质分级的全部。勘察设计报告中围岩级别的结论是综合考虑：隧道通过地带岩体的工程地质、水文地质、隧道埋深与地应力，以及隧道围岩弹性波参数等多方面的资料做出的，仅仅利用预报获得的岩体参数变更围岩的级别存在着片面性。

举例说明如下：图（11）是TSP203仪器预报成果图中的一部分，图中上半部分三项参数的直方图，由上而下为岩体分段的纵、横波速度参数值；岩体的密度值；和岩体的弹性模量值。图的下半部分为反射界面的分布图。以图中的反射界面线与隧道里程线的交点为序，统计反射界面与隧道轴线的夹角，汇总成表1。

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

里程

2084

2092

2104

2108

2109

2116

2136

2152

2164

2184

2188

夹角

45°

75°

70°

65°

75°

80°

80°

70°

90°

70°

80°

以表1中最后两个界面的里程和夹角，根据隧道地震反射波传播理论，采用作图方法，绘制的地震反射波的射线路经，分别见图（12）。

上图的预报距离为100米：图中序号11的界面在2188里程，构造面与隧道夹角80°，其地震射线与隧道夹角10°～15°，反射段偏离隧道距离32～37米；图中序号10界面在2184里程，构造面与隧道夹角70°，其地震射线与隧道夹角20°～30°，反射段偏离隧道距离49～59米。如果以正常预报距离150米计算，反射段偏离隧道的距离达到70～80米。地震波射线与隧道轴线方向不同，射线路经与隧道轴线也不具备重合条件，而且偏离隧道50至80米多米以外，这样的速度资料作为隧道掌子面前方围岩的速度不具备代表性，以此变更隧道围岩的分级则更无道理。至于图中提供的其他岩体动参数，例如：动弹性模量、动剪切模量、动泊松比和岩体密度值等参数，皆由岩体纵波和横波速度计算而来，摆在报告中也就是一堆动参数。况且在没有具体岩体动静参数对比资料的基础上，如何使用也存在问题。

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(1)属于顶管铺管技术和环境保护施工方法，并具有不开挖面层就能够穿越交通设施和建筑物;(2)由于被铺设管道的上部土层未经扰动，故管道寿命较长;同时由于无需拆迁土层之上建筑物，故有很高的经济效益;(3)顶管力学性能优良，适应各种土质。

1．2泥水加压平衡式顶管施工注意事项

泥水加压平衡式顶管工作原理为采用机械切削泥土并应用水力输送弃土，同时利用泥水压力平衡地下水压力和土压力，控制地表隆起和沉降。在施工中需要注意的事项为:一是注意掘进机处于停机状态时需要防止泥水流失，以便保持挖掘面稳定。二是施工过程之中，需要注意观察地下水压力变化和挖掘面的稳定状况，并检查泥水浓度和相对密度及进排泥泵流量的正常度。

2地铁穿越类型及其风险

地铁穿越区分为上部穿越和下部穿越，两者区分点是顶管是从隧道上方还是下方穿过，如若是上方穿过就是上部穿越，反之如若是下方穿过就是下部穿越。上下部穿越之间的特征最大区分点是:上部穿越由于集中卸载导致隧道上浮，下部穿越由于地层损失导致隧道下沉;不过两者都会使得隧道差异沉降，形成小曲率半径，进而严重影响隧道使用状况甚至结构安全。以下分别探讨上部穿越和下部穿越风险:

(1)上部穿越风险:一是隧道隆起具有不可恢复性。下部穿越采取二次注浆措施使得下沉隧道恢复，而上部穿越则对隆起部分毫无办法使得下沉复位。二是土质差，稳定所需时间较长，这是缘于施工管道埋深较浅使得土体力学性质较差所致。三是应对措施有限。在隧道上方卸载是其隆起缘由，但由于隧道上方面层不存在加载条件或不能充分实施加载而使得隆起不能下沉复位。

(2)下部穿越风险:一是后期整改周期长。在列车停运期间，遵循多次、多点、均匀原则并采取二次注浆措施来减少扰动性。二是同步注浆存在注浆压力过大而使得周边土体容易劈裂，导致地层损失难以控制。

(3)顶管穿越风险:设计风险包括工作井施工设计和洞口加固设计风险;地质勘察风险包括地质差异和勘察不准或疏漏;施工参数风险包括推进速度、顶进正面土压力、顶进纠偏、管道拼装、出土量、注浆参数等;监测风险包括监测数据不准和监察数据传输不及时;此外还包括材料风险和机械故障风险。

3施工风险控制要点

3．1顶管工作井和顶管接收井

顶管工作井属于顶管施工临时设施，可供顶进设备安放，并对管内土方进行提升处理。而在工作坑设置和顶进形式选择时，需要兼顾多种因素，并按不同的顶进方向区分为单向和多向顶进、调头和对头顶进。顶管接收井的围护结构可采用SMW工法桩进行满堂加固的高压旋喷桩和内插型钢，这样由于顶管施工涉及面较宽，不可避免地影响地铁结构，因此，严禁拔除近地铁侧型钢。

3．2顶进速度

在顶管施工过程之中，要保持匀速缓慢速度，并控制在l0mm/min之内，以保证刀盘对土体的切削，从而减少扰动。而顶进速度的控制可以通过顶管机的液压系统增设节流阀和冷却系统，以对千斤顶顶进油量予以控制并防止油温过高。

