在地质条件复杂的山区建设隧道，隧道周围及工作面前方的工程地质和水文地质情况对隧道施工的质量和安全关系重大。不良地质条件极容易引起隧道塌方、突泥涌水，不仅在技术上给隧道施工带来极大的困难，也常常因突发事故导致人身伤亡、设备损失、工期延误，从而造成巨大的经济损失。隧道工程设计的基本依据是地质勘察资料，而隧道施工的依据主要是设计文件。大量的隧道工程建设实践表明，由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料作出的设计与实际不符的情况屡有发生。因此，必须熟悉各种隧道施工的工程地质预测预报技术，了解各自的特点，才能真正在施工过程中做好“预控”。在隧道施工期间，应配备相应的工程地质预测预报仪器设备，采用各种技术、手段和方法对隧道掌子面前方地质条件进行及时准确的预测，可以提前采取预防措施，避免灾害的发生或在一定程度上减少因灾害造成的损失，保证隧道施工的安全。
（1）地质预报内容。
地层岩性预测预报是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报。地质构造预测预报是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。不良地质预测预报是对溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体及高地应力等发育情况的预测预报。地下水预测预报是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱及富水地层等的预测预报。
（2）常用地质预报方法及其优缺点。
目前在隧道施工期间采用的超前地质预报方法从专业技术方面可分为常规地质法和物探法两大类，具体有以下几种：超前导坑法、正洞地质素描法、水平超前探孔法、红外探测法、电磁波法和弹性波法。
在综合地质超前预报中的各种物探方法中，超前导坑法成本太高、在构造复杂地区的准确度不高；正洞地质素描法对与隧道夹角较大而又向前倾的结构面容易发生漏报情况；水平超前探孔法在复杂地质条件下的预报效果较差，很难预测到正洞掌子面前方的曲小断层和贯穿性大节理，钻孔与钻孔之间的地质情况也反映不出来；红外探测法这种方法只能确定有无水，至于水量大小、水体宽度、具体的位置没有定量的解释；电磁波法由于干扰因素较多，往往造成假的异常，从而形成误判。
由于隧道地质情况的复杂性，加上人们对地球认识的局限性，给隧道地质超前预报带来了很多困难。只有借助一些外部工具加上一定的地质知识和实地的地质资料来分析、预报，才能达到更好的效果。
（3）地质预报技术的关键。
①研究区域地质、工程地质资料，必要时进行地表补充测绘和勘探，对整个地区的地质情况做到比较全面和深刻的认识；分析主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程等，从而制订预报方案。
②根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工程设计资料，对不同地段的地质进行分级预报，不同类型和级别的地段采取不同的预报手段。
③隧道施工前制定好不良地质地段的应急预案，在浅扎钻探发现地质突变或含水时，立即采取处理措施。
④配备先进仪器，结合有丰富经验的地质施工人员进行综合分析论证。
2．钻爆作业
1）爆破设计。
（1）炮眼的种类和作用。
①掏槽眼：针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置（一般在中央偏下部）布置几个装药量较多的炮眼。其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面。
②辅助眼：位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为辅助眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼的爆破创造临空面。
③周边眼：沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。其作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。按其所在位置的不同，又可分为帮眼、顶眼、底眼。
爆破的关键是掏槽眼和周边眼的爆破，掏槽眼为辅助眼和周边眼的爆破创造了有利条件，直接影响了循环进尺和掘进效果；周边眼关系到隧道开挖边界的超欠挖和对周围围岩的影响。
（2）隧道爆破的参数设计。
①炮眼直径。
根据对岩性、凿岩设备和工具、炸药性能等因素的综合分析，合理选用炮眼直径。一般隧道的炮眼直径在32～50 mm之间。
②炮眼数量。
炮眼数量主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药性能有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。炮眼数量应能装入设计的炸药量，通常可根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算。
③炮眼深度。
炮眼深度是指炮眼底至开挖面的垂直距离。合适的炮眼深度有助于提高掘进速度和炮眼利用率。随着凿岩、装渣运输设备的改进，目前普遍向加长炮眼深度以减少作业循环次数的趋势发展。
④装药量的计算及分配。
装药量的多少，是影响爆破效果的重要因素。药量不足，会出现炸不开、炮眼利用率低和石渣块度过大的现象；装药量过多，则会破坏围岩稳定，崩坏支撑和机械设备，使抛渣过散，对装渣不利，且增加了洞内有害气体，相应地增加了排烟时间和供风量等。
目前多采取先用体积公式计算出一个循环的总用药量，然后按各种类型炮眼的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止的方法。
2）钻孔、检查。
目前在隧道开挖爆破过程中，广泛采用的钻孔设备为凿岩机和钻孔台车。为保证达到良好的爆破效果，施钻前应由专门人员根据设计布空图布设现场，必须标出掏槽眼和周边眼的位置，严格按照炮眼的设计位置、深度、角度和眼径进行钻眼。在炸药装入炮眼前，应将炮眼内的残渣积水排除干净。
3）装药。
装药时应严格按照设计的炸药量进行装填。隧道爆破中常采用的装药结构有连续装药、间隔装药及不偶合装药等，连续装药结构按照雷管所在位置的不同又可分为正向起爆、反向起爆和双向起爆三种起爆形式。
实践表明，反向起爆有利于克服岩石的夹制作用，能提高炮眼利用率，减小岩石破碎块度，爆破效果较正向起爆好。但反向起爆较早装入起爆药卷，会影响后续装药质量，在有水的情况下，起爆易受潮拒爆，还易损伤起爆引线，机械化装药时易产生静电早爆。
隧道周边眼的装药常用小直径连续装药、间隔装药、导爆索装药和空气柱装药结构，一般宜选用小直径连续装药或间隔装药结构。当岩石很软时，可用导爆索装药结构；当眼深小于2 m时，可采用空气柱装药结构。
4）堵塞起爆。
隧道内所用的炮眼堵塞材料一般为砂子和黏土混合物，其比例为砂子占40%～50%，黏土占50%～60%。堵塞长度视炮眼直径而定，当炮眼直径为25 mm或50 mm时，堵塞长度不能小于18 cm或45 cm。堵塞长度也和最小抵抗线有关，通常不能小于最小抵抗线。堵塞方法可采用分层捣实法进行。
起爆网络是隧道爆破成败的关键，它直接影响爆破效果和爆破质量。起爆网络必须保证每个药卷按设计的起爆顺序和起爆时间起爆。目前在无瓦斯与煤尘爆炸危险的铁路隧道中进行爆破开挖时，多采用导爆管起爆系统起爆。
5）爆破效果检查。
隧道爆破质量直接影响隧道施工的安全、掘进速度以及经济效益。爆破时，若围岩的破坏范围过大，将威胁到施工安全；若石渣块度过大，将会影响装运速度；若眼底不平，则会导致炮眼利用率不高，影响掘进速度；而光爆效果不好，超挖过大，则是造成经济效益不好的直接原因。
3．通风作业
通风机和管道的安装，应在高速运转情况下保持稳定牢固，不得露天安装，作业场地必须有防火设备。风管接头应严密，口径不同的风管不得混合连接，风管转角处应做成大圆角，风管出风口距工作面距离宜为6～10 m。
