隧道地质问题及解决方案

问题82：未充分考虑隧道具有瓦斯、煤层、岩溶、涌突水等不良地质的影响，未采取专门的不良地质段的紧急预案处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计规范　第一册土建工程》（JTG 3370.1—2018）第14.1条关于隧道通过特殊地层的规定。

【处理措施】隧道不良地质的发生具有不可预测性、突发性的特点，一旦发生，往往危及人员安全，因此应做好应急预案。针对存在的岩溶、岩溶水、断层破碎带等不良地质现象，隧道开挖过程中必须有针对性的处置措施和应急准备，应采用超前地质预报及超前探孔等手段，对可能存在的岩溶、断层破碎带、涌突水现象进行探测，采用动态设计、信息化施工的原则进行处置，并按“因地制宜、综合治理”的原则采取相应工程措施，确保施工及运营中的安全。

问题83：未充分考虑瓦斯具有渗透性等因素，未考虑隧道煤层瓦斯段衬砌向无瓦斯段隧道延伸的处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计规范　第一册土建工程》（JTG 3370.1—2018）第14.6.2条关于瓦斯隧道衬砌的规定。

【处理措施】：通过瓦斯地层的隧道，衬砌断面宜采用带仰拱的封闭式衬砌或加厚铺底，并视地质情况向不含瓦斯地段延伸10～20m。

问题84：未充分考虑由断层或裂隙密集带所造成的岩石强烈破碎地段等因素，未考虑断层及断层破碎带不良地质的处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计规范　第一册土建工程》（JTG 3370.1—2018）第14.1条关于隧道通过特殊地层的规定。

【处理措施】由于断层破碎带存在涌水、突泥及发生大规模隧道塌陷的危险，为确保施工过程中不发生安全事故，顺利通过断层破碎带，有效降低施工阶段发生地质灾害所引发的风险，应考虑断层及断层破碎带不良地质处置方案。针对存在的断层破碎带等不良地质现象，隧道开挖过程中必须有针对性的处置措施和应急准备，应采用超前地质预报及超前探孔等手段，对可能存在的断层破碎带进行探测，采用动态设计、信息化施工的原则进行处置，并通过采用加强超前支护，加强衬砌等措施，确保施工及运营中的安全。

问题85：未充分隧道施工易造成地下水疏干，地表水流失等因素，未考虑隧道施工的水环境保护处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计规范　第一册土建工程》（JTG 3370.1—2018）第14.1.4条关于隧道内渗漏水可能引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施的规定；违反重庆市《地下工程地质环境保护技术规范》（DBJ 50／T-189—2014）第5.2条关于水环境保护设计的规定。

【处理措施】为避免穿山通道的建设对周边水文、地质环境造成影响，应结合隧道穿越地段的外部环境及内在水文地质环境条件，确定防治分区，对重点防治区域采取“以堵为主”的原则，对次重点防治区域采取“堵水限排”的原则进行设计。保护措施主要有：

①加强隧道的地质选线工作。

②加强隧道的施工方案的比选和结构体系的设计。

③全面进行隧道的动态设计，贯穿施工全过程。

④建立施工全过程及竣工后一定水文年的地表上（下）水文地质环境监测。

⑤加强水文、地质勘查工作，查明地质灾害敏感区，进行全程监控。

⑥全面实施综合地质超前预测预报和监控量测工作。

⑦优化施工开挖方案，减少对围岩的扰动。

⑧严格进行控制爆破和机械开挖相辅相成的总体开挖方案。

⑨进行注浆堵水设计，严格限制敏感区的排水量。

⑩必要时可实施加固处置措施。

问题86：隧道一览表中未充分考虑煤层瓦斯、断层、涌水突泥等因素，未考虑隧道全部不良地质的影响。

【原因分析】违反《重庆市市政工程施工图设计文件编制技术规定》（2017版）第5.2.1条关于的工程地质概要的规定。

【处理措施】隧道一览表中应指出隧道全部不良地质情况，如煤层瓦斯、有害气体、溶洞采空区、突水突泥、围岩大变形、岩爆、膨胀性围岩等。当隧道有特殊地质时，除采用特殊设计外，还应在施工中加强围岩和地下水位变化观察、支护和衬砌受力量测；如发现设计与实际不符，应及时修正设计结合隧道自身特点。