3．3顶管正面压力

土仓中的压力须与开挖面的正面水土压力保持平衡，并控制好顶管顶进速度和出土量，如若顶进速度加快而出土率较小，就会增大土体压力而使得地面隆起，反之亦然。因此需要做到:顶进速度保持匀速缓慢，顶进方向予以严格控制，顶管纠偏力尽减少。

3．4顶管纠偏

在顶管施工过程之中，严格遵循顶管施工技术规范，不随意更改施工标准。相对顶管纠偏而言，切实做到顶管顶进l0cm就进行一次纠偏，严格禁止单次大幅度纠偏;顶管纠偏操作要做到“勤”和“微”，对于“勤”而言，不仅对显示屏和指示灯等在内的仪器及其它观察点要做到持续观察，而且集中注意力做到勤动作，保持顶进度缓慢均速，顶进方向按照设计标准进行，不会出现较大偏差。对于“微”而言，保证不会出现大幅度的纠偏和过正纠偏，以便防止出现管接头开口造成漏水和形成S形管道。这样，每次顶管纠偏都要采取小角度纠偏，避免造成轴线弯曲和地面沉降。

3．5同步注浆及置换注浆

对于同步注浆而言，注浆压力需要大于隧道底处的土压力值，以便保证浆体充分渗人周围土体;同时，选择触变性能良好的膨润土制浆材料，并尽力将膨润土泥浆套随机头向前移动，以便形成连续的环状浆套。对于置换注浆而言，是在顶管施工完毕后予以换浆，换浆时间因地点差异而有所不同，对于距离隧道15m之外的地方可以不受时间限制而随时进行换浆，而对于隧道及其前后15m所经之处要在列车停运期间内进行;在换浆期间，如若一旦发现隧道变化过大，需要即时停止换浆。

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①微差爆破

微差爆破就是利用毫秒延时雷管达到延时爆破的爆破技术。它的主要优点就是可以降低爆破地震效益所导致的冲击作用；实现岩石碎块的均匀度，使得爆破岩石碎片集中化，便于清理；降低爆破次数、提高爆破效果。

②挤压爆破

挤压爆破技术就是在爆区自由面前方人为预留岩渣，以此提高炸药能量的利用率和改变破碎质量。它的主要优点就是增加了工时的利用率，降低了爆破频率；通过挤压爆破可以使岩石在挤压过程中发生二次冲击，提高了岩石破碎率，降低了二次爆破的工作量。

③光面爆破

就是在开挖的岩石中保证其表面光滑而且不受明显破坏的爆破技术。光面爆破技术可以有效的保护开挖岩体的稳定性，降低施工成本。光面爆破的原理就是采取在开挖岩体表面布置密集的小直径炮眼，在这些炮眼中不耦合装药或者部分孔不装，同时起爆形成平整的光面。

④预裂爆破

就是人为开挖制造一条裂缝，这条裂缝是保留围岩与爆区的分裂线，有效的保护围岩，降低爆破地震危害的控制爆破技术。预裂爆破的炮孔直径一般越小，孔痕率就会越高，对爆破的效果就会产生巨大的影响。

2隧道控制爆破技术

为了更加准确地说明隧道控制爆破技术，本文选用“高石河隧道施工”实例对隧道控制爆破技术进行综合分析：

2.1高石河隧道爆破施工方案

高石河隧道工程以娟云母千枚岩为主，千枚岩遇水后会迅速的软化，而且其地形非常复杂，经过多方论证，最后采取地表注浆加固形式对滑坡进行处理后进行进洞施工。基于高石河隧道地形比较复杂，隧道开挖面积要达到110m2，因此根据施工现场的环境以及施工设备可以采取上、下台阶法开挖，选择2#的岩石乳化炸药，钻孔的直径为42mm，采取并联分段毫秒导爆管。上断面开挖44m2，下断面开挖56m2，它们都采取水平炮孔开挖方式。

2.2爆破参数的确定

根据以往的工作经验以及爆破原理，本工程沟槽采取楔形沟槽法，炮孔则采取掏槽眼、辅助眼、周边眼等多种布孔的方式，并且利用不同段别的毫秒雷管实现对光面控制爆破。

2.2.1炮孔的数量以及炮孔直径

根据工程的实际环境以及岩石的坚硬程度，并且结合爆破技术的原理，来确定在工程的掌子面确定炮孔的数量，一般我们在确定炮孔数量时选择的公式是：N=3.3(f•s2)13根据公式我们可以准确的计算出该工程的炮孔数量应该为160个，其中：N———炮孔的数量（个）；s———掘进断面积（m2）；f———岩石坚固性系数。

2.2.2装药量的计算及分配

装药量的多少对爆破效果会产生重要的影响，药量不足与过多都会影响工程的质量，因此要合理的确定具体的装药容量，合理的药量要根据炸药的性能和质量等多方面进行确定，但是由于施工环境具有很多的不可计算的因素，因此我们在确定炸药容量时多根据以下公式进行计算：Q=qV。在公式中：Q———爆破循环需要的炸药量；q———爆破每立方米所需要的炸药的消耗量（kg/m3）；V———一个循环近尺所爆落岩石的总体积，即V=IS，m3。