风管安装不应妨碍人员行走及车辆通行，若架空安装，支点及吊挂应牢固可靠。隧道工作面附近的管道应采取保护措施，防止放炮砸坏。启动前应检查并确认主机和管件的连接是否符合要求，风扇转动平稳、电器部分包括电流过载继电保护装置均齐全后，方可启动。
严禁在通风机和通风管上放置或悬架任何物件。作业后，应切断电源。
4．洞渣运输
隧道施工的洞内运输（出渣和进料）方式应根据隧道的长度、开挖方法、机具设备、运量大小等选用。
5．初期支护
（1）锚杆。
锚杆是在围岩开挖时，为避免岩体松散塌陷，在岩体中打入实心或空心的钢材，或其他材质加工的杆体，起到对土体的加筋和连接成整体作用的支护结构。锚杆与围岩间采用砂浆或其他材料充填，并设置钢垫板固定。
锚杆施工要点如下。
①杆体材料要符合设计要求，一般长度为3．5～5 m。锚杆采用专用机械成孔打入，用一般风动凿岩机时应配备专用冲击器。
②按设计要求定出位置，孔位允许偏差为±100 mm，孔眼比锚杆长度短4～5 cm，杆体插入长度不得短于设计长度的95%。
③杆体插入锚杆孔时，应保持位置居中，插入深度应满足设计要求。
④砂浆锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实，水泥一般选用32．5级或42．5级的普通硅盐水泥，砂浆强度等级不低于M20，砂浆或水泥浆内可添加适量的微膨胀剂和速凝剂。
⑤药包型锚杆、树脂锚杆在杆体插入过程中应注意旋转，使黏结剂充分搅拌。锚杆安设后不得随意敲击，其端部在填充砂浆终凝前不得悬挂重物。
⑥锚杆安设后及其填充砂浆终凝后应立即安装托板，拧紧螺帽。
（2）喷射混凝土。
喷射混凝土是借助喷射机械，将水泥、砂、石子、水按比例配合并掺加速凝剂制成拌和料，以高速喷射到受喷面上，依靠高速喷射时集料反复连续地撞击压密之后迅速固结硬化而成的支护结构。其喷射的混凝土能够在几分钟内终凝，且强度增长快，并与其他支护措施如锚杆、钢筋网联合形成支护整体，抑制围岩变形，达到围岩快速稳定的效果。
喷射混凝土施工要点如下。
①选择适宜的施工机械。喷射机具应具有良好的密封性能，输料连续、均匀，满足喷射作业要求。认真把好原材料关，原材料质量应符合规范规定的要求。
②确定合理的水灰比（一般为0．4～0．45）、用水量、水泥材料用量以及砂率（一般为0．45～0．55），保证和易性和早期强度。
③进行喷前检查并清除松动岩，对欠挖断面进行处理。根据岩面情况，用高压风或水处理受喷面，处理岩面集中渗水情况，埋设喷层厚度检查标志。
④为提高工效及保证质量，根据混凝土凝结时间及工作稳定情况，采取分次喷射方法。原则是多分段、分部、分块，由下而上，先边墙后拱脚，最后喷射拱顶。一次喷射厚度一般应不小于最大集料粒径的1．5倍，拱部不得超过10 cm，边墙不得超过15 cm，喷嘴与岩面保持垂直，距受喷面0．8～1．2 m。
⑤喷射压力宜控制在0．15～0．2 MPa之间。
⑥喷射作业人员应戴防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具，作业人员应避免直接接触碱性液体速凝剂，不慎接触后应立即用清水冲洗，喷射混凝土作业完成后应及时对机具进行清洗。
⑦喷射混凝土表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理，平整度用2 m靠尺检查，表面平整度允许偏差应满足验标的相关要求。
（3）钢架。
钢架是在隧道开挖初期支护期间，为使围岩保持稳定而按照隧道开挖轮廓布设的钢格栅或型钢、钢轨等制成的支护骨架结构。钢架安装后可阻止岩体过度变形和承受部分松弛荷载，达到支护围岩、限制围岩变形的目的，它通常与钢筋网、喷射混凝土等结合在一起共同受力。
钢架施工要点如下。
①钢架应在初喷混凝土后及时架设，钢拱架应放在隧道横向竖直平面内，其竖直度允许误差为±2°。
②钢架不宜在受力较大的拱顶及其他受力较大的部位分节，格栅钢架的主筋直径不宜小于18 mm，钢筋间应焊接牢靠。
③每节钢架间应以螺栓连接，连接板应密贴，缝隙不超过2 mm。
④钢架外缘应用钢楔或混凝土预制块楔紧，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40 mm，钢架与围岩间的间隙必须喷射混凝土充填密实。
⑤钢筋加工后必须进行试拼检查，架立位置应准确，安装后利用锁脚锚杆定位，两排钢架间用φ22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距为1 m，以便形成整体受力结构。钢拱架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强联合支护效应。
⑦钢架安装时，应严格控制其内轮廓尺寸，且预留沉降量、变形量，防止侵入衬砌净空。
（4）钢筋网。
在喷射混凝土中增设钢筋网，可以防止受喷面由于承受喷射力而塌落，减少回弹量、喷射混凝土层的开裂，增强初期支护的整体作用。其通常与锚杆或钢架焊接成一体。
钢筋网施工要点如下。
①钢筋网可采用直径为6 mm或8 mm的圆钢，网格间距150～200 mm。
②纵横向钢筋采用点焊连接，使用前要除锈和擦去油迹和浮土。
③钢筋网应被喷射混凝土包裹，混凝土保护层不小于30 mm。
④与钢架、锚杆共同作用时，采用焊接的连接方式固定。
⑤当受力要求较高时，可采用双层钢筋网。
6．防排水施工
（1）隧道防水系统及技术要求。
隧道的防水系统一般由围岩注浆防水、初期支护防水、防水层防水、二次衬砌结构防水、接缝防水等组成。
① 围岩注浆防水。
围岩注浆防水主要是通过各种注浆加固手段和措施，提高围岩的密实度，减弱围岩内部水利联系的通道，从而达到提高抗渗透水的能力。
一般注浆工艺可以概括为：确定注浆方案→选用设备和工艺→定孔位→钻孔→注浆→终孔→注浆效果检查。注浆材料以纯水泥浆为主，以环氧树脂等高分子复合材料为辅。
注浆方式可分为前进式和后退式、全孔一次性注浆和分段注浆。
注浆终孔标准包括压力和流量双标准要求。
②初期支护防水。
初期支护防水是通过初期支护（主要是喷射混凝土）来达到一定的防水作用的。
一般初期支护包括喷射混凝土、钢筋网、锚杆和格栅钢架，通过几种支护手段的共同作用，达到对围岩面渗漏水点的封堵目的。其主要指标体现在喷射混凝土的抗压强度和抗渗强度。
初期支护的混凝土强度等级一般不小于C20，抗渗指标不小于S6。
③防水板防水。
防水板材料种类较多，常用的有PVC或EVA类型材料。所用材料必须通过检验，各项指标符合设计要求后才能进场使用。
防水板铺设现场多采用专门的防水铺设台车（现场加工）和人工铺设，一次铺设长度根据二次衬砌台车长度确定。
④防水衬砌混凝土
在隧道防水体系中，二次衬砌混凝土自身防水是保证防水最重要的一道防线。混凝土应根据强度等级、耐久性等要求和原材料品质以及施工工艺等进行配合比设计，并应通过计算、试配、调整后确定。
⑤接缝防水。
隧道施工缝、变形缝防水是保证衬砌整体防水效果的关键。
衬砌台车每施工一次，产生一道环向施工缝，施工缝之间的间距和台车一次衬砌的长度相同。目前隧道衬砌施工一般分为仰拱和拱墙两部分施工，这样就会在仰拱和拱墙之间产生两道纵向施工缝。变形缝一般设置在结构断面发生突变、刚度有较大差异的地方，施工中应根据设计图要求进行设置。
接缝防水主要通过在施工缝和变形缝处设置止水带（条）来阻水，常用遇水膨胀橡胶止水条、止水带等。
（2）施工排水要求。
①一般要求。
洞内纵向应设排水沟，横向应设排水坡。
围岩地下水出露处宜在衬砌背后设竖向盲沟或排水管槽引排，需要时设置环向盲沟、纵向盲沟组成的排水系统。对于颗粒易流失的围岩，不宜采用集中疏导排水的方法。
当地下水发育，含水层明显又有长期补给来源，洞内水量较大时，可根据情况利用或设置辅助坑道、泄水洞等作为截、排水措施。
若锚喷支护地段局部渗漏水，锚喷前应采取措施将水引离排除。
②洞内排水沟排水要求。
在隧道中分坡平段范围内和军站内的隧道，排水沟底部应有不小于1%的坡度，流入排水沟的隧底横向排水坡的坡度不小于2%。
单侧水沟应设置在地下水来源一侧，当地下水来源不明时，曲线隧道水沟可设在曲线内侧，直线隧道水沟可设在任一侧，有仰拱的隧道宜采用侧沟。当地下水较多时或采用混凝土宽枕道床、整体道床的隧道，宜设置双侧水沟；双线隧道可设置双侧或中心水沟，水沟的侧面应设有足够的进水孔。
