中强膨胀性围岩隧道施工技术

膨胀岩的施工技术及处理摘要：本文在对膨胀岩特性的研究的基础上，总结了膨胀岩隧道施工的原则，分析了膨胀岩隧道施工要点及主要技术。

关键词：膨胀岩；施工；衬砌；技术；处理1 前言膨胀岩问题是当今工程地质学和岩石力学领域中较复杂的世界性研究课题之一。

膨胀岩的膨胀取决于两方面因素，一是内因：主要包括岩石成分（矿物成分、化学成分和粒度）、天然含水量和湿度状况、胶结程度等三种，这些决定了膨胀岩膨胀能力和膨胀潜势的大小；二是外因：工程活动造成膨胀岩的水分得失和内应力、强度变化等，它决定了膨胀岩的实际膨胀程度。

很明显，工程活动过程中，膨胀岩产生膨胀的外部条件都不可避免地得到了不同程度的满足。

岩土膨胀的实质是由所含粘土矿物的亲水性造成的。

膨胀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，2 膨胀岩的特性、判别和分类2.1 膨胀岩的特性（1）多裂隙性：膨胀岩中发育有各种形态的裂隙，使土体具有多裂隙性。

（2）超固结性：未经卸荷作用而处于原始状态的膨胀岩是稳定的，同时在水的作用下，膨胀岩大多具有原始地层的超固结特性，在岩体中储存较高的初始应力。

膨胀性岩层在开挖前，岩体没有受到扰动并处于三向受力状态，保持着空间平衡。

由于隧道开挖对膨胀岩体产生扰动，破坏了原有平衡，引起围岩应力释放，强度降低，产生卸荷膨胀。

同时，施工中不可避免地产生水与膨胀岩的接触，引起了膨胀岩化学状态的改变，使得内部应力变化、强度降低现象进一步加剧，使围岩产生变形破坏。

（3）干缩湿胀性：膨胀岩裂隙发育，裂隙多充填灰白、灰绿色等富含蒙脱石的物质。

这些亲水性粘土矿物，因吸水而膨胀，失水而收缩。

干湿循环产生的胀缩效应：一是使岩体结构破坏，强度衰减或丧失，围岩压力增大；二是造成围岩应力变化，无论膨胀压力或是收缩压力，都将破坏围岩的稳定性，并对支护结构产生较大的荷载。

2.2 膨胀岩的判别和分类膨胀岩的判别目前还没有统一的标准，国内外大多采用反映膨胀性能的指标来进行判别。

膨胀土围岩地段的施工-精品资料本文档格式为WORD,感谢你的阅读。

最新最全的学术论文期刊文献年终总结年终报告工作总结个人总结述职报告实习报告单位总结摘要膨胀土是一种高塑性粘性土壤，它的承载力非常大，而且具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，其性质非常不稳定，常会导致公路工程沿着竖向或者水平方向发生不均匀的膨胀变形，使得建筑物自身发生位移、开裂以及倾斜现象，严重时甚至会对建筑物自身产生很大的为好。

而且这种危害不是小面积的出现，而是成群的出现，所以施工人员在膨胀土的围岩地段进行施工时一定要慎重。

关键词膨胀土特性；围岩地段；施工技术U45 A 1674-6708（2013）94-0081-020 引言膨胀土是一种土中粘土矿物成分比较对的土质，这种土质里面的主要成分是亲水性矿物质，这种亲水性矿物质的膨胀性比较大，而决定它膨胀性质的则为蒙脱石粘土矿物。

当前已经在20多个省份、市以及自治区发现了膨胀土发育的迹象，它遍及我国的大江南北，而云南、贵州以及四川、湖北等省份是膨胀土分布最多的地区。

1 膨胀土围岩具备的特性当隧道自膨胀土地层穿过以后，由于隧道刚开挖没多久，很容易看到围岩开挖区域呈现变形的状况，也有浸水原因所引起的膨胀现象，此外膨胀土受风化作用的影响还出现了开裂现象。