2.2.3炮眼直径对工程的影响

众所周知，增加炮眼的直径，加大装药量可以使爆破的威力更大，可以使爆破的效果发挥到最大程度，但是如果一味的增加炮眼的直径就会造成凿岩的下降速度，并且对岩石的碎片质量以及围岩的平整度产生巨大的负面影响，比如增加炮眼的直径可能就会增加爆破的瞬间威力，但是岩石的碎片破碎程度就会下降，碎片的均匀程度也会出现巨大的反差，因此在设定炮眼时必须要根据施工环境以及施工设备、炸药的性能等综合因素进行分析，科学的确定炮眼的孔径。根据我们的工作经验，再结合本工程的实际情况，我们将炮眼的直径确定为32mm-50mm之间，药卷与眼壁之间的间隙为炮眼直径的10%左右，基于此要求，上下断面的开挖爆破应该选用钻头为38mm的风动凿岩机。

2.3爆破施工设计

2.3.1上台阶施工设计

①炮眼布置

炮眼的布置要严格按照控制爆破震动原理进行布置，首先从距底板的50cm处开始，沿隧道的中心线两侧对称布置4对垂直楔形掏槽孔，它们的排列顺序是：头排的辅助孔与掏槽孔的距离要保持40cm，中间辅助孔的距离也为40cm，最外排的辅助孔与边墙的距离为85cm左右；在隧道的拱部布置4排崩落孔，他们之间的排距为60cm，最外层的崩落孔与隧道边界要保持65-80cm的相距距离；周边的炮孔要与开挖边界保持20cm，并且炮孔钻眼要向外倾斜5°左右，底板孔直接布置在底部边界上，并且向下倾斜10°左右进行钻孔，并且要保持孔距之间达到85cm。

②装药结构与单孔装药量的确定

在确定好炮眼的数量以及大小位置后，就需要根据具体的工程要求科学的对炸药使用量进行确定，一般根据工程建设经验，除了在周围孔选择轴向间隔装药外，其余的炮孔需要采取连续装药的结构，不同的位置选择的炸药是不相同的，在拱部周围孔之间要采取直径为25mm、长20cm、重100g的卷装乳化炸药；底板孔则使用直径为32mm、长20cm、重200g的乳化炸药；其余的则选用直径为32mm、长20cm、重150g的卷状2#岩石炸药。

③起爆顺序与方法

为了降低施工成本，实现爆破的预期效果，应该将爆破所引起地表振动的速度控制在2cm/s内，并且要尽量使各个炮孔同时起爆，具体的起爆顺序是：掏槽孔、辅助孔、崩落孔、边墙周边孔、底板孔和拱部孔。起爆的方法是采取非电导爆管以此点火，孔内毫秒延时起爆，采取并联方式连接，主传导爆管用电雷管引爆。

2.3.2下台阶施工设计

①炮孔布置

下断面横截面上应该布置3排主爆孔，其中3个头排爆孔的抵抗线为1.1m，随后再布置2排主爆孔，其间距为0.8m左右，并且要保证每排要布置4个炮孔，孔距的间距为1.0m，同样两侧的边墙也要布置4个周边孔，孔距为0.7m。

②装药结构与单孔装药量

下端面的装药结构与上断面的装药结构是相同的，除了底板孔使用单卷的重量为200g的乳化炸药外，其余都是用单卷为150g的2的岩石炸药。各炮孔的单孔装药量。半台阶炮孔示意图

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在施工之前主要开展的工作为可行性研究和勘察设计，以及施工前开展的招投标工作。前者涉及的内外联关系主要是隧道方案与整个路线工程，以及与自然和社会的相互作用，主要体现为方案与具体设计的合理性和科学性。后者主要涉及建设方与施工方的相互关系，即建设方与施工方的合同关系建立过程，其中关键因素是中标价格。

2)施工中的内外联关系。

施工阶段的和谐性是评价城市隧道工程建设和谐度的最主要内容。这一阶段整个工程建设过程的内外联关系可以划分为实体工程、机构人员和资金流转三个方面。实体工程方面:工程建设活动需要开挖岩土体、扰动地下水环境，隧道结构与岩土体发生相互作用;施工过程各部分、各工序发生相互作用;工程建设从外部环境获取大量的各类材料，又向环境输出废弃材料、废气和污水。机构人员方面:参与工程建设的业主、施工、监理、设计和监测检测等单位及其员工需要开展大量的互动工作，这些工作有管理与被管理、监督与被监督，以及相互协作等不同的角色关系。参与工程建设的单位还与社会其他单位或个人因材料采购、废弃物处置、污染物排放、共用其他社会资源等原因发生互动关系。资金流转方面:主要表现为承包商向监理、业主单位的资金申报审批，以及业主向承包商、承包商向材料供应商、服务提供商和劳务人员提供的资金拨付。资金流转的正确性、合理性和及时性，对工程建设活动的顺利运转也十分重要。

3)施工后的内外联关系。

施工后的内外联关系主要体现为隧道工程为社会提供服务，以及运营者对隧道进行的管理维修。隧道工程为社会提供服务:隧道方案越合理、自身状况越好，可以为社会经济发展提供的服务就越好，经济社会效益越明显。隧道工程的管理维护:管理维护一方面有利于保持隧道的健康状态和服务水平;另一方面需要花费一定的成本、对隧道运营产生一定的影响。过多、过频繁的维护和病害治理，说明隧道工程本身的建设质量存在不足。