水沟断面视水量大小选定，应有足够的过水能力。水沟的设置应便于清理和检查，并应铺设盖板。洞内顺坡排水沟断面应满足渗漏水和施工废水的排出需要。在膨胀岩、土质地层、围岩松软地段，应铺砌水沟或用管槽排水。
③明洞、地表及洞口防排水要求。
隧道、明洞和辅助坑道洞口应设置截水沟和排水沟。
对于多雨地区，为防止洞门仰坡范围内地表水的下渗和冲刷，应根据具体情况采取防护措施。靠山侧边墙顶或边墙后，应设置纵向和竖向盲沟，将水引至边墙泄水孔处并排出。明洞与暗洞接头处应做好防水处理。隧道上方附近应避免设高压水池，防止土体软化。
7．二次衬砌
（1）喷锚衬砌。
喷锚衬砌适用于Ⅴ类及Ⅵ类围岩，喷射混凝土厚6～15 cm，必要时可增设钢筋网。
（2）直墙式衬砌。
直墙式衬砌一般设计成等截面形式，通常用于岩石地层垂直压力为主要计算荷载、围岩水平压力很小的情况，一般适用于Ⅳ、Ⅴ类围岩。若在一个隧道全长范围内，仅局部地段为Ⅳ类以下围岩，则此类衬砌也可用于Ⅲ类围岩，以使全隧道衬砌内部轮廓一致，便于施工。
（3）曲墙式衬砌。
曲墙式衬砌适用于Ⅰ～Ⅲ类围岩。一般在Ⅰ～Ⅱ类围岩中，围岩水平压力太大，除了围岩垂直压力外，还常有底压力，此时，可把边墙做成曲线形状。
当地质条件较差时，为防止衬砌沉陷，抵御底鼓压力，使衬砌形成环状封闭结构，在隧道底面设置仰拱，可称为带仰拱的封闭式曲墙衬砌。当地基基础条件较好时，可采用无仰拱的曲墙式衬砌。
（4）复合式衬砌。
先施工一层喷射混凝土衬砌，通过监测表明围岩趋于稳定后，再现浇一层混凝土或者将钢筋混凝土二次衬砌，即为复合式衬砌。为使衬砌的防水性能可靠，保持无渗漏水，应采用一层塑料板作为复合式衬砌中间的防水层。
当然，随着隧道施工技术的发展，隧道穿越的地层也将更加复杂，为了更好地使衬砌结构受力，也可能出现一些特殊形式的衬砌，如不规则断面衬砌、偏压衬砌以及各种断面形式的组合式衬砌等。
8．不良和特殊地质地段隧道处治技术
在修建隧道及地下工程的过程中，工程地质状况及水文地质情况是施工人员面临的首要对象，在一般情况下，隧道的修建速度和质量好坏取决于对地质状况的认识和掌握程度。当地质状况较好时，工程的进展就顺利，工程的工期、质量、造价等都能按计划正常进行；当地质条件较差，遇到了特殊及不良地质地段时，如富水软弱围岩、流沙、溶洞、膨胀岩、瓦斯、高地应力等，工程就会受阻，主要表现为工期的延长、质量的下降、工程造价的剧增，同时还有可能出现大的安全事故，导致人员伤亡、设备损坏等现象。因此有必要对不良地质隧道的施工技术进行全面、系统的研究和总结。
不良和特殊地质地段处治的一般原则如下。
（1）充分利用各种手段和方法，尽可能准确掌握不良地质情况。
（2）根据掌握的不良地质情况，制定对应的施工方案及处理措施。
（3）随着施工逐渐揭露地质情况，并根据施工安全性和支护措施的效果，及时修正设计，保证施工安全和隧道质量。
1）富水地层处治技术。
（1）处治原则。
隧道涌水段的处治应严格贯彻“详细调查、有序施工和保护环境、灵活处治”的处治原则。
①详细调查。对于出现涌水情况的段落，首先应进行详细的涌水情况调查，包括涌水位置、涌水形态、涌水量的大小、涌水量的动态变化、含泥沙情况、水的侵蚀性、当地气候条件、环境条件等基础资料，以作为确定处治方案的依据。
②有序施工和保护环境。隧道内一旦产生积水，施工机械设备的正常运转就难以进行，喷射混凝土等施工质量也难以保证，因此应采取必要的临时措施确保洞内的施工环境良好，以正常有序地开展后续施工。对于洞顶地表存在居民或工业生产，以及隧址周围属生态保护区等环境保护要求高的地区，必须采取有效措施减小隧道涌水对环境的不利影响。
③灵活处治。综合基础资料，灵活选用处治方法。
（2）处治方案。
涌水处治方案可分为两类，即排除涌水的方法（排水法）和阻止涌水的方法（止水法）。在实际工程中，排水和止水往往不能截然分开，因此，涌水处治应根据实际情况将排水法与止水法相互配合使用。
①排水法。
排水法的目的是降低地下水位及工作面的涌水压力，其使用普遍、费用低、工期短。
a．自然排水。如果隧道开挖为上坡（顺坡施工），且坡度足够大（一般不宜小于3%）就可采用自然排水法。可在隧道两侧或中心开挖一条（或数条）排水沟，必要时，也可采用木槽、钢管等替代。排水沟（管）断面面积可根据排水量、坡度及表面粗糙度按无压流量公式进行计算。
b．机械排水。当隧道为下坡开挖（反坡施工），以及采用竖井、斜井作为辅助坑道时，洞内渗水和涌水不能顺坡排出洞外，应采用机械排水。机械排水一般采用水泵排水，其布置方式包括分段开挖反坡排水沟和隔开较长距离开挖集水坑。
c．导坑排水及钻孔排水。导坑排水及钻孔排水可单独使用，也可同时使用，常与注浆法结合使用。当隧道开挖掌子面遇到很大水压时，可采用小导坑掘进，或者在主隧道左右两侧开挖横断面小的排水导坑。如这种小断面的排水导坑仍不能起到排水作用，而掌子面的掘进还是很困难时，则从掌子面上钻若干个几米至几十米的排水钻孔以降低地下水位。从排水效果看，排水导坑与正洞之间的距离应保持适中，若距离太近，会由于岩体的松动而影响正洞的安全，一般中心距离为1～20 m，且较正洞低。排水导坑一般设在地下水流的上游，但也有例外，要视地质条件而定。排水导坑应在正洞前面掘进，如遇开挖面崩塌，无法掘进时，则开挖面应全面支护，在它的后方10 m左右处另开岔线，进行迂回掘进。此时可在停止的开挖面上进行钻孔排水，以保障分岔的迂回坑道的掘进。排水钻孔一般采用辅助导坑施工，长尺钻孔的情况一般使用大型机械，开挖时间长，为了尽可能地避免作业间的干扰，应在断面外进行开挖。钻孔长度应根据开挖目的、调查需求以及搭接长度等决定，钻孔的方向应靠近隧道，一般向上2°～5°，向外2°的施工场合比较多。
d．井点排水及深井降水。井点与深井的采用取决于隧道的覆盖土、环境、土壤性质及水压力等因素，一般适用于覆盖厚度不大和地层渗透性高的隧道。井点排水法适用于未固结层即砂砾、粗、中、细砂等地层，渗透系数范围为5×10-7～5×10-3 m/s，使用设备较简单，因此若没有特殊情况，从经济上考虑宜采用井点排水法。深井降水法的特点是可以在大范围内大幅度地降低水位，但此法是重力排水方式，水流入井的渗透速度有一定的限度，当不能将水位完全降低时，还需要采用井点补充降水。
②止水法。
在隧道施工中，当难以用上述排水法施工时，或采用排水法效果不理想时，一般采用止水法。止水法分为冻结法、压气法及注浆法三种。
a．冻结法适用于各种复杂的含水地层（尤其适用于深厚的冲积层），且安全系数高。但它需要庞大的制冷设备与管理系统，投资昂贵，施工期较长，致使混凝土衬砌在低温下作业。故一般只有当遇到特别不良地层时，才考虑采用这种方法。
b．压气法多用在软弱层，常与盾构法一起使用。由于人员在气压下作业受0．3 MPa气压的限制，故它只能用在水压不大于0．3 MPa的场合，而且一次作业时间也有限制。
c．注浆法是目前国内外隧道工程中最常用的一种止水方法。它可通过浆液使原来松散软弱结构的围岩得到胶结硬化，变得相对密实，使裂隙、空洞封闭，截断围岩渗水通路。
2）断层破碎带处治技术。
（1）处治原则。
①断层破碎带的处治，应首先查明断层的倾角和走向、破碎带的宽度、岩体破碎程度、地下水活动等有关基础资料，以便选择正确的施工方法和处治措施。
②断层破碎带的调查应首先采用超前地质预报。当使用TSP或地质雷达等物探手段不能准确查明前方的地质情况时，应采用超前地质钻探或超前导坑的方式。
超前地质钻应钻透断层破碎带，如断层破碎宽度大，破碎程度及裂隙充填物情况复杂，且有较多地下水时，可在隧道中线一侧或两侧开挖调查导坑。调查导坑穿过断层破碎带的中线与隧道中线平行，线间距不小于20 m，调查导坑穿过断层破碎带后，再掘进一段距离转入正洞，处理断层破碎带的同时在前方开辟新工作面，加快施工进度。
③断层破碎带的处治应根据断层破碎带的分布宽度、围岩破碎程度、地下水情况等因素综合确定，不同的围岩情况应制定不同的处治方案。
（2）处治方案。
根据断层破碎带的规模，断层分为小断层、中断层、大断层，处治时应根据不同的规模及断层物质组成成分采取不同的处治措施。
①小断层。