问题87：未充分考虑隧道施工对地下水的影响等因素，未考虑水环境影响范围评估及其结论的影响处置措施。

【原因分析】违反重庆市《地下工程地质环境保护技术规范》（DBJ 50／T-189—2014）第5.1.1条关于执行水环境影响范围评估及其结论的规定。地下工程地质环境保护应避免或减轻地下工程活动引发地质环境问题造成的损害，当地下工程穿过岩溶、暗河、采空区等不良地段时，应有可靠的工程措施，以免引发地质灾害。

【处理措施】水环境影响范围评估及其结论中应明确范围内的具体处治措施，保护原则，地热、温泉水的专项保护措施，地表水、地下水环境及地表建（构）筑物监测的范围、内容、方法、频率、时限和组织实施等要求，注浆方式等。

问题88：未充分考虑腐蚀性地下水对混凝土的侵蚀破坏能力等因素，未考虑地下水腐蚀性的处置措施。

【原因分析】违反《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）第3.5.3条关于腐蚀性地下水会影响隧道混凝土结构的耐久性、可靠性的规定。(www.xing528.com)

【处理措施】对于腐蚀性地下水段的抗腐蚀措施应采用动态设计、信息化施工进行处置：施工过程中对地勘确定的地下水具有腐蚀性的地段，应在开挖后取水样进行水质分析，以进一步明确地下水是否具有腐蚀性，判明腐蚀类型与腐蚀等级，然后根据现场水质分析结果由参建各方协商是否进行抗腐蚀处置。抗腐蚀处理方法有多种，如抗腐蚀剂、提高混凝土标号等。

问题89：未充分考虑隧道施工时普通电气设备在使用时会产生火花等因素，未考虑瓦斯工区的防爆设备使用的处置措施。

【原因分析】违反《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB 10120—2002）第8.1.1条关于瓦斯隧道防爆设备使用的规定，高瓦斯工区和瓦斯突出工区的电气设备与作业机械必须使用防爆型。

【处理措施】瓦斯隧道工区分为低瓦斯隧道工区、高瓦斯隧道工区和瓦斯突出隧道工区三种，应根据工区的特性区别对待，并根据瓦斯测试和评估情况，提出防爆设备的使用范围。对于低瓦斯工区，不要求采用防爆设备，这对降低造价、提高建设速度有重要意义；对于高瓦斯工区及瓦斯突出隧道工区，施工机电设备应改为防爆型，电源采用双回路，通风管采用双抗风管，同时应配置备用风机。

问题90：未充分考虑煤层采空区可能聚集瓦斯气体等因素，对煤层采空区未采取超前探测和处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计规范　第一册土建工程》（JTG 3370.1—2018）第14.6.1条关于瓦斯地层处置的规定。

【处理措施】在综合超前地质预报的基础上，施作超前钻孔予以验证，当综合物探或探孔有异常时，还应施作加孔探测，同时应加强通风和瓦斯监测。采空区治理方案主要依据地表的变形特征、地质与采矿特征等因素确定。常见的治理方法有：采用桥或板跨越采空区方案、支撑法治理方案、地面注浆治理方案、隧道内超前小导管预注浆方案、隧道内大管棚预注浆超前支护方案及修建后维修的方案等，应结合以往的采空区治理工程经验，比较各方案的优缺点。注浆法为隧道下（上）采空区的治理方案的常用方法，如图19.12所示。

图19.12　隧道溶洞处理示意

问题91：未充分考虑地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔等因素，对隧道建设有影响的煤矿及采空区未采取相应处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计细则》（JTG／T D70—2010）第13.4.1条、第13.4.2条关于采空区隧道处置的规定，未充分考虑煤矿及采空区对隧道建设的影响。

【处理措施】应对隧道建设有影响的煤矿及采空区进行详细调查，主要通过对沿线路两侧的地质、采矿情况进行野外调查工作，收集路线附近矿产的采矿资料，从而为圈定采空区范围提供依据。然后根据地面调查访问和收集的采矿资料，初步圈定采空区范围，采用瞬变电磁法等物探手段对采空区进行勘察。在采矿情况调查和采空区物探成果的基础上，为了进一步对采空区进行控制和验证，查明采空区的地层岩性、结构、物理力学性质、采空区三带特征及水文地质状况，应在勘察范围内沿公路轴线布置地质钻孔，查明裂隙发育程度。