2城市隧道和谐性的表现形式及影响因素

城市隧道工程建设的和谐性可以从技术、经济、社会和环境等四个系统得以体现，不同系统中又可细分为若干个方面，每个方面和谐性的影响因素不尽相同，相互之间可能存在重叠。

2．1城市隧道和谐性的表现形式

1)技术系统的和谐主要表现为安全、质量和进度三方面有保障。

安全方面包括不发生各种形式的安全事故，不因安全事故造成财产损失和人员伤亡;质量方面包括不出现各种类型的质量问题，工程各部分功能正常、系统相互协调;进度方面包括工程总进度得以保障，各分项或分部工程得到协调一致的推进。

2)经济系统的和谐性主要体现为业主(代表政府或社会)、承包商(机构)和参与建设的员工在经济上取得好的效益。

业主方面主要为获得合理最大化的投资回报，按时据实向承包商支付各项费用，不因安全、质量或进度等问题产生额外费用;承包商方面主要体现为在保证安全、质量的前提下获得最大的经济效益，不因安全、质量和进度问题额外增加成本;员工方面主要体现为按时获得与付出劳动相对应、与区域或行业收入水平相协调的劳动报酬，不因窝工、违规作业、工伤事故等造成不必要的损失。

3)社会系统的和谐性主要体现为外联关系、机构关系协调和员工关系等三方面处于协调、顺畅状态。

外联关系方面体现为工程建设有效避免对外部单位与个人的干扰、破坏，能够获得外部单位与个人的支持。机构关系方面体现为所有参建单位恪守本职工作，相互合作与支持，不因相互协调不畅导致正常施工中断、延误问题的正常处理等。员工关系方面体现为所有参与建设的管理者、技术人员和工人互相尊重、理解和支持，相互交流沟通顺畅，能够和谐共处。

4)环境系统的和谐性主要体现为资源消耗水平低、污染物得到有效控制和处理、施工环境扰动得到控制。

在资源消耗水平方面主要体现为工程建设消耗的各类建筑材料较少、能耗和用水量较低;在污染控制水平方面主要体现为产生的污染较少，并得到及时有效的处置，由于工程建设参数的废弃物较少等。施工扰动控制水平和谐性在施工扰民控制方面主要体现为施工产生的振动、噪声等对周边居民及单位的影响得到有效控制，对周边景观的破坏得以控制并及时得到修复。

2．2城市隧道和谐性的影响因素

通过城市隧道工程建设内外联关系的分析，城市隧道和谐性的影响因素可以归纳为以下15个方面:方案社会评价水平(C1)、施工中标价格水平(C2)、参建机构资信水平(C3)、安全事故控制水平(C4)、质量缺陷控制水平(C5)、设计变更控制水平(C6)、施工工期控制水平(C7)、反馈决策顺畅水平(C8)、企业财务健康水平(C9)、员工薪酬发放水平(C10)、内联关系协调水平(C11)、外联关系协调水平(C12)、废弃物处置水平(C13)、污染物处置水平(C14)、景观修复营造水平(C15)。

3城市隧道和谐度的层次分析法评价

城市隧道工程建设和谐度的评价是一个多指标综合评价问题，可以采取层次分析法、模糊数学法等方法进行评价，本文采取层次分析法进行分析。层次分析法的基本思想是将复杂的问题分解为若干个层次，在比原来系统简单很多的层次上逐步分析。通过比较若干因素对同一目标的影响，把决策者的主观判断用数量的形式表达和处理，从而确定它在目标中的比重。层次分析法的主要流程为:明确问题建立层次结构模型利用成对比较法构造判断矩阵进行层次排序，获得权向量进行一致性检验完成层次总排序以及一致性检验获得最优系统方案。

3．1递阶层次模型的构建

根据层次分析法理论，构建四个层阶的递阶层次模型分析模型。城市隧道工程建设的综合和谐度为第一阶(最终目标层H)，并将其分为技术(HT)、经济(HC)、社会(HS)和环境(HN)四个二阶目标层。第三层为指标层，共包括12个方面的准则(T1～C9)，即安全管理指标、质量管理指标、进度管理指标、业主经济指标、施工经济指标、员工经济指标、外联关系指标、机构关系指标、员工关系指标、资源消耗指标、污染控制指标、扰民控制指标。指标层为影响城市隧道工程建设和谐度的15种影响因素(C1～C15)。

3．2指标层权重的确定

应用层次分析法确定指标权重的方法为:利用分级比较标度方法，列出上层指标与下层相关性，由被调查者采取两两比较的方法，给出判断矩阵。然后求出判断矩阵的特征向量和特征值，进行一致性检验。

3．3和谐度等级的确定

根据和谐度的评价值，按照表1确定其评价等级。具体实施时，可以由政府或其他主管单位研究提出对工程最后的和谐度指标和等级要求进行明确，确定经济和行政奖惩方案，形成有据可查的文件。或由建设单位在施工招标和合同谈判中对工程最后的和谐度指标和等级要求进行明确(此时需要修正一些与施工单位无关的指标)，确定经济和行政奖惩方案，作为合同条款的一部分。