围岩失去稳定性，也会造成它的支撑、衬砌出现变形并被破坏掉。

从这可以看出膨胀土围岩的性质是非常复杂的，它极大的不同于一般土质区域的围岩性质，经过对膨胀土围岩的简要分析，加之作者的多年工作经验总结，认为膨胀土围岩具备下面三个方面的特点：1）膨胀土围岩里面有部分原始地层，它具有极强的超固结特性，从而使得膨胀土里面含有极高的初始应力。

等到开挖隧道后，围岩的应力就会得到释放，期强度也会相应的降低，因而促使卸荷膨胀产生。

所以说膨胀土围岩的塑性流变性开挖以后会很大；2）膨胀土围岩成长过程中会出现各种各样的裂隙，这也就导致土体城乡多裂隙性。

14 特殊地质地段的施工14.1一般规定14.1.1当隧道通过膨胀土层、软弱黄土层、含水未固结围岩、溶洞、破碎带、岩爆、流沙以及瓦斯溢出地层时，宜采用辅助方法施工。

14.1.2施工中应经常观察围岩和地下水的变异情况，量测支护、衬砌的受力情况，注意地形、地貌的变化，防止突然事故的发生。

如有险情，应立即分析情况并采取措施，迅速处理。

渗漏水地段，应先治水，其技术作业可按本规范10章和13章有关规定办理。

14.1.3特殊地质隧道，除大面积淋水地段、流沙地段外，均可采取锚喷支护施工。

施工时应符合下列要求：(1)当开挖面自稳性很差，难以开挖成形时，应在清除危石后尽快在开挖面上喷射厚度不小于5cm的混凝土护面，必要时，可在开挖轮廓线处和开挖面上打设超前锚杆，超前锚杆长度宜大于开挖进尺的3倍。

(2)锚喷支护完成后仍不能提供足够的支护能力时，应及时设置钢架支撑，加强支护。

14.1.4不宜采用锚喷支护的地段，应采用构件支撑，并符合下列要求：(1)支撑应有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。

支撑基础应铺设垫板。

当支撑出现变形、断裂时，应立即加固或部分撤换。

(2)围岩出现底部压力，产生底鼓现象或可能产生沉陷时，应加设底梁。

(3)当围岩极为松软破碎时，必须先护后挖，暴露面应采用支撑封闭。

(4)根据现场条件，可结合管棚或超前锚杆等支护，形成联合支撑。

(5)支撑作业应迅速、及时。

14.1.5特殊地质地段施工时，不宜采取全断面开挖。

钻爆设计时，应严格控制炮眼数量、深度和装药量。

14.1.6围岩压力过大，支撑下沉可能侵入衬砌设计断面时，必须挑顶，并按以下方法进行处理。

(1)拱部扩挖前发现顶部下沉，应先挑顶后扩挖；(2)当扩挖后发现顶部下沉，应立好拱架和模板先灌筑满足设计断面部分的拱圈，该混凝土达到所需强度并加强拱架支撑后，再行挑顶灌筑其余部分；(3)挑顶作业宜先护后挖。

14.1.7自稳性极差的围岩宜采取压注水泥砂浆或化学浆液加固。

简析膨胀性围岩隧道施工中的临时仰拱1 引言膨胀性围岩通常是指含有蒙脱石、高岭土等矿物的软质岩石，吸水膨胀，失水收缩和往复胀缩变形的围岩。

这类围岩抗压强度较低，被水浸湿后，裂隙回缩变窄或闭合，强度迅速降低，吸水的同时围岩产生体积膨胀，对隧道支撑和衬砌产生膨胀压力。

在膨胀围岩段进行隧道开挖施工过程中，围岩产生的膨胀压力会对已完成的初期支护结构产生影响，当膨胀压力过大时，初期支护结构向隧道内侧的变形量就会过大侵入二衬界限。

如果膨胀性围岩短期内接受到大量水源的补给，相应区域内围岩的软化程度会变高，突变的膨胀压力过大会造成初期支护结构的破坏，围岩会因为失去自稳能力而形成塌方。

因此在膨胀围岩区段内进行隧道开挖施工的难度较大。

在杉阳隧道膨胀围岩段进行隧道开挖施工时采用了一系列综合措施处置膨胀围岩可能产生的危害，其中临时仰拱作为施工辅助措施是抵抗膨胀压力减少变形最有效的办法之一，这种方法施工工艺简单实用，能够实现较好的施工效果。