小断层指沿隧道纵向断层宽度小于5 m的断层带。对于小断层，当岩体组成物为坚硬岩块且挤压紧密，围岩稳定性相对较好时，隧道通过这样的断层，不宜改变施工方法，应与前后段落的施工方法一致，避免频繁变更影响施工进度。但通过断层带要加强初期支护和适当的辅助施工措施，如超前锚杆与系统锚杆配合，加厚喷射混凝土，并增设钢筋网等措施，必要时可增设格栅钢架。超前锚杆在拱部设置，锚杆直径一般为22 m，长3．5 m，环向间距40 cm，外插角约为10°，每2 m设一环，保证环间搭接水平长度大于1 m，用早强砂浆作为超前锚杆杆体与岩层孔壁间的胶结物，以尽早发挥超前支护作用，在超前支护下掘进。开挖后应立即开始径向锚杆、挂钢筋网、喷射混凝土等初期支护的施工工作。
②中断层。
中断层指沿隧道纵向断层宽度为5～10 m的断层带。对于中断层，当岩体破碎时，宜采用超前小导管、钢筋网、喷射混凝土、格栅钢架等加强初期支护，并在拱部作超前小导管周壁预注浆，对洞周岩体进行预加固和超前支护。在超前支护下，宜采用上下台阶留核心土法或上下台阶法开挖。在台阶上部布置超前小导管，上部开挖后及时对拱部喷射混凝土和布设径向锚杆，挂钢筋网和格栅钢架，在做好拱部初期支护后方能开挖台阶下部。超前小导管管径根据钻孔直径选择，一般选用直径为42～50 mm的直热轧钢管，长3．5～5 m，外插角10°～20°，管壁每隔10～20 cm交错钻眼，孔口150 cm段不钻扎，眼孔直径为6～8 mm，采用水泥砂浆或水泥水玻璃浆液灌注，导管环向间距为30～50 mm，纵向两组导管间水平搭接长度不小于1 m。
③大断层。
大断层指沿隧道纵向断层宽度大于10 m的断层带。对于大断层，当岩体破碎时，宜采用超前管棚和钢架进行联合支护。管棚长度一般为10～40 m，若能只用一组管棚穿过断层破碎带，则采用一组管棚，但受地质和施工条件限制，若断层宽度大，可分组设置，纵向两组管棚的搭接长度不小于3 m。管棚的钢管直径为80～150 mm，一般多采用φ108厚壁热扎无缝钢管，环向钢管中心间距为管径的2～3倍，即30～40 cm，钢架根据地质情况可采用型钢或格栅钢架，每榀间距为0．5～1 m。在管棚支护下，宜采用上下台阶留核心土法开挖，在做好上台阶的锚、网、喷、钢架等的初期支护后，才能开挖下台阶。
④其他情况。
a．当断层露出地表沟槽且隧道为浅埋时，宜采用地面砂浆锚杆结合、地面加固、排泄地表水及防止地表水下渗等措施处治。地面锚杆应垂直设置，锚杆间距为1～1．5 m，按矩形或梅花形布置，锚杆直径为18～22 mm，长度根据覆盖厚度确定，锚固范围根据地形和推测破裂面确定。
b．当断层破碎带内伴随有地下水时，如断层地下水是由地表水补给的，则应在地表设置截排系统引排；对于断层承压水，应在每个掘进循环中向隧洞前进方向钻凿不少于2个超前钻孔，其深度宜在4 m以上，以探明地下水的情况。
c．断层破碎带的施工宜采用留核心土法和侧壁导坑法，在断层地带开挖后应立即进行初喷混凝土，并坚持“宁强勿弱”的原则，加强支护，坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、快衬砌”的原则。
3）岩溶地段处治技术。
（1）岩溶分类。
①根据溶蚀洞穴的发育规模，其总体可分为小型溶洞和大型溶洞两类。
a．小型溶洞一般指发育有限（溶洞洞径小于1/2隧道开挖洞径或溶洞洞径小于6 m）、充填物易于清理的溶蚀洞穴。
b．大型溶洞一般指洞穴深浚（溶洞洞径不小于1/2隧道开挖洞径或溶洞洞径不小于6 m）、充填丰满、难于回填或不宜填塞的溶蚀洞穴。
②根据溶洞充填物的特征，可将溶洞分为充填型、半充填型和无充填型三类。
a．充填型溶洞指溶洞内有充填物充填的溶洞。
b．半充填型溶洞指溶洞内既有部分充填物，又有一部分空腔的溶洞。
c．无充填型溶洞指溶洞内无充填物的溶洞。
（2）岩溶总体处治方案。
①总体处治方案。
根据隧道内岩溶的表现形态，隧道岩溶段的处治方案可按溶洞空腔、岩溶水或管道以及溶洞充填三种形态制定处治方案。
a．表现为溶洞空腔的岩溶段的处治方案应根据溶蚀洞穴与隧道的相互位置关系及其自身的洞穴发育规模等信息制定。一般大型溶洞可采用跨越方案和支顶加固方案，小型溶洞可采用护拱、封闭、换填和回填等方案。
b．表现为岩溶水或管道的岩溶段的处治方案应根据最大涌水量、补给条件、地下水流向等因素制定。一般可采用堵水、引排和打引水导洞等措施，其中，堵水措施包括预注浆堵水、后注浆堵水等，引排措施包括依靠隧道自身的排水系统排水以及泄水洞排水等。
c．表现为溶洞充填的岩溶段的处治方案应根据岩溶洞穴与隧道的相互位置关系、发育规模、围岩和溶蚀充填物的地质条件等信息制定。一般可采用超前支护、超前注浆、周边径向注浆、基础换填、基础加固等措施，也可采用跨越的方式进行处理。
（3）小型溶洞的处治。
对于小型溶洞的处治，应综合考虑岩溶洞穴的充填特征、所处位置以及是否方便现场施工，制定相应的处治方案。
①对于无充填或半充填型岩溶洞穴，首先应清除溶洞表面浮土或洞穴内的充填物，然后对岩溶洞穴采取回填处理。
②对于充填型小溶洞，应根据溶洞所处的位置及是否方便现场施工，采取相应的换填或加强防护措施。
③对于隐伏型溶洞，隧道施工过程中应采用综合地质超前预报技术对隧道周边，特别是基底进行隐伏岩溶普查。当普查揭示出隧道开挖轮廓线外附近存在隐伏岩溶洞穴时，应采取局部注浆措施，对隐伏岩溶进行注浆回填或注浆固结。
（4）大型溶洞的处治。
对于发育于隧道周边不同部位的大型溶洞，原则上应因地制宜，利用“梁、柱、墙、桩”等结构，采用“引、堵、越、绕”等措施进行处理。
①对洞体深浚充填丰满或难于回填，或不宜填塞的大型干溶洞，应因地制宜进行处理。原则上，拱部及边墙主要采取回填措施，基底处治应根据其不同的发育特点采取有针对性的处治方案。
a．“型钢混凝土+板跨”的处治方案。当隧道基底处的溶洞深度很深，同时溶洞纵向跨度不大（一般小于3 m），并且隧道弃渣回填量大有可能影响地下水通道时，宜采用“型钢混凝土+板跨”处治方案。型钢多采用钢轨、工字钢等强度较高的钢材。
b．“托梁+钢筋混凝土板”的处治方案。隧道基底处的溶洞可在洞渣回填后，采用“托梁+钢筋混凝土板”的跨越结构处治溶洞，托梁断面尺寸一般为宽1～1．5 m、高1～1．8 m，托梁两端置于完整基岩上的长度不小于2 m，钢筋混凝土板厚度一般为0．8～1．5 m。
c． 钢管群桩加固方案。当隧道基底处的溶洞深度较深（5～20 m）时，宜采用钢管群桩加固处治方案。
d．“桩基+承台”的处治方案。当隧道基底处的溶洞纵向发育范围较大，基底深度较深（20～30 m）时，宜采用桩基托梁处治方案。在制订处治方案时，首先要对溶洞的地质情况做详细的调查，对溶洞进行一定的防护处理后，再采用桩基托梁处治方案。设计时，要计算桩的承载力，通过计算确定桩基布设方案和承台厚度。
e．填筑方案。当隧道基底处的溶洞规模大，发育深度很深（≥30 m）时，宜采用填筑方案，施工时，要填筑密实，可采用分层填筑夯实的方案。
②对大型充填型溶洞应根据充填物的性质，采取不同的处治技术。
a．充填淤泥型。在隧道施工中，当综合超前地质预报表明前方存在大型充填淤泥质溶洞时，应停止施工，封闭掌子面。然后采用超前预注浆加固淤泥质地层，并采取超前大管棚支护，用上下台阶留核心土法或侧壁导坑法开挖。开挖后及时进行径向补充注浆，并及时进行加强型二次衬砌结构施工。
b．充填粉质黏土型。在隧道施工中，当综合超前地质预报表明前方存在大型充填粉质黏土层时，鉴于粉质黏性土层有一定的自稳能力，对于拱部及边墙的溶洞可采用超前小导管支护，必要时在隧道拱部设大管棚超前支护，分步开挖，制定钢架支撑的处治方案。开挖后及时进行径向加固注浆，基底的溶洞可采取钢管群桩或高压旋喷桩进行加固处治。加固后及时进行二次衬砌结构施工，根据水压力测试结果确定是否采取抗水压二次衬砌结构型式。
c．充填粉细砂型。在隧道施工中，当综合超前地质预报表明前方存在大型充填粉细砂层溶洞时，应在开挖之前采取超前大管棚支护，开挖时采用留核心土法或侧壁导坑法。开挖后立即进行径向补充注浆，然后进行水压力测试，根据测试结果，确定是否采用抗全水压二次衬砌结构型式。
d．充填块石土型。在隧道施工中，当综合超前地质预报表明前方存在大型充填块石土型溶洞时，应停止施工，封闭掌子面。先采用全断面超前预注浆的形式加固块石土，再采取超前大管棚支护后开挖，开挖时采用留核心土法或侧壁导坑工法。开挖后立即进行初期支护，初期支护采用加强型（增加钢架支撑或者缩短钢架支撑间距），必要时采用C30钢筋混凝土二次衬砌结构型式。