4某城市隧道和谐度评价实例

1)工程概况。

某城市隧道全长1823m(左线913m，右线910m)，隧道进出口位于不设超高的大曲线半径上，左右设计线相距约30m～50m，属于间距较小的分离式隧道。隧道按城市Ⅱ级快速干道设计;双向四车道，单向行车，设非机动车道及人行道;设计时速40km/h，设计荷载:公路—Ⅰ级;隧道净宽14．50m，净高5．0m。

2)指标权重的调查分析。

为确定城市隧道工程建设和谐度的指标权重，邀请上级主管单位和全体参建单位对和谐城市隧道建设工作进行了分析。与会25位代表(上级主管单位6名，业主6名，施工单位6名，监理和设计单位各3名，监测检测单位1名)参加了各因素重要程度的调查。与会人员分别填写了各层指标重要性调查表，其中准则层与措施层的关系采取开放形式，即每一个准则元素与哪些措施元素相关，由被调查者自己确定，在数据分析时，最多计入6种排位靠前的因素。通过对上述调查进行分析，得到了各指标对总目标的权重。

3)和谐度评价。

该隧道建设完成之后，项目建设单位对各方面工作进行总结，召开和谐隧道建设总结评估会议。上级管理单位、参与建设单位、周边企业和市民代表等35人参与了总结评估。根据和谐度与和谐度等级的对应关系，该隧道工程建设评定为“和谐”。

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②核对设计文件和编制施工组织设计，预测隧道施工可能对地下已设结构物的影响。

③积极了解施工现场的天气、施工材料和运输情况，对施工现场可能会出现的用电问题、水量问题（雨水冲刷）以及材料供应等作好准备。

④对交通运输条件和施工运输便道进行方案比选，合理安排施工工具，现场核对隧道平面、纵面设计等。

⑤对施工地周围的生活供应、医疗条件以及电力通信、劳动力等做好勘察，并测试周围的水源、水质，拟定供水方案。

⑥按照公路隧道施工方案或技术的不同，工程实施前需要预先准备好施工所需要的一系列材料，比如砂石、水泥和钢筋等，还有一些特殊的防水材料或钢材。这些原材料在投入工程使用前都必须经过严格的质量检查和筛选，坚决杜绝使用劣质材料，而符合国家规定的材料也要进行合理堆放，避免施工人员由于材料乱堆放而导致其他事故的发生。

2公路隧道工程施工中的难点和技术

2.1公路隧道建设环节的相关技术

公路隧道在施工时除了要按照隧道施工的技术规范行事以外，还需要对材料的质量进行严格的检测，并围绕新奥法原理来按照“紧封闭、勤测量”的原则来对各种复杂的施工技术问题进行处理。随着科技的进步，隧道施工方法也比较多，比如我国常用的新奥法人工钻爆施工等（台车钻爆和人工钻爆），下面我们就人工钻爆技术进行分析。

2.1.1洞口施工

公路隧道由于地势原因，在洞口施工时很容易出现山体滑坡、失稳等现象，这就要求施工人员在施工时及时勘察地势，并结合实际情况提出合理的进洞位置和加固方案，这样才能在出现滑坡现象时及时采取措施进行防治，避免一些可能对施工人员造成的安全隐患。还有在洞口开挖之前，要及时进行边仰坡的排水工作，检查周边的排水系统是否完好，避免出现水流倒灌的问题。另外，要及时清除基坑中的废物杂物，洞口之上的仰坡坡脚如果有损坏，要及时修补，在监理工程师验收合格之后才能够进行下一步的施工。

2.1.2洞身的施工

完成了洞口开挖之后，先要进行超前支护，才能再进行洞身施工。洞身的施工方法有很多种，比如全段面法、台阶法、眼镜工法和超前支护法等，而如何选择具体的施工方案则要根据具体的围岩情况。

2.1.3初期支护

初期支护是为了加强隧道围岩的自承力，从而形成一个完整的支护体系，是复合式衬砌的重要组成之一，属于早期支护。进行支护时，一定要严格按照规范来施工。在公路隧道建设中，部分围岩的自稳能力极差，根据新奥法原则，需要在软弱破碎的围岩地段及时进行支护，控制围岩的变形和松弛，施工过程中可以通过合理的机械和劳力组织，三台阶开挖和初期支护同时开始，同时完成，形成一个循环的两大步骤。

2.1.4监控测量

监控测量是工程实施过程中的重要内容，细致的监控测量能为施工提供科学、可靠的监测信息，通过信息来反馈具体实际的施工情况，并进一步确保施工质量和施工安全。在这个信息化的时代，具体的数据资料在工程建设中能起到许多重要作用。

2.1.5二次衬砌

二次衬砌不仅对围岩起支护作用，而且还美化了隧道外观，所以衬砌质量必须要达到内实外光的效果，以保证隧道的美观。如果初期支护的围岩变形，且变形速率无减缓迹象，严重超过规范要求，初期支护多处开裂时，必须及时采用临时应急支顶措施，如果因此影响到二次衬砌的质量，就必须对支护类型和参数进行及时调整，做到既能有效控制变形，避免塌方发生，又能保证工程质量。另外，在挑选二次衬砌所用的台车时，要尽量挑选表面平整、接缝严实的大模板或整体式模板台车，必须要满足设计的要求，选择合适的刚度，减少模板变形等问题，这样才能保证衬砌表面的光滑平整，还有就是做好防排水措施，避免渗漏水。

