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摘要：云南省区域地质构造复杂，岩性条件复杂多变，特别是多期喷发的火山岩和多期侵入的岩脉，其变化无规律可循，而且玄武岩与凝灰岩接触带往往力学性能较差。因此，对破碎玄武岩夹凝灰岩组合不良地质洞段的处理尤其重要。

关键词：破碎玄武岩;夹凝灰岩组合;不良地质施工;云南省滇中引水工程

1 破碎玄武岩夹凝灰岩组合情况

云南省滇中引水工程大理Ⅰ段6标（下称本标段）隧洞地层岩性主要为玄武岩夹凝灰岩，岩体多表现为碎裂结构或镶嵌结构;凝灰岩分布无规律，质软，遇水易软化;玄武岩与凝灰岩的组合关系十分复杂，造成隧洞工程条件的不确定性。

玄武岩夹凝灰岩型隧洞从开挖情况看，玄武岩中凝灰岩夹层出露位置、出露部位及凝灰岩厚度难以确定，凝灰岩多为全～强风化，质软，遇水易软化，具膨胀性，自稳能力差。玄武岩与凝灰岩的组合情况如下：

洞身为玄武岩，无凝灰岩夹层或夹极少量凝灰岩：①大部分为玄武岩风化囊，岩体破碎或极破碎;遇水时围岩自稳能力较差。②玄武岩为强风化，局部弱风化，岩体较碎碎或破碎，围岩自稳能力一般。③玄武岩为弱风化，局部强风化，岩体较完整，围岩较稳定。④玄武岩为弱风化或微风化，岩体完整，围岩稳定。

2 设计中凝灰岩对隧洞施工的破坏形式

本标段围岩以二叠系峨眉山组（Pβ）为主，为玄武岩（部分粗面安山岩）夹凝灰岩，凝灰岩多呈夹层状或透镜体状，凝灰岩夹层（或透镜体）为火山碎屑凝灰结构，质软遇水易软化，部分受构造挤压作用泥化;凝灰岩内结构面或其与玄武岩（粗面安山岩）接触面多平直光滑，并多充泥或附泥膜;局部玄武岩受构造作用裂隙发育岩体较破碎，尤其位于强与弱风化带内玄武岩破碎。破碎玄武岩夹凝灰岩组合，因凝灰岩夹层（或透镜体）出露位置与玄武岩破碎程度具有随机性而具有不同组合模式。

凝灰岩夹层未出露时，较完整玄武岩不易破坏;玄武岩较完整时，凝灰岩夹层（或透镜体）相对不易破坏;凝灰岩夹层（或透镜体）出露于顶拱、岩流面缓倾、玄武岩较破碎，凝灰岩夹层与玄武岩接触面多平直光滑充泥，更易沿凝灰岩夹层或透镜体失稳垮塌（见图1、图2）;凝灰岩夹层（或透镜体）出露于边墙或侧顶拱、岩流面中倾、玄武岩较破碎，易沿凝灰岩夹层出现边墙滑塌或侧顶拱倾倒破坏（破坏模式见图3）;凝灰岩透镜体或破碎玄武岩可能出现散体状垮塌（破坏模式见图4）。

2.1 不易破坏的情况

凝灰岩夹层未出露时，较完整玄武岩不易破坏;玄武岩较完整时，凝灰岩夹层（或透镜体）相对不易破坏。

2.2 拱顶垮塌情形

凝灰岩夹层（或透镜体）出露于顶拱、岩流面缓倾、玄武岩较破碎，拱顶易沿凝灰岩夹层出现垮塌。

2.3 边墙滑塌情形

凝灰岩夹层（或透镜体）出露于边墙或侧顶拱、岩流面中陡倾、玄武岩较破碎，易沿凝灰岩夹层出现边墙滑塌或侧顶拱倾倒破坏;玄武岩破碎，可能出现 散体状垮塌。

3 建立塌方、突泥、突水等异常情况应急处理机制

遇上述不良地质洞段发生塌方、突泥、突水等异常情况时，按以下应急处理机制进行处理：

发现异常情况立即汇报→撤离人员、机械→发生塌方时安排专人管控→塌方稍稳定时拉渣回填反压，并喷浆封闭→隧洞临时引排水→四方会议确定处理方案→按方案施工，确保安全→后续加强监控量测→发现异常时按上述处理机制进行处理。

4 不良地质洞段施工预案

4.1 不良地质洞段工程特点及难点

本标段隧洞穿越二叠系玄武岩夹凝灰岩地层，完整性好的玄武岩硬质岩多被切割呈碎块状、镶嵌结构，并与地下水和风化差异大等因素不利组合，形成分布不均的松散破碎岩体，局部稳定性较差，多次发生不同程度的塌方、突泥、涌水。其工程特点和难点表现在以下两个方面：

（1）致密块状构造的玄武岩被切割呈碎块状、镶嵌结构或碎裂结构，柱状节理发育，以闭合型及微张型为主，岩体破碎，自稳性差。

（2）隧洞内分布大量凝灰岩透镜体（一般厚度小于10m）和玄武岩全风化囊体（一般厚30～40m），玄武岩喷发具有多期、间歇性的特点，各期次之间分布大量规模不大的凝灰岩透镜体，凝灰岩透镜体分布具有随机性、无规律性、遇水易软化等特点。

4.2 加强超前地质预报工作

针对玄武岩夹凝灰岩隧洞的工程特性，须采用综合地质预报对隧洞围岩特性、富水情况、断裂破碎带等进行预报，为施工提供指导意见。

（1）及时联系第三方超前地质预报单位（长江勘测规划设计研究有限责任公司）进场对掌子面前方围岩进行超前地质预报，并在各洞口公示超前地质预报内容，告知开挖支护全体作业人员异常地质及其危害性。