③对于大型含水型溶洞，为保证施工及隧道建成后运营的安全，施工中应根据溶洞含水量的多少，采取相应的处治措施。(www.xing528.com)
a．充水型溶洞（溶槽）。受地质构造影响，不同岩性之间，有时会出现层间宽张裂隙，宽张裂隙内充填有大量的岩溶水。为保证施工及隧道建成后运营的安全，施工中应采取以注浆加固堵水为主的处治原则。
注浆加固堵水处治可根据涌水量多少、水压力高低、隧道施工特点，选择采取超前预注浆堵水和揭示后径向注浆堵水两种方式处治。
b．过水型溶洞（暗河）。过水型溶洞多为该隧道所在位置的地下水水系的一部分，如果堵塞，将破坏该位置的地下水水系，同时也给隧道衬砌上附加了很大的水压力。因此，对于过水型溶洞，处治的原则是“宜通不宜堵”，常用的形式有泄水洞、梁跨（拱跨）、迂回导坑。
4）塌方处治技术。
（1）塌方处治原则。
①塌方的处理应贯彻“安全第一、预防为主、不留后患”的方针，严格按隧道施工安全技术操作规程和安全规则组织预防处治。
②根据不同的地质情况、塌方范围应制定不同的处治方案。塌方的处治应坚持“先加固，防扩展，后处理，稳通过”的原则（即先锁口后治理），要求“治塌先治水”，处理塌方要“宁早勿迟，宁强勿弱”。
③塌方处理前应确保塌方状况相对稳定，确保人员和设备安全。在塌方状况相对稳定后，及时准确查明塌方的范围和现状、塌方的原因和产生机理以及地质条件、地下水情况、设计情况和施工情况，以便制定与之相应的处治对策。
④塌方的处治一般可采用临时支撑、加固塌体、先护后清、排除地下水的方法，也可采用在正洞旁开一迂回导坑，绕过塌方位置向前继续施工，然后再回头处理塌方等方法。塌方处治时应根据塌方规模、塌方原因和位置等因素综合确定对应的处治措施及处治方法。
⑤根据塌方体积或塌腔高度可将塌方分为小塌方、中塌方和大塌方三类，塌方处治应按不同类型塌方采取不同的处治措施及方法。
a．小塌方是指塌方高度不大于3 m或塌方体积小于30 m3的塌方。
b．中塌方是指塌方高度为3～6 m或塌方体积为30～60 m3的塌方。
c．大塌方是指塌方高度不小于6 m或塌方体积不小于60 m3的塌方。
（2）塌方处治措施。
①小塌方处治措施。
a．小塌方处治前应全面掌握塌方的原因，从而制定合理的对策，及时处理，防止小塌方发展成为中塌方或大塌方。
b．小塌方的处治方案。
首先明确塌方影响范围内的初期支护的受力状态，是否有变形和开裂等现象。如影响范围内的初期支护有变形和开裂情况，首先应对影响范围内的初期支护进行加强，一般采取增设径向锚杆和挂网喷射混凝土的方法即可，对变形大的地方则应考虑采用小导管注浆或增设工字钢。
为防止塌方扩大，待塌方体相对稳定后，应立即对塌体掌子面进行加固。一般掌子面可以采用喷锚防护等措施。
对塌腔表面采用喷射混凝土封闭，喷射混凝土厚度不宜小于15 cm，有条件的情况下可以沿塌腔表面打设锚杆或小导管注浆，稳定塌腔上部围岩。
塌方段可先施作初期支护保护壳以后再作二次衬砌，二次衬砌完成后再向塌腔内采用C25泵送混凝土充填。
②中塌方处治措施。
a．中塌方处治前应全面掌握塌方的原因，从而制定合理的对策，及时处理，防止中塌方发展成为大塌方。
b．中塌方的处治方案。
为防止塌方继续发展，待塌方体相对稳定后，应立即对塌方体掌子面进行加固。一般可以采用洞渣回填反压、止浆墙、中空锚杆或小导管注浆等措施加固。
同时，为防止塌方向已做好初期支护的段落延伸，应及时对塌方影响段进行锁口处理。一般可以采用临时钢支撑、支撑木垛、沙袋堆载等措施封闭坍塌体，或采用径向小导管注浆、钢筋网喷射混凝土等措施对坍塌体影响段的初期支护进行综合加固。
塌方段的处理宜采用“护拱法”。首先观察塌方的规模和大小，清除塌腔表面的危岩，并在塌腔内出水口安设排水管，将水引至隧道纵向排水沟；然后尽可能采用喷射混凝土封闭塌腔表面，厚度不宜小于15 cm，有条件的情况下可以沿塌腔表面打设锚杆或用小导管注浆，稳定塌腔上部围岩。
对于塌方段的开挖和支护，应采用大管棚、超前小导管、超前锚杆等措施进行超前支护，采用分部开挖、短进尺的方式，变大断面为小断面进行开挖掘进，及时施作强有力支撑，采用工字钢支护，每次2～3榀。当两侧壁有稳定岩层时，工字钢底部可以采用锚杆锁脚，锚杆进入稳定岩层不小于1．5 m；当两侧壁无稳定岩层时，应设置中空注浆锚杆或注浆小导管进行锁脚，长度一般不宜小于4．5 m，数量一般不少于3根。在二次衬砌浇注完成后，浇注混凝土护拱，护拱厚度不宜小于1．5 m，并预留混凝土泵管和注浆管。塌方段的开挖和支护应坚持“短进尺、少扰动、弱爆破、快封闭、勤量测”的指导方针，处理完塌方段后的施工应严格按照设计图纸进行超前支护，并做好加强工作，避免再次发生塌方。
③大塌方处治措施。
根据大塌方是否贯通地表，将大塌方按冒顶型大塌方和非冒顶型大塌方分别进行处治。冒顶型大塌方一般发生在洞口和洞身浅埋段，非冒顶形大塌方一般发生在埋深较大的地段。
a．对冒顶型大塌方的处治方案。
首先进行地表预处理，地表预处理宜在塌坑周围设置截排水沟，并对裂缝和塌坑进行封闭，裂缝封闭可采用M30水泥砂浆喷射混凝土，塌坑封闭一般采用彩条布覆盖或搭设遮雨棚，防止地表水直接流入塌腔，使坍塌进一步下陷。对于地层非常松散且塌方区域较大的地段可以考虑采用地表注浆的方式先对地表进行加固。
为防止塌方继续发展，待塌方体相对稳定后，应立即对塌体掌子面进行加固。一般可以采用洞渣回填反压、止浆墙、支撑木垛、沙袋堆载等措施封闭坍塌体。
同时，为防止塌方向已做好初期支护的段落延伸，掌子面稳定后应及时对塌方影响段进行处理。一般可以根据受影响程度的不同，采用工字钢、径向小导管注浆、钢筋网喷射混凝土等措施进行综合加固。
塌方段的处理宜采用超前大管棚、超前小管棚、超前小导管预注浆，以及超前自进式锚杆等超前预支护措施。大管棚是采用φ108的钢管内设钢筋笼，并在管内注满砂浆。当大管棚注浆对塌体加固效果不理想时，可以结合超前小导管超前注浆进行联合超前预支护。
对于塌方段的开挖，宜采用上下台阶留核心土法、先拱后墙法或侧壁导坑法。开挖时不应采用爆破开挖，宜采用半人工开挖的方法，每循环进尺0．5～1 m，施作上半断面工字钢。当两侧壁有稳定岩层时，工字钢底部可以采用锚杆锁脚，锚杆进入稳定岩层应不小于1．5 m；当两侧壁无稳定岩层时，应设置中空注浆锚杆或注浆小导管进行锁脚，长度一般不宜小于4．5 m。塌方段的开挖和支护应坚持“管超前、短进尺、少扰动、弱爆破、快封闭、勤量测”的指导方针。
洞内处理好后，回填地表塌坑并进行夯实，在其上喷20 cm厚的C20早强混凝土将塌方体封闭，保持地表塌方体的稳定。
b．对非冒顶型大塌方的处治方案。
对浅埋段大塌方首先应检查地表裂缝及变形情况，如有裂缝，应对裂缝进行封堵；如有塌坑，应对塌坑进行回填封闭，并做好周边的截排水措施。
为防止塌方继续发展，待塌方体相对稳定后，应立即对塌体掌子面进行加固。一般可以采用洞渣回填反压、止浆墙、中空锚杆或小导管注浆等措施加固。
同时，为防止塌方向已做好初期支护的段落延伸，掌子面稳定后应及时对塌方影响段进行处理。一般可以根据受影响程度的不同，采用工字钢、径向小导管注浆、钢筋网喷射混凝土等措施进行综合加固。
塌方段的处理宜采用“护拱法”。首先在靠近塌腔位置安设横向和纵向钢支撑，稳定靠近塌腔位置的围岩体；逐渐往塌腔靠近，观察塌方的规模和大小，清除塌腔表面的危岩，并在塌腔内的出水口安设排水管，将水引至隧道纵向排水沟；然后采用喷射混凝土封闭塌腔表面，有条件的情况下可以沿塌腔表面打设锚杆或用小导管注浆，稳定塌腔上部围岩。
对于塌方段的开挖和支护，用短进尺逐步开挖塌方体的上台阶，并施作工字钢，每次2～3榀。当两侧壁有稳定岩层时，工字钢底部可以采用锚杆锁脚，锚杆进入稳定岩层应不小于1．5 m；当两侧壁无稳定岩层时，应设置中空注浆锚杆或注浆小导管进行锁脚，长度一般不宜小于4 m。然后在塌腔内施作钢支撑，稳定塌腔，最后用钢筋混凝土护拱，并在护拱上设置缓冲层，按此方法逐步推进。塌方段的开挖和支护应坚持“短进尺、少扰动、弱爆破、快封闭、勤量测”的指导方针，处理完塌方段后的施工应严格按照设计图纸进行超前支护，并做好加强工作，避免再次发生塌方。