2.2新奥法施工技术

新奥法施工是世界通用的国际工法，在隧道施工时可以根据地段的不同来选择性采用钻爆法施工，实施光面爆破。在具体操作中，要以维护和利用围岩的自承能力作为出发点，尽量减少对围岩的扰动，可以考虑采用“中洞超前，预留光爆层，光爆扩边”的复式开挖法。首先开挖导洞，根据隧道断面尺寸来确定导洞断面大小，钻孔前测量中线和水平线，按画好的炮眼位置和顺序钻孔，装药和填炮泥与一般隧道爆破相类似；然后再二次开挖，根据隧道情况的不同来确定导洞挖掘的深度；最后开挖光爆层，通过复式开挖法让光面爆破痕留存率达到90%以上，使隧道开挖轮廓与设计轮廓更加吻合，降低围岩的扰动，能够很好地体现出新奥法的施工优点。

2.3施工过程中的难点管理

2.3.1施工进度问题

由于公路隧道工程的复杂性，很容易出现一些突发的危险问题，所以为了能够确保工程能够在工期内完成，必须做好相应的管理工作。在施工过程中，必须严格按照执行公司所制定的各种管理制度，将责任落实到个人头上，在设计工程方案时，要对工期做好科学合理的安排，对施工团队和现场的管理人员做好相应的专业培训工作。

2.3.2对工程质量的检查

如果将劣质的材料投入工程使用，会造成非常大的安全隐患，因此必须要加强对施工整个过程的质量监督和管理，需要监督部门建立和完善质量监督管理体系，将责任落实到个人头上，严格按照质量验收制度的规范来对工程质量进行监督和检测，发现问题，必须要严查，这样才能大大减少工程质量问题。

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二、严格控制施工材料的质量

我国对公路隧道的质量有着严格的高要求，在进行公路隧道的建设时要选择信誉可靠、质量好、生产管理有优势的厂家的材料，并对厂家所提供的材料进行抽样检验，根据检验结果以及供需要求，确定施工原料的供应商。优质的材料可以减少公路隧道的后期维修的费用，能够不断的延迟公路隧道的使用寿命，提高公路隧道的耐久性等，鉴于长期的发展来看，选择优质的材料能够在后续工作当中省去的很大的一部分资金，选取优质的材料不仅能够降低施工当中的成本，而且能更好的提高公路隧道的安全性，保证国家经济不受损失，确保人们的财产安全。存放方面要根据材料的类型、性质分开存放，并使用隔离设施对不同的材料进行隔离存放。施工单位根据施工区域的环境制定相应的通风、防潮、排水等措施，若环境属于干燥型，应建立水泥库。施工材料到货后，对其进行种类、出厂日期、标号分类标签，避免混乱。现阶段公路隧道施工使用的主要原材料为沥青和混凝土，为了确保公路隧道的质量能够达到设计要求就应该确保施工材料符合相应的技术要求，在混合料的拌合之前应对原材料进行试验，确定合适的配合比。在进行沥青混合料的拌合时应该在沥青混凝土搅拌站进行集中拌合，拌合过程中的温度、沥青的使用量、混合料出厂时的温度等都应该控制在合理的范围内，拌合完成以后应确保混凝土的拌合均匀，并保证没有分层离析现象。拌合完成以后沥青用量试验、矿料级配以及沥青混合料性能都达到要求以后进行运输工作，运输车辆也有要求，应该使用自卸汽车进行运输。为了保证沥青混合料的均匀性，应在车底板铺上砂石。为了避免出现车辆的粘结，应该使用油水混合液来涂刷车底板。

三、完善施工现场技术管理

随着现代科学技术不断发展，公路隧道施工技术有了很大的进步。公路隧道施工有着点多、面长、线广的特点，其施工环境比较复杂，受影响因素较多，一旦出现安全质量问题就会带来不同程度的安全隐患，特别是隧道施工时，由于地质结构复杂，塌方现象时有发生，因此，在施工过程中的开挖及支护方案是主要难点。以新疆某地区的隧道施工为例，该隧道全长11.629km，沿线布置4条施工支洞，本工程地质条件较为复杂，沿线围岩主要为绿泥石云母片岩，岩石风化较为严重，且节理裂隙发育并有饱和地下水，自稳成型条件较差，塌方时有发生，隧洞洞线长，施工工期紧张，都增加了该工程施工的难度为了增强了岩土体的稳定性，减少塌方现象，在岩土体打入超前锚杆，约束岩土体的变形，通过向围岩施压，原来处于二轴应力状态的洞室表层围岩会处于三轴应力状态，进一步阻止围岩体刚度恶化，特别是松动区范围内的围岩刚度。在岩土体进行系统锚杆支护，形成加固圈，进而增强了岩土体的稳定性。局部洞段同时使用钢筋网片，因为锚杆布设通常会有一定间距，锚杆约束岩土体的作用较弱，很容易发生坍塌，所以用钢筋网连接锚杆之间支护，可以增强锚杆的有效性。在围岩裂隙发育且围岩破碎的洞段采用加强锚杆与钢筋网片连接后再进行混凝土喷护的方法进行支护。要强化公路隧道施工技术，采用先进的机械设备和施工材料，从各方面提高公路隧道施工技术水平，确保公路隧道工程安全质量问题得到有效解决。最终以高精度、高质量、高进度、无事故完成公路隧道施工建设。

