滇西隧道坍方防治技术

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1、滇西隧道坍方防治技术：本文从滇西的特殊地质特点出发，对坍塌机理和原因进行理论分析，结合滇西红层区杉阳隧道的施工经验，提出了滇西隧道防坍及坍方处理的施工技术，可以为类似隧道施工提供参考。　　关键词：滇西；防坍；处理　　滇西是指大理、怒江、保山、德宏一带，滇西受构造活动影响，地质条件复杂，对工程影响较大的当属滇西红层区。　　滇西红层分布在以兰坪-思茅为中心的云南西部地区，进一步划分滇西红层北区、滇西红层南区，以侏罗系与白垄系的地层为主，位于金沙江一哀牢山断裂带和澜沧江断裂带之间，南区东界为阿墨江断裂，北区东南界为维西一乔后断裂。滇西红层区主要形成于

2、侏罗纪至白垩纪，为古滇西湖盆的湖泊相沉积，兼有海相沉积。年降雨量多在1000㎜以上，区内主要水系为澜沧江水系。[1]　　大瑞铁路杉阳隧道（13390m）位于大理州永平县境内，位于澜沧江活动断裂带东侧，次级断层发育，岩层节理裂隙发育，岩体被强烈挤压破碎。隧道掘进1km范围内岩性均为砂岩、泥岩，仅泥岩比例差异较大，91%的围岩级别为Ⅴ级，属于典型的滇西红层区地质。　　一、滇西红层区隧道地质特点　　滇西红层区隧道的围岩以砂岩、粉砂岩、泥岩为主，具有以下特点：　　1、易风化、崩解，见风则化，遇水成泥，在干湿循环、大气、阳光的作用下，易崩解成小碎块，崩解

3、后遇水成渣泥状，爆破之后部分砂岩可以划破机械轮胎，但砂岩洞碴在碴场放置1周左右时间后基本看不见大石块。　　2、透水性强，砂岩受构造活动影响，节理裂隙发育，对地下水无隔绝能力，裂隙水发育。　　3、砂岩胶结差，严重破碎的砂岩，呈粒径10cm左右的碎块状，无胶结能力，一旦有较大临空面，很容易相继滑落，失去稳定。　　4、裂隙水危害显著，有时砂岩夹泥岩，开挖时无水，围岩较稳定，一段时间后，裂隙水渗出，软化泥岩夹层，形成软弱滑动面，导致围岩失稳。　　二、坍方的主要类型　　隧道在施工过程中发生的坍方，根据不同的划分标准有不同的划分方式，根据坍方发生的位置可分

4、为以下的三种形式：　　1、洞口及洞口段坍方：在开始进洞或刚进洞施工时就发生了坍方，这类坍方一般因埋深浅而坍至地表或导致洞口滑坡；　　2、洞内工作面坍方：在开挖工作面发生的坍方；　　3、洞内滞后坍方：距开挖工作面一定距离发生的坍方，又称关门事件。　　洞内滞后坍方相当一部分是由于支护参数或施作质量不足造成的，需要从设计及管理因素加以预防。本文主要讨论洞内工作面坍方，这种坍方是最为常见的，对安全、工期的危害性也较大。　　三、坍方发生机理及原因　　坍方发生的机理：　　1、洞内石质类坍方　　隧道开挖后，洞周的岩石处于悬空状况，同时发生下沉和收敛，以释放其

5、内部应力，由于岩石体中存在层理和节理（有时还有软弱夹层），使周边的部分岩块在重力作用下，具有下落和挤出的趋势，如果此时未采取相应的支护措施或所采取的支护措施达不到控制其变形发展的要求时，必然会出现“掉块”现象，当这种“掉块”的数量达到一定数值时，就是坍方。这类坍方一般沿结构面形成，坍腔的形状极不规则。　　2、洞内土质类坍方　　软岩隧道开挖后，由于围岩的粘聚力C、内摩擦角φ值较低，洞周一定范围内很快发生松弛变形，随着这些变形的逐渐扩展，围岩的整体强度降低，同时土压增加，进而引发局部的塑性破坏，在围岩（土质体）内部出现空洞导致局部发生坍塌，塑性区进

6、一步扩大，土压力剧增最终导致整体失稳，大面积坍塌，这就是坍方。这类坍方表现为：坍体为松散的砂、土（或碎石）混合体，数量较大，坍腔形状较为规则，一般为圆弧形或拱形。[2]　　发生隧道坍方的具体原因是多方面的:　　1、根据掌子面的围岩状况，需要采取超前支护措施而未采取，或虽然已采取但其质量和效果未能达到要求；　　2、开挖工法不正确，围岩变化时没有及时调整开挖工法，仍然采用全断面施工或循环进尺过大；　　3、隧道的钻爆有问题，造成对围岩的扰动过大；　　4、初期支护参数不足进行或施做质量不合格，如锚杆的长度、钢架的质量、喷射混凝土厚度等，使初支的强度达不

7、到要求；　　5、由于不合理工期、不合理造价等宏观决策，引起施工过程中强行追求进度，造成支护强度达不到应有的要求，从而引发坍方。　　6、超前地质预报工作不足，没有发现前方的不良地质因素，不能为掌子面施工提供预警信号；　　7、监控量测工作不到位，无法得知变形信息，不能及时调整支护参数。　　值得一提的是，很大一部分坍方起初都是由于掌子面失稳引起，掌子面的破碎围岩开始剥落或软岩发生溜滑，导致掌子面上部滑塌，当滑塌长度大于超前支护的搭接长度时，超前支护前端失去支撑，也就失去了棚式支护的效果，拱部软弱围岩失去了超前支护的约束，在重力作用下掉块或加快塑性变形

8、引发坍塌。　　四、坍方的预防措施　　1、了解设计的地质情况及特点，并与开挖揭示地质情况相对照，围岩状况发生变化，支护参数也需要调整。许多隧道坍方的发生