c．当非冒顶型大塌方完全封闭塌腔，且距隧道拱顶有较大高度，但塌腔与塌顶有空洞时，应按冒顶型大塌方的处治措施进行处治，但必须首先对空洞采用注浆或注砂方式进行填充。
5）岩爆的处治。
埋深较深的隧道工程，在高应力、脆性岩体中，由于施工爆破扰动原岩，岩体受到破坏，使掌子面附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，这时围岩表面发生爆裂声，随之有大小不等的片状岩块弹射剥落出来，这种现象称之岩爆。岩爆有时频繁出现，有时会延续一段时间后才逐渐消失。岩爆不仅严重地影响施工进度，增加工程造价，而且直接威胁作业人员与施工设备的安全。
防治岩爆发生的措施主要有两种：一是强化围岩；二是弱化围岩。
强化围岩的措施有很多，如喷射混凝土或喷钢纤维混凝土、锚杆加固、锚喷支护、锚喷网联合、钢支撑网喷联合和混凝土衬砌等。这些措施的出发点是给围岩一定的径向约束，使围岩的应力状态能够较快地从平面转向三维应力状态，以达到延缓或抑制岩爆发生的目的。
弱化围岩的主要措施是注水、超前预裂爆破和采取排孔法、切缝法等。注水的目的是改变岩石的物理力学性质，降低岩石的脆性和储存能量的能力。后三者的目的是解除能量，使能量向有利的方向转化和释放。排孔法和切缝法能将能量向深层转移，使围岩内的应力，特别是在切缝或排孔附近周边的切向应力显著降低，同时，围岩内所积蓄的弹性应变能也得以大幅度地释放，因而可有效地防治岩爆。
6）膨胀性和挤压性围岩的处治。
膨胀性围岩是指土中黏土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性黏性土，决定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石黏土矿物。在这类地层中修建的隧道往往会产生大变形，处理不当就会侵入净空，甚至引起支护结构的破坏。
挤压性围岩本身并不具有膨胀性，但由于其强度低，在高地应力作用下会产生较大的塑性“剪胀”，也使坑道产生大变形。这两类大变形隧道发生的机理不一样，但一些防治措施常相同或相近。
膨胀性和挤压性围岩隧道处治可采用如下措施。
（1）加强调查、量测围岩的压力和流变特性。
在该种地层中开挖隧道，除了认真实施设计文件所提出的技术要求外，在施工过程中应对围岩压力及其变形情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。对地下水亦应探明其分布范围及规律，了解水对施工的影响程度，以便根据围岩动态采取相应的施工措施。如原设计难以适应围岩动态情况，也可据此作适当修正。
（2）合理选择施工方法。
采用合理的施工方法，对隧道的稳定性有着十分重要的作用。因此，在施工中应以尽量减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则，宜采用无爆破掘进法施工，如采用掘进机、风镐、液压镐等开挖。在开挖过程中尽可能缩短围岩暴露的时间，及时支护以尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的部分围岩应力。开挖方法宜不分部或少分部。
（3）防止围岩湿度变化。
隧道开挖后，膨胀性围岩风干脱水或浸水都将引起围岩体积的变化，产生胀缩效应，因此，隧道开挖后应及时喷射混凝土，封闭和支护围岩。在有地下水渗流的隧道，应采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围岩的浸湿等，如局部渗流，可采用注浆堵水的方法阻止地下水进入坑道或浸湿围岩。
（4）合理进行围岩支护。
①喷锚支护稳定围岩。喷锚支护可以加强围岩的自承能力，允许有一定的变形而又不失稳。采用喷锚支护应紧跟围岩开挖，必要时在喷射混凝土的同时铺设钢筋网，也可采用钢纤维混凝土提高喷层的抗拉和抗剪能力。当压力很大时，可用锚喷及钢架或格栅联合支护，在隧道底部打设锚杆，也可以在隧道顶部打入超前锚杆或小导管支护，尽可能使其在开挖面周壁上迅速闭合。如果是台阶开挖，可在上半部开挖后尽快作出半部闭合，使围岩尽早受到约束。总之，不论采用哪一种类型的支护，都必须根据工程实际情况及围岩变形状态而定。
②衬砌结构及早闭合。该类围岩隧道开挖支护后，不仅隧道变形量大，而且变形持续时间长，变形难以稳定，所以必要时要求隧道衬砌及早施作，使围岩变形稳定。
（5）适时衬砌控制变形。
在高地应力软岩地质条件下，特别是围岩强度应力比较低时，围岩压力大，流变特性显著，隧道变形持续时间长，可缩式或多重支护虽可有效控制隧道变形，但很难稳定隧道变形，隧道变形往往持续数周乃至几年。因此，适当提前施作大刚度衬砌是稳定隧道变形的既经济又有效的方法。适当提前施作二次衬砌，合理的施作时机十分重要，衬砌施工时机应考虑将围岩压力大部分释放，衬砌围岩压力的分担比例应降低到总压力的70%以下。同时，在考虑围岩蠕变、结构可靠性和耐久性的前提下，衬砌施作时机应经理论分析、现场监测等综合手段进行确定。在乌鞘岭工程实践中，衬砌施作时机为隧道全位移达隧道极限位移的65%～80%以后，施工实测位移与隧道极限位移比值达43%～55%，位移速率占实测总位移比值达1%后。
7）冻土的处治。
国内外在冻土隧道冻害理论研究的基础上，提出了大量的冻害防治的工程措施，主要分为三种类型：采用隔热保温材料防治冻害，如日本、美国、欧洲各国；采用防排水系统防治冻害，如中国。
日本提出了绝热处理的防治冻害方法，是根据气象统计资料并运用极限分布解析方法，计算隧道内年平均温度、年气温变化幅度、日气温变化幅度，并将其代入隧道-地层的非稳态热对流和热传导绝热处理分析模型中，在气象条件周期性和隧道地层热状况相结合的基础上，选择绝热防冻设施的材料。该方法需要的基础资料多，计算公式较为复杂，使用时有一定难度。
欧洲各国大多采用防水防冻棚和隔离墙板的方法防治冻害，以隧道面积、长度和坡度及冷冻指数为参数，在设计时查表选用绝热层厚度。该方法适用于围岩比较稳定的地质情况，使用时比较方便，具有一定的工程推广价值。
我国隧道工作者在总结工程实践经验的基础上，提出了以排水为主、在排水过程中加强保温的防治冻害方法，即在实际工程中建立完善、畅通的防排水系统，并适当采取保温措施，如防寒泄水洞、防寒水沟、保温水沟等。该方法与国外的相比节省了材料和能源。同时，我国在利用绝热材料防治隧道冻害方面也取得了一定的进展，大坂山隧道、昆仑山隧道、风火山隧道在设计施工时就采用了隔热保温层。
工程实践表明，目前国内外防治隧道冻害的工程措施在特定环境、条件与背景下，达到了一定的预期效果，取得了一定的社会和经济效益，但具有很大的局限性，还需要更深入、更系统地开展研究。
8）黄土的处治。
（1）黄土隧道施工时，应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位，在施工时加强支护措施，防止坍塌，以确保安全施工。
（2）施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，精心组织施工，使施工工序紧凑。
（3）开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法（留核心土法），初期支护应紧跟开挖面施作。
（4）黄土围岩开挖后暴露时间过长，会导致围岩周壁风化至内部，围岩体松弛加快，进而易发生塌方。因此，宜采用复合式衬砌，开挖时应少扰动，开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑作初期支护，形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆、管棚支护加固围岩。在初期支护基本稳定后，进行永久支护衬砌，衬砌背后尤其是拱顶回填要密实。
（5）做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。在含有地下水的黄土层中施工时，洞内应施作良好的排水设施。水量较大时应采用井点降水等方法将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以改善施工条件，加快施工速度。在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。
