【工程物探】卧龙岗隧道的坍方及解决办法（并行隧道、钻爆开挖）|隧道及地下工程 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2015-06-03

关键词：隧道坍方地质勘查陆地声纳法

摘要：北京六环线卧龙岗隧道为上下行并行各3车道双隧道。开挖不足300m发生坍方4次，3次坍通到地面，原地质预报工作未起作用。后改用陆地声纳法，并由钟世航教授的工作团队对F2、F3断层作了精细定位，并勘查了大量可能在施工时产生坍方的小断层，并给出了他们的空间位置、断层倾向和倾角等参数，特别是指出了断层密集段及交叉断层处最易发生大坍方或大块落石的位置，并根据预报资料提出了相应的施工意见，由6方会议确定后实行。以后施工再未出现问题，工程在2009年6月底安全顺利贯通。

关键字：隧道、坍方、陆地声纳、超前地质预报

Part1前言
北京六环路上的卧龙岗隧道是上下行各3车道的并行隧道，隧道穿过千枚岩，千枚岩较破碎且层间粘结性不好。
隧道洞口采用长管棚支护，及时施作衬砌的隧道正硐采用侧壁导坑法分7部开挖，即①、②部侧壁导坑上半部；③、④部为侧壁导坑下半部；⑤部为弧形导坑隧道上半部；
⑥部为中间部分；⑦部为仰拱（见图1）。

隧道最大埋深约35m，恰从一个山凹处通过。
采用钻爆法开挖，钢拱架支撑和喷锚网作初期支护。
隧道开挖后，不足300m，就出现了洞口衬砌内凹拉裂，拱顶上方岩体出现从拱顶开始的多条环向拉裂缝，长管棚压弯；并连续在左、右洞侧壁导坑出现了4次坍方，3次坍体直达地面（见图2）。

在出现坍方和洞口破坏后，在如何处理上有争议。作者的认识是：
1.设计方面的不足是基本原因，整体上忽略了加固岩体的理念。
设计将隧道分成7部开挖，认为分成小导坑开挖可使洞室稳定。但是采用分7 部开挖，每一断面要爆破开挖7次，反复的振动和扰动，增加了对围岩稳定性的破坏；洞口部分寄希望于长管棚来支撑其上面的岩体，但却忽视加固和保护从地面到隧道这块岩体。单纯的支撑理念造成了洞口破坏的后果。

2.施工时重视衬砌的支承作用，而忽视对围岩的加固。
例如忽视及时密贴的喷射混凝土对围岩的支护，没有及时铺设系统锚杆对层间粘结性差的千枚岩和片岩的加固；开挖成型不好时对钢拱架寄于希望，而忽略了通过密贴围岩的喷射混凝土、钢筋网和钢拱的联合支护作用。

3.只注意了较大的F1、F2 断层，而忽略了大量的与F1、F2断层组合的次一级断层的危险。
投资方（业主）建议进一步应加强施工地质预报，在进一步查明地质情况后在确定进一步的施工。鉴于前面使用的方法不合理和技术力量不足，建议改用陆地声纳法和改换相应的队伍。为此作者率队在几天内作了7个开挖面的探查，对隧道未开挖部分进行了细观的地质探查。

Part2采用的施工地质预报的方法和预报探查结果
2.1陆地声纳法
陆地声纳法是“陆上极小震-检超宽频弹性波反射超短余震接收系统单点连续剖面法＂的简称。是弹性波反射法的新方法，吸收了水声法、探地雷达、超声波法的某些特点而形成了一个新技术。不需打孔、不需放炮，安全简便。

1.在隧道掌子面上设测量剖面，剖面上每750px左右设一测点，用锤击方式激发弹性波，在激震点旁设检波器接收被测物体的反射波，检波器用凡士林与岩面耦合。然后将各测点的时间曲线拼成时间剖面，根据同相轴和频谱解释圈定断层、大节理、岩层分介面、岩脉、涌水层、溶洞等不良地质体，为确定反射体的空间位置，通常布置水准和铅垂的两条测线;

2.用锤激震源以及检波器和仪器结合，可激发和接收从10Hz～4000Hz的波，然后可通过分视窗带通滤波提取不同频段的反射波，高频段的反射波可反映薄层、大节理等和小溶洞，特别是可探查交叉的小断层并给出断层的产状（走向、倾向、倾角），低频段的反射波可反映较大的断层、较厚的岩脉、岩层和大溶洞，通过不同频段反射的图像对比，可以分辨不同的不良地质体；

3.作为极小震-检距的方法，反射波是续至波，故可避开直达波、声波、面波的干扰，而且不仅可探查断层等近似平面型的物体，还可探查溶洞等有限大小地质体；由于全资讯的采集，还可根据频谱测出断层影响破碎带的范围。

工程物探人员用陆地声纳法在掌子面上工作

2.2探查预报结果
探查预报在每个开挖面上布置一条水准测线一条铅垂向测线。
探查结果给出了两个隧道未开挖段的平面地质图和纵剖面图（见图3、4）。

在给出的平面图上反映了在通过水准测线的平面上断层的交线，即反映了各断层的走向和在隧道中出现的里程；纵剖面图上则反映了各断层的倾向和倾角。探查的误差不超过1～2m。
探查对F1和F2断层给予了较准确的定位。探查结果发现了除F1、F2断层外，还有许多与F1、F2断层成较大角度交叉的次级断层。它们与F1、F2断层的组合是隧道在坍方的主要地质原因。

Part3结论
针对预报的地质情况，预报方提出了施工的对策。并在业主主持的6方（业主、设计、施工、地质勘查、监理、预报）会议上讨论并决定：
1.鉴于隧道已开挖近半，不可能改变原施工的方法和分部。为此，仅能在此基础上加强初期支护；
2.在F1、F2切过隧道的位置，无论是断层在开挖暴露出来之前还是已开挖暴露之后，都必须加强锚杆支护，除系统锚杆之外，还要增设垂直层面的加强锚杆。使薄层层间粘结性不好的千枚岩和片岩，通过锚杆联结各薄层形成厚板状体；
3.坚持开挖后按喷薄层混凝土—设格栅钢架—加钢筋网—喷射混凝土—全长注浆锚杆的顺序作好初期支护，超挖部分全部用同级喷射混凝土喷射充填。初期支护应强调及时性。
4.埋深不足20m的洞口段用地面锚桩加固岩体，锚桩要深达隧道拱顶，用钢筋组和全长灌浆形成，间距2～3m。
5.在大坍方地段，从地面作锚桩（间距2～3m），加固坍体周围岩体。
6.注意控制爆破，开挖时加密周边孔间距，减少每爆破孔的炸药量，减少爆破对围岩的扰动。
7.每次爆破后加强对围岩的地质观察。
在确定了上述施工方案后，严格按新的施工组织设计精心施工，在此后的一半未开挖的隧道，再未发生坍方，隧道已安全完成并通车。