（2）将6m长加深炮孔和25～35m长超前水平钻纳入工序进行管控，详细记录钻探情况并编制加深炮孔统计表、超前水平钻探报告，重点对第三方超前地质预报报告中的异常段进行核实，提前做出预警安排。

（3）高度重视设计院地质人员现场出的“施工地质信息通报单”，针对明确的里程段并结合相应的“施工超前地质预报报告”中建议的不良地质段落，提前安排实施的超前支护措施。

（4）碎裂玄武岩夹凝灰岩型隧洞适宜的超前地质预报及施工流程图如下：

4.3 不良地质洞段灾害预防措施

（1）将超前地质预报纳入工序管理

根据不同的地质情况，充分分析超前地质预报相关资料，及时探明掌子面前方地质情况，指导现场施工。对于开挖面出露诸如涌水、风化囊、凝灰岩等异常现象，要具体分析其分布的可能部位，动态调整施工方法和支护措施。

（2）加强治理地下水

地下水是造成塌方和突泥的重要原因，加强超前排（引）水，是防止突泥、突水的有效途径。

（3）重视超前注浆作业

碎碎玄武岩夹凝灰岩的松动圈稳定性差，超前管棚注浆或（超前）超前小导管注浆是防止拱部坍塌的有效手段，必要地增设双层小导管注浆，甚至增加径向注浆小导管加固。

（4）在玄武岩凝灰岩接触带或风化囊要重点防范，初期支护宁强勿弱。

4.4 不良地质洞段施工方法及处理措施

探测确定凝灰岩准确位置以及分布范围以后，必须采取针对性防范措施，防止施工过程中出现大方位坍塌，采取的措施有：

（1）加强超前支护，并严格按照要求进行注浆加固

超前支护应根据探测的实际情况确定采用超前小导管或者管棚支护，对于分布范围小，且出水量较小、稳定性较好的地段超前支护采用超前小导管并注浆，小导管每循环施做，小导管的长度满足5倍循环进尺;对于分布范围广，特别松散且出水量较大的洞段超前支护采用超前大管棚并注浆，管棚长度是施工现场条件而定，后在根据需要局部位置增设超前小导管加强。以下几种情况必须进行注浆加固：

①拱部范围内有松散角砾岩体或破碎体或松散的凝灰岩夹层，无论有无渗水或股状水，该种情况下必须先打加深炮孔探测其长度，并采用以下预加固处理措施：

A、如果长度≤4.5m，则采用间距30cm的φ42注浆小导管进行预加固，小导管嵌岩深度>1.5m。

B、如果长度>4.5m，则采用间距30cm的φ76或φ108注浆管棚进行预加固，管棚嵌岩深度>1.5m。

②拱部范围内有红色凝灰岩层或遇水易软化的凝灰岩层，无论有无渗水或股状水，该种情况下必须先打加深炮孔探测其长度，并采用以下预加固处理措施：

A、如果无水或少量渗水，长度≤4.5m，则采用间距30cm的φ42小导管进行加强支护，小导管嵌岩深度>1.5m。

B、如果有股状水或水量大，长度≤4.5m，则采用间距30cm的φ42注浆小导管进行预加固，小导管嵌岩深度>1.5m。

C、如果无水或少量渗水，长度>4.5m，则采用间距30cm的φ76或φ108管棚进行加强支护，管棚嵌岩深度>1.5m。

B、如果有股状水或水量大，长度>4.5m，则采用间距30cm的φ76或φ108注浆管棚进行预加固，管棚嵌岩深度>1.5m。

（2）改变施工工法，采用预留核心土法施工

采用拱部弧形预留核心土法开挖，并缩短进尺，开挖后及时对掌子面及裸露围岩进行喷射混凝土初喷封闭，封闭后及时进行初期支护施工，其余部分断面按顺序分部开挖隧洞断面，施作支护。

（3）增设不良洞段临时排水孔

该段落初支封闭完成后及时施做临时排水孔，该段落排水孔应分为洞周径向和掌子面前方洞轴线方向均需施做，每个出水点出均施做径向排水孔，将水及时排出，确保地下水能全部排出，降低凝灰岩在水作用下膨胀产生初支失稳。

（4）加强监测，保证施工安全

凝灰岩洞段施工，必须加强洞内变形监测及水量监测，特别是对塌方段加密监测点的布设，提高监测频率，并且安排专人负责监测协调及数据收集分析。

（5）加强洞内抽排水

加强洞内抽排水工作，水量较大时相应的增加设备及排水管路，增设积水坑，及时引排作业面处积水，保证洞内排水畅通，严禁浸泡拱脚，防止初支变形。

4.5 突泥应急处置措施

（1）施工中，首先要依靠超前地质预报相关资料做出判断，根据断层或破碎带规模及填充物的性质，提前采用超前管棚预注浆或（和）超前小导管预注浆进行封堵，以加固地层并堵水。

（2）出现突泥时，必须尽快将口堵住。堵塞的材料以钢筋、钢管和型钢为骨架，填塞草袋，劈柴和木板。堵口后，用喷射混凝土将其封闭，并将周围洞身加固;然后沿开挖面周边设超前钢管支护，采用直径φ42mm、φ50mm或φ80mm长6～8m的无缝钢管。必要时两层、三层重叠，形成“套管”以增大其抵抗松散地层压力的能力。同时在此断面附近设置监控量测点，监控量测围岩的收敛变形情况，根据变形监测情况研究采取相应的措施。

结语

为规范安全度过该不良地质段施工，在本文当中明确了各工作面遇破碎玄武岩夹凝灰岩不良地质洞段施工管理要求，希能够为工程项目的施工建设提供保障。

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