9）煤系地层的处治。
当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近通过而围岩破碎、节理发育时，可能会遇到瓦斯。如果洞内空气中瓦斯浓度已达到爆炸限度，与火源接触就会引起爆炸，对隧道施工会带来很大的危害和损失。所以，在有瓦斯的地层中修建隧道，必须采取相应措施，才能安全顺利地施工，具体措施如下。
（1）隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制定瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等。
（2）隧道通过瓦斯地区宜采用全断面开挖的施工方法，因其工序简单、面积大、通风好，随掘进随衬砌，能够很快缩短煤层的瓦斯溢出时间和缩小围岩暴露面，有利于排除瓦斯。
（3）加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法。把空气中的瓦斯浓度吹淡到爆炸浓度以下的1/10～1/5，将其排出洞外。在有瓦斯的坑道内，决不允许用自然通风，必须采用机械通风。通风设备必须防止漏风，并配备备用的通风机，一旦原有的通风机发生故障，备用机械能立即供风，保证工作面空气内的瓦斯浓度在允许限度内。当通风机发生故障或停止运转时，洞内工作人员应撤离到新鲜空气地区，直至通风恢复正常，才允许进入工作面继续工作。
（4）洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以内：洞内总回风风流中允许的瓦斯浓度小于0．75%；从其他工作面进来的风流中允许的瓦斯浓度小于0．5%；掘进工作面允许的瓦斯浓度在2%以下；工作面装药爆破前允许的瓦斯浓度在1%以下。如瓦斯浓度超出上述规定，工作人员必须立即撤到符合规定的地段，并切断电源。
（5）开挖工作面风流中和电动机附近20 m以内风流中瓦斯浓度达到1．5%时，必须停工、停机，撤出人员，切断电源，并进行处理。
开挖工作面内，局部积聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20 m内，必须停止工作，切断电源，并进行处理。
因瓦斯浓度超过规定而被切断电源的电气设备，都必须在瓦斯浓度降到1%以下时，方可复电开动机器。
（6）瓦斯隧道必须加强通风，防止瓦斯积聚。由于停电或检修而使主要通风机停止运转时，必须有恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。恢复正常通风后，所有受到停风影响的地段必须经过监测人员检查，确认无危险后方可恢复工作。所有安装电动机和开关地点的20 m范围内，必须检查瓦斯浓度，符合规定后才可启动机器。当局部通风机停止运转时，在恢复通风前，亦必须先检查瓦斯浓度，符合规定后方可开动局部通风机，恢复正常通风。
（7）如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。在开挖前沿掌子面拱部、边墙、底部轮廓线轴向辐射状布孔注浆，形成一个全封闭截堵瓦斯的帷幕。特别对煤层的垂直方向和断层地带进行阻截注浆，效果会更佳。
开挖后要及时进行喷锚支护，并保证其厚度，以免漏气和防止围岩的失稳。
（8）采用防爆设施。
①遵守电器设备及其他设备的保安规则，避免发生电火。瓦斯散发区段应使用防爆安全型的电器设备，洞内运转机械必须具有防爆性能，避免运转时产生高温火花。
②凿岩时用湿式钻岩，防止钻头产生火花。洞内操作时，应防止金属与坚石撞击、摩擦产生火花。
③进行爆破作业应使用安全炸药及毫秒电雷管，采用毫秒雷管时，最后一段的延期时间不得超过130 ms。爆破电闸应安装在新鲜风流中，并与开挖面保持200 m左右距离。
④ 洞内只准用电缆，不准使用皮线。应使用防爆灯或蓄电池灯照明。
⑤铲装石渣前必须将石渣浇湿，防止金属器械摩擦和撞击发生火花。
9．监控量测
1）监控量测目的。
（1）掌握围岩力学形态的变化和规律。
（2）掌握支护结构的工作状态。
（3）为理论解析、数据分析提供计算数据与对比指标。
（4）为隧道工程设计与施工积累资料。
2）监控量测内容。
隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定，量测项目一般分为必测项目和选测项目两大类。
（1）必测项目。
必测项目主要包括：①洞内、外观察；②衬砌前、后净空变化量测；③拱顶下沉；④地表沉降[浅埋隧道（H0≤2B时）必测，H0表示隧道埋深，B表示隧道开挖宽度]。具体见表4-29。
表4-29 监控量测必测项目
（2）选测项目。
选测项目包括：①隧底隆起；②围岩内部位移；③围岩压力；④二次衬砌接触压力；⑤钢架受力；⑥喷射混凝土内力；⑦锚杆轴力；⑧二次衬砌内力；⑨爆破振动；
⑩围岩弹性波速度； ⑪孔隙水压力； ⑫ 水量；⑬纵向位移。具体见表4-30。
表4-30 监控量测选测项目
3）量测断面和测点选择。
（1）量测断面选择。
进行量测的断面有两种，一是单一的测试断面，二是综合的测试断面。在隧道工程测试中，各项量测内容与方法不是随意布设的。把单项或常用的几项量测内容组成一个测试断面，了解围岩和支护在这个断面上各部位的变化情况，这种测试断面即为单一的测试断面。另一种，把几项量测内容有机地组合在一个测试断面里，使各项量测内容、各种量测方法互相校验，综合分析测试断面的变化，这种测试断面即称为综合测试断面。
应测项目按一定间隔设置量测断面，常称为一般量测断面。由于各量测项目要求不同，其量测断面间隔亦不相同，在应测项目中，原则上净空位移与拱顶下沉量测应布置在同一断面上，量测断面间距视隧道长度、地质条件和施工方法等确定，具体可参考表4-31。
对于土砂、软岩地段的浅埋隧道要进行地表沉降量测，沿隧道纵向布置测点的间距可视地质、覆盖层厚度、施工方法和周围建筑物的情况确定，其量测断面间距可按表4-32选用。
表4-31 净空位移、拱顶下沉的量测断面间距
注：B为隧道开挖宽度。
表4-32 地表沉降量测断面间距
注：1．当施工初期、地质变化大、下沉量大、周围有建筑物时取最低值。
2．B为隧道开挖宽度。
（2）测点的布置。
在测试断面上测点的布置，主要是依据断面形状、围岩条件、开挖方式、支护类型等因素进行布置。在量测中，可根据具体情况决定布设数量，进行适当调整。
①净空位移量测的测线布置。
由于观测断面形状、围岩条件、开挖方式的不同，测线位置、数量亦有所不同，没有统一的规定，具体实施中净空位移测线布置可参考图4-76。
拱顶下沉量测的测点一般可与净空位移测点共用，这样既节省了安装工作量，更重要的是统一了测点，使测试结果能够互相校验。
图4-76 净空位移测线布置
（a）一条测线；（b）两条测线；（c）三条测线；（d）五条测线；（e）六条测线；（f）七条测线
②地表沉降测点布置。
地表沉降测点布置的原则：主要测点应布置在隧道中心线上，并在与隧道轴线正交平面的一定范围内布设必要数量的测点，如图4-77所示，在有可能下沉的范围外设置不会下沉的固定测点。
图4-77 地表沉降测点布置
③围岩内部位移测孔的布置。
围岩内部位移测孔的布置，除应考虑地质、隧道断面形状、开挖等因素外，一般应与净空位移测线相应布设，以便使两项测试结果能够相互印证，协同分析与应用。一般每100～500 m处设一个量测断面，测孔布置如图4-78所示。
（a）三测孔；（b）五测孔；（c）七测孔
④锚杆轴力量测的布置。
量测锚杆的布置要依据具体工程中支护锚杆的设置位置、方式而定，如局部加强锚杆，要在加强区域内有代表性的位置设量测锚杆。全断面系统锚杆（不包括仰拱），量测锚杆在断面上的布置可参照图4-78的方式进行。
⑤喷层（衬砌）应力量测布置。
喷层（衬砌）应力量测的布置，除应与锚杆受力量测孔相对应布设外，还要在有代表性的部位设测点，如拱顶、拱腰、拱脚、墙腰、墙脚等，并应考虑与锚杆应力量测作对应布置。另外，在有偏压、底鼓等特殊情况下，应视具体情形调整测点位置和数量。
⑥围岩压力量测测点布置。
围岩压力量测的测点一般埋设在拱顶、拱脚和仰拱的中间，其量测断面一般和支护衬砌间压力以及支护、衬砌应力的测点布置在一个断面上，以便相互印证量测结果。