问题92：未充分考虑隧道不同地段的外水压力不一样等因素，未考虑抗水压衬砌采用动态设计的处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计细则》（JTG／T D70—2010）第12.7.2条关于信息法施工的规定。

【处理措施】抗水压衬砌地段的确定必须严格按设计的信息化施工程序进行动态施工，确保施工安全、结构耐久、经济合理，尽量减轻对地表的影响。抗水压衬砌地段动态设计，对抗水压型隧道而言，二次衬砌承受的水压力为主要荷载，一般远大于围岩压力。当水压力较小时，抗水压复合式衬砌的设计方法与非抗水压型相同；当水压力较大或在施工过程中可能出现较大水压力时，应根据水压力的大小调整二次衬砌的形状与支护参数。为提高支护的经济性，抗水压复合式衬砌设计参数拟订应遵循以下原则：初期支护可按在施工阶段与围岩共同保证施工安全和控制地表沉降量的要求来确定，二次衬砌按承担全部后期围岩压力和水压力来设计。

问题93：未充分考虑隧道围岩含石膏岩的段落具有膨胀性、腐蚀性等因素，未采取有针对性的衬砌结构处置措施。

【原因分析】违反《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）第3.5.3条中关于腐蚀性地下水会影响隧道混凝土结构的耐久性、可靠性的规定。

【处理措施】石膏地层对钢筋混凝土结构具结晶类、分解类腐蚀性，石膏地层相应地段的支护结构及二次衬砌均应采用抗腐蚀混凝土，衬砌结构混凝土等级应根据所处地层岩性的腐蚀等级分别采用相应的混凝土标号。隧道侧沟应根据隧道纵坡排水方向，在相应地层及水源流经方向地段的隧道排水沟采用抗腐蚀混凝土，以确保结构的安全性和耐久性。隧道施工中应仔细逐段核查地下水的侵蚀性和含石膏地层的物理力学等指标，发现问题应及时解决。

问题94：未充分考虑瓦斯的成分和性质、在煤层中存在的形式、涌出的方式等因素，未考虑瓦斯隧道检测方案的处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计规范　第一册土建工程》（JTG 3370.1—2018）第14.6.1条关于隧道通过瓦斯地层处治的规定。

【处理措施】瓦斯隧道存在瓦斯突出、爆炸等风险，应针对瓦斯隧道提出瓦斯检测方案。对于无孔不入的瓦斯等有毒、有害气体的分布地段，按照“超前排放、坚决封堵、提高抗渗、标本兼治、彻底隔绝”的原则，详细标示瓦斯工区作业流程图，以保障安全。

问题95：未考虑特殊岩土（如回填土、建筑垃圾土、软土等），隧道采用辅助工程的处置措施。

【原因分析】违反《公路隧道设计规范　第一册土建工程》（JTG 3370.1—2018）第13.1.1条关于隧道辅助工程处置的规定。

【处理措施】对于回填土、建筑垃圾土、软土等不良地质，应有针对性地提出处理方案。根据实际地质情况，可采取预锚固桩、洞门与锚固桩联体、钢管桩、锚管注浆、竖向旋喷桩连续墙、超前小导管注浆、密排管棚、全环钢拱架等方式处理，如图19.13所示。

图19.13　地面砂浆锚杆横向布置

问题96：未充分考虑瓦斯具有令人窒息、爆炸等特性的因素，未考虑高瓦斯隧道的专项通风的处置措施。

【原因分析】违反《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB 10120—2002）第7.1.1条关于施工通风的规定，违反《重庆市市政工程施工图设计文件编制技术规定》（2017版）第5.7.2条关于隧道不良地质处理预案的规定。瓦斯比空气轻，具有很强的扩散性（扩散速度是空气的1.34倍），且瓦斯具有窒息性、燃烧性和爆炸性，危害极大。

【处理措施】瓦斯隧道的施工组织设计中，应编制隧道的施工通风设计，并考虑个工区贯通后的风流调整和防爆要求。隧道施工通风设计中应包括隧道风机及风管布置，隧道风机风量、风压要求，以及高瓦斯工区作业要求。