2 工程概况大瑞铁路杉阳隧道位于云南省永平县境内，地处横断山脉滇西纵谷地带，地形切割强烈，距澜沧江活动断裂带约2km，通过区域为中山构造剥蚀地貌，地形起伏大，相对高差约1080m，隧道施工主要穿越上白垩系砂岩、石英砂岩夹砾岩、侏罗系泥岩、砂岩夹石英砂岩、板岩及泥灰岩。

杉阳隧道出口段穿越泥岩，砂岩。

岩质较软，岩性变化快且频繁，该段位于板块缝合带—澜沧江断裂带及影响带，受构造影响，隧道岩体破碎疏松，有利于地下水的运移，基岩裂隙水发育，泥岩遇水后膨胀，软化失稳。

3 施工方法杉阳隧道出口端正洞开挖至DK102+392时，揭示掌子面为Ⅴ级围岩，泥岩为主，线路左侧方向出露炭质泥岩，在进行该区段隧道开挖施工时，采取了加强超前支护及初期支护强度，初期支护钢架预留变形量，设置临时仰拱等工程措施，具体施工方法如下：1、在隧道开挖前采取综合地质预报技术手段，对掌子面前方的围岩进行初步判识和解读，一般采用TSP203、红外探水、超前水平钻钻芯取样等方法，当确认前方围岩为膨胀性围岩时，则按照膨胀围岩段的施工方法进行施工。

膨胀性泥岩特性及膨胀岩隧道工程特定和应对措施分析发布时间：2022-01-20T03:21:33.022Z 来源：《防护工程》2021年30期作者：田松[导读] 根据近年来国内外学者围绕膨胀性泥岩工程地质特性取得的研究成果，对膨胀性泥岩及其工程应用多年来的研究进展做了系统性的总结，内容包括膨胀岩及膨胀性泥岩的概念和类型、膨胀岩的判别指标、试验研究、工程应用等几个大的方面，从而对膨胀岩的判别指标和试验研究及膨胀性泥岩的工程应用等问题多年来的研究进展做了重点阐述。

1.中国铁建大桥工程局集团有限公司天津 300300；2.中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司四川成都 610500摘要：根据近年来国内外学者围绕膨胀性泥岩工程地质特性取得的研究成果，对膨胀性泥岩及其工程应用多年来的研究进展做了系统性的总结，内容包括膨胀岩及膨胀性泥岩的概念和类型、膨胀岩的判别指标、试验研究、工程应用等几个大的方面，从而对膨胀岩的判别指标和试验研究及膨胀性泥岩的工程应用等问题多年来的研究进展做了重点阐述。

研究总结得出：裂隙性是膨胀岩区别于一般岩体的显著特征之一；膨胀性判别指标的选用虽有所差异，但不尽相同；水环境对其膨胀性泥岩的影响显著，特别是在干湿循环条件下变形具有一定的不可逆性，且膨胀性与亲水性矿切相关；最后介绍了膨胀性泥岩隧道工程应用的相关研究进展。

关键词：膨胀岩，泥岩，隧道工程，研究进展Research progress of expansive mudstoneTian Song1.China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group Co. Ltd.,Tianjing 300300,P.R. China;2.China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group 5rd Engineering Co., Ltd., Sichuan Chengdu610500,P.R. ChinaAbstract: Based on the research results obtained by domestic and foreign scholars on the engineering geological characteristics of expansive mudstone in recent years, a systematic summary of the research progress of expansive mudstone and its engineering application over the years, including the concepts and types of expansive mudstone and expansive mudstone , The identification index of swelling rock, experimental research, engineering application and other major aspects, so as to the identification index of swelling rock, experimental research and engineering application of swelling mudstone and other issues over the years have been focused on the research progress. The study concluded that: fissure is one of the distinguishing characteristics of swelling rock from general rock mass; although the selection of swelling discrimination index is different, but not all the same; water environment has a significant impact on its swelling mudstone, especially The deformation is irreversible under the conditions of dry and wet cycles, and the expansibility is related to the hydrophilic ore cut. Finally