⑦声波测孔布置。
声波测孔宜布置在有代表性的部位，如图4-79所示。另外，还要考虑到围岩层理、节理的方向与测孔方向的关系。可采用单孔、双孔两种测试方法，或在同一部位成直角相交布置三个测孔，以便充分掌握围岩结构对声波测试结果的影响。
图4-79 声波测孔布置
（a）五测孔；（b）九测孔；（c）十三测孔
4）监控量测方法。
（1）地质素描。
地质现场素描，首先应对掌子面及掌子面附近开挖段进行详细观察。首先从岩性、岩体完整性、出水量大小等方面进行大范围、前后左右对比，宏观把握地层岩性等的变化。对于地层颜色、软硬程度、节理裂隙发育状况、出水量与周围岩体发生明显差异的部位，应进行重点详细观察，通过手触、锤击、采集样本详细观察，查明差异的性质，分析造成差异的原因。地质素描应记录工程地质信息、水文地质信息、影像信息。
（2）净空位移。
①量测原理。
隧道开挖后，围岩向坑道方向的位移是围岩动态的最显著表现，最能反映出围岩（或围岩加支护）的稳定性，因此对坑道周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最经济和最常用的量测项目。为量测的方便起见，除对拱顶、地表下沉及底鼓可以量测绝对位移值外，坑道周边其他各点一般均用收敛计量测其中两点之间的相对位移值，从而反映围岩位移动态。
②收敛计。
收敛计是利用机械传递位移的方法，将两个基准点间的相对位移转变为数显位移计的两次读数差，如图4-80所示为QJ-81型球铰连接弹簧式收敛计。当用挂钩连接两基准点A、B预埋件时，通过调节螺母，改变收敛计机体长度可产生对钢尺的恒定张力，从而保证量测的准确性及可比性，机体长度的改变量由数显电路测出。当A、B两点随时间发生相对位移时，在不同时间内所测读数的不同，其差值就是A、B两点间的相对位移值。当两点的相对位移值超过数显位移计的有效量程时，可调整尺孔销所插尺孔，仍能继续用数显位移计读数。
图4-80 QJ-81型球铰连接弹簧式收敛计
1—百分表；2—收敛计架；3—钢球；4，12—连接销；5—钢尺架；6—弹簧秤；7—丝杆；8—微调螺杆；9—拉绳；10—羊眼螺栓；11—预埋件；13—连接挂钩；14—带孔钢尺；15—压尺螺钉；16—定位销；17—内滑管；18—水准气泡；19—触头
（3）拱顶下沉和地表沉降。
由已知高程的临时或永久水准点（通常借用隧道高程控制点），使用较高精度的水准仪，就可观测出隧道拱顶或隧道上方地表各点的下沉量及其随时间变化的情况，隧道底鼓也可用此法观测，通常观测出的这个值是绝对位移值。另外也可以用收敛计测拱顶相对于隧道底的相对位移，值得注意的是，拱顶点是坑道周边上的一个特殊点，其位移情况具有较强的代表性。拱顶下沉量测应采用水准测量法进行，后视点可设在稳定衬砌上，用水平仪进行观测。
（4）围岩内部位移。
①量测原理。
围岩内部各点的位移同坑道周边位移一样是围岩动态表现。它不仅反映了围岩内部的松弛程度，而且还反映了围岩松弛范围的大小，这也是判断围岩稳定性的一个重要参考指标。在实际量测工作中，先是向围岩钻孔，然后用位移计量测钻孔内（围岩内部）各点相对于孔口（岩壁）一点的相对位移。
②位移计。
如图4-81所示为位移计构造示意图，如图4-82所示为GBW-50型多点位移计实物图。
位移计有两种类型，一类是机械式，另一类是电测式。其构造是由定位装置、位移传递装置、孔口固定装置、百分表或读数仪等部分组成。定位装置是将位移传递装置固定于钻孔中的某一点，则其位移代表围岩内部该点的位移。定位装置多采用机械式锚头，其形式有楔缝式、支撑式、压缩木式等。
图4-81 位移计构造示意图
1-内锚头；2-位移传递杆；3-外锚头；4-测量百分表；5-位移测定器；6-圆形支架；7-锚固器；8-保护套管；9-砂浆；10-定位器
图4-82 GBW-50型多点位移计实物图
位移传递装置是将锚固点的位移以某种方式传递至孔口外，以便测取读数，传递的方式有机械式和电测式两类。其中机械式位移传递构件有直杆式、钢带式、钢丝式；电测式位移传感器有电磁感应式、差动电阻式、电阻式。
孔口固定装置一般测试的是孔内各点相对于孔口一点的相对位移，故必须在孔口设固定点。
（5）锚杆应力及锚杆抗拔力。
①量测原理。
系统锚杆的主要作用是限制围岩的松弛变形，这个限制作用的强弱，一方面受围岩地质条件的影响，另一方面取决于锚杆的工作状态。锚杆的工作状态好坏主要以其受力后的应力-应变来反映。因此，如果能采用某种手段测试锚杆在工作时的应力-应变值，就可以知道其工作状态的好坏，也可以由此判断其对围岩松弛变形的限制作用的强弱。在实际量测工作中，采用与设计锚杆强度相等，且刚度基本相等的各式钢筋计来观测锚杆的应力-应变值。
②钢筋计。
钢筋计多采用电测式，其传感器有电磁感应式、差动电阻式、电阻片式三种。根据测试要求，可将几只传感器连接或粘贴于锚杆不同的区段，可以观测出不同区段的应力-应变值。读数仪可自动率定接收到的电信号，并显示应力-应变值。
电磁感应式钢筋计又称钢弦式钢筋计，它必须使用电脉冲发生器（周期仪）进行测试。这种钢筋计的构造不太复杂，性能亦较稳定，耐久性较强，其直径较为接近设计锚杆直径，经济性较好，是一种比较有发展前景的钢筋计。如图4-83所示为钢弦式量测锚杆构造，如图4-84所示为GML-3型钢弦式锚杆测力计实物图。
图4-83 钢弦式量测锚杆构造（单位： mm）
（a）钢弦式量测锚杆；（b） JD-1型钢弦式钢筋计
1—拉杆；2—壳体；3—端封板；4—橡皮垫；5—定位螺丝；6—夹线柱；7—钢弦；8—线圈架；9—铁芯；10—线圈；11—支架；12—支承堵头；13—密封圈；14—引线嘴；15—拉杆
图4-84 GML-3型钢弦式锚杆测力计实物图
差动式钢筋计性能较稳定，耐久性也较强，但其直径较大，且构造复杂，价格也较高。
电阻片式钢筋计实际上是将传感用的电阻片粘贴于实际的锚杆上，并做好防潮处理。其构造简单，安装、测试方便，价格低，故常应用于工程测试中。
（6）围岩压力。
①量测原理。
支护（喷射混凝土或模筑混凝土衬砌）与围岩之间的接触应力大小，既反映了支护的工作状态，又反映了围岩施加于支护的形变压力情况，因此，围岩压力的量测十分必要。
这种量测可采用盒式压力传感器（称压力盒）进行测试，将压力盒埋设于混凝土内的测试部位及支护与围岩接触面的测试部位，则压力盒所受压力即为该部位（测点）的压力。
②压力盒。
压力盒有液压式和变磁阻调频式等多种类型，其构造如图4-85所示。
液压式压力盒又称格鲁茨尔（Gbozel）压力盒，其传感器为一扁平油腔，通过油压泵加压，由油泵表可直接测读出内应力或接触应力值。
液压式压力盒减小了应力集中的影响，其性能比较稳定可靠，是较为理想的压力盒，国内已有单位研制出机械式油腔压力盒。
变磁阻调频式压力盒的工作原理是：当压力作用于承压板上时，通过油层传到传感单元的二次膜上，使之产生变形，改变了磁路的气隙，即改变了磁阻；当输入振荡电信号时，即发生电磁感应，其输出信号的频率发生改变，这种频率改变因压力的大小而变化，据此可测出压力的大小。变磁阻调频式压力盒的抗干扰能力强，灵敏度高，适于遥测，但在硬质介质中存在与介质刚度匹配的问题，效果不太理想。
图4-85 压力盒构造
（a）液压式压力盒；（b）变磁阻调频式压力传感器1—受压部；2—平衡瓣；3—压力管路；4—回路；5—泵；6—磁芯；7—气隙；8—荷载；9—内膜；10—线圈；11—硅油；12—外膜
（7）声波测围岩的弹性波速度。
声波测试是地球物理探测方法的一种，它是在岩体的一端激发弹性波，而在另一端接收通过岩体传递过来的波，弹性波通过岩体传递后，其波速、波幅、波频均发生改变。对于同一种激发弹性波，穿过不同的岩层后，发生的改变各不相同，这主要是由于岩体的物理力学性质各不相同所致。因此，弹性波在岩体中的传播特征就反映了岩体的物理力学性质，如动弹性模量、岩体强度、完整性或破碎程度、密实度等。据此可以判别围岩的工程性质，如稳定性，并对围岩进行工程分类。其原理如图4-86所示。
图4-86 声波测试原理示意图
1—振荡器；2—发射换能器；3—接收换能器；4—放大器；5—显示器
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