四、施工现场要注意保护生态环境

在公路隧道施工阶段，必然会对公路沿线的自然环境和生态系统的能量流动等造成破坏，打破了生态平衡。例如公路沿线的勘测、施工路基的开挖以及施工材料的堆积等，都会剥夺大量的生态资源。所以说，在施工的过程中，一定要将施工和环保紧密结合。在公路建设中，需要挖取大量的土石方，需要开挖路堑或者填筑路堤，修建涵洞或者建造桥梁，这一系列的施工必然会引起山区局部地形的变化，因此，在施工前要做好充分的准备，了解这种施工破坏程度对于环境的破坏性，在施工的时候要结合这些情况，尽量的规范施工程序，如对于取土场弃土堆使用的时候就需要规划好，在保证正常施工的前提下少占取有用的土地，取土场的四周边坡也不能够太陡影响到绿化复耕工作的进行。在土方的开挖和回填的时候需要尽量的避开雨季。而在雨水地面的径流处开挖路基的时候则要设置好临时土沉淀池，以便拦截混砂，保证施工的质量。公路施工中所用的沥青、油料等原材料，一定要讲究规范堆放，不能够靠近水源的地区，防止其流入水源造成污染。在公路的涵洞和桥梁的施工中，也需要严格的检查设备，防止出现油料泄露的现象。

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2岩堆体特征

2.1外部特征

岩堆体主要分布在山岭区的陡坡上或山麓下，岩堆体深度变化很大，上部较疏松，中下部较密实，深度一般在10～45m，甚至更深。其纵断面一般呈各种形状的三角形，主要由岩堆基底傍依区和岩堆坡面所围成的三角形区域组成。1～3分别表示为岩堆基准面(基底)，支承(傍依)区和岩堆坡面。受地下水影响，岩堆体底部与基岩接触面处一般有可塑状低液限黏土夹碎石软层。一般而言，上下陡中间缓型岩堆的稳定性最好，其次是单面坡型，上陡下缓型岩堆稳定性最差。岩堆体坡面形状，即平面形态。岩堆体大小和范围极不一致，其面积少则几十平方米，大则几平方公里。其平面形态主要有楔形、三角形、舌形、半圆形、梨形、梯形等类型。圆形岩堆相对最稳定，而舌形岩堆和梨形岩堆稳定性最差。

2.2内部特征

岩堆体上部覆盖层为黏土夹碎石，下部为块石土夹黏土，岩堆主要由千枚岩、泥岩、页岩、板岩和片岩的风化产物与砂岩、石灰岩和花岗岩等的岩块堆积而成。碎屑岩类岩堆由砂岩质块(碎)石和玄武岩块(碎)石组成，块石含量70%～80%。碳酸盐岩类岩堆由灰岩质、白云岩岩质块(碎)石组成，块石含量80%～90%。

3岩堆体力学参数

尽管岩堆体的力学性质研究十分困难，但是研究者依然取得了一些有价值的成果，vallejo等对砂石～黏土混合材料的孔隙度与抗剪强度进行了研究，得出混合材料的抗剪强度与砂石、土的比例有关，当砂石的重量比小于40%时，材料抗剪强度主要由黏土的抗剪强度控制;当砂石的重量比介于40%～75%之间，材料抗剪强度由砂石的摩擦阻力和黏土的抗剪强度共同控制;当砂石的重量比超过75%时，材料抗剪强度主要由砂石的摩擦阻力控制;混合体抗剪强度随含石率增加而增加。可以根据现场岩堆体的坡度来初步判断岩堆体的摩擦角。岩堆的含石率较高，岩堆表面坡度一般也较大;相反，坡度相应变小;随着岩堆的增加以及雨水的作用，将逐渐密实，因此对早期的岩堆，其稳定性高。岩堆体整体松散，其粘聚力低，岩堆体的粘聚力为大约8～20kPa。

4岩堆体对隧道施工的影响

在穿越岩堆体隧道的施工中，导致进洞困难的根本原因有两个方面:一是水患，二是围岩松散软弱。施工中的困难具体表现为:卡钻与孔塌现象，严重影响喷锚支护的施工速度，增加施工成本;锚固力不足、坍塌现象、边坡失稳、涌水现象、流砂现象。

5岩堆体隧道施工控制措施

针对以上问题，在岩堆体隧道施工过程中，采取的防治措施主要有两大原则。一是，隧道防排水设计原则:“以排为主，堵、截、防、排相结合”;二是，隧道开挖原则:“减少对围岩的扰动、先护后挖、密闭支撑、边挖边封闭”。具体措施包括:

1)对于施工过程中的成孔困难。采用锚杆钻机跟管钻进的方法、套管跟进取代管棚，此外还可采用小导管径向注浆取代中空锚杆径向注浆的方法;

2)针对锚固力不足的问题。采用管锚与注浆联合支护技术，全面调动了围岩自身承载能力，是目前解决岩堆体支护问题的最有效手段;

3)对于边仰坡失稳及围岩软弱问题。主要是进行小导管注浆、网喷支护处理边坡;

4)对洞内流沙。开挖时应准备草束或麻袋，随时堵塞缝隙，以免漏砂引起坍塌;

5)针对失稳，偏压问题。在岩堆体中隧道施工，采取大管棚注浆超前支护，短进尺，弱爆破，及时施作加强型的初期支护，锁脚锚杆，尽早成环，形成封闭结构。

6结束语

1)现有的成果主要是针对具体实际岩堆边坡的综合治理进行研究，对于岩堆的形成条件、机理、几何特征及变形规律，以及岩堆的破坏模式和破坏机理方面的研究较少，在机理分析的基础上提出标准化施工方案及其基本施工措施的研究更少，有待深入研究;

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2喷锚支护技术在隧道工程中的应用

2.1准备工作

2.1.1确定喷射混凝土原料的比例

确定喷射混凝土各项原料的比例时，不仅需要达到设计要求的强度等级，还需要充分考虑当地的气候环境及地质条件，应保障混凝土的抗渗性及早强性达到相应的要求，避免出现混凝土的抗冻性不佳的情况，并降低回弹率及水化热，低温早强喷射混凝土的水灰比需要控制在0.4～0.5之间。一般情况下，每立方米所使用的水泥量保持在400～470之间。进过反复的实验，该隧道工程中的喷射混凝土施工使用的低温早强喷射混凝土，其成分中的水泥、砂和碎石的比例确定为1∶2.35∶1.61。

2.1.2喷射混凝土原料配合比

混凝土的原材料包括水泥、细骨料及粗骨料及外加剂。在材料的等级、性质、强度、质量等方面均需要达到相应的技术指标，具体情况如下：①水泥材料。水泥材料的等级需要超过32.5R，且是低碱普通硅酸盐水泥或者硅酸盐水泥。该项工程中更使用的是32.5R级普通硅酸盐水泥，其主要技术指标有细度小于4.1%，标准稠度用水量为26.5%，安定性合格，初凝时间为1.5小时，终凝时间为3.5小时，标准情况下抗折强度为8.3，抗压强度为45.2；②细骨料和粗骨料。细骨料需要使用非碱活性的河砂，并要求其硬度较大，没有易冻裂或者容易受到气候影响的矿物质，较为清洁，级配良好，而粗骨料则需要选择非碱活性的碎石或者卵石混合物，要求其级配良好没有冻结物，如冰雪等，其主要的技术指标中含泥量为0.6%，泥块含量为0，坚固性为2.1%，压碎指标为5.1%至7.6%之间，没有碱活性；③外加剂。根据低温早强喷射混凝土的性质，该项速隧道工程开始使用的外加剂是多功能复合外加剂与速凝剂的联合，多功能复合外加剂前能够有效的降低混凝土在液相状态的冰点，使得喷射混凝土的早期强度得到优化，有效的对抗各种恶劣的气候环境；速凝剂则能够让混凝土的硬化速度加快，减少回弹的损失，使得混凝土能够适应含水量较大或者较为潮湿的岩层。

2.2施工过程分析该工程的特点后

施工方法选择为上下断面台阶法，初期支护使用的是锚杆挂网、喷射沪混凝土、钢格栅等多种方式有机结合，主要施工过程如下所述。

2.2.1清理开挖面

围岩隧道掌子面出现完全的出渣现象后既可以对其实施净空量测，做好测量标志，并将不稳定的岩石等进行清理排除，并做好欠挖处理。需要注意在欠挖处理过程中，如果存在软弱地段，需要选择人工开挖的方式，而硬度较高的地段则可以使用补炮来进行开挖，使得其净空尺寸达到设计要求。

2.2.2喷射混凝土

进行混凝土喷射之前，先使用水冲洗岩壁表面，清除杂物及粉尘，搅拌机将粗细骨料、水泥材料搅拌均匀，再根据配比添加质量合格的水，数量需要保持在总量的20%左右，按照正常的程序进行搅拌，并加入速凝剂，使用剂量需要保持在水泥重量的5%左右。该工程中所使用的混凝土喷射机，压力为0.2～0.4MPa，首次喷射混凝土时，一般选择的方式，能够有效的避免洞内粉尘污染。在喷射过程中，需要将喷射面分为若干个片或者小段，每段额的长度为5cm左右；喷头需要呈螺旋形，和喷面之间的距离应为0.5cm～1.0cm，喷射方向和岩面产生的夹角需要保持在10°以内，喷射厚度一般为3cm左右。

2.2.3设置锚杆及配套材料设置

锚杆之前，需要先加工相应的材料进，对成型的F22螺纹钢进行切割；所使用的锚固剂的为8604型水泥锚固剂，其固化时间需要保持在5～10min之间，强度为52～56MPa。现在开挖面进行钻孔施工，使用高压风将孔内的杂物清理干净，锚固剂沾水湿润，并将其置入孔内，填充到孔深度的2/3，在使用手风枪把锚杆植入孔内，固定住，主要保障锚杆和锚固剂贴合的紧密度。钢筋网片的规格为100cm×200cm，网片和锚杆牢固的焊接在一起，铺设钢筋网的过程中需要结合喷面的形状来进行，注意钢筋网和喷面之间的缝隙应保持在3cm以内。格栅也属于该配套的材料，其主要材料是F25钢筋，数量一把为5根，牢固的焊接起来，尺寸一般为500cm，使用钢板螺栓将格栅连接在一起。铺设格栅时，其间距保持在100cm左右，连接筋的长度一般是为110cm，且需要个5根主筋焊接在一起，焊接方式为点焊。最后在格栅格栅拱脚架上安装垫板，需要隧道中线保持垂直，其水平位置应比导坑地面低25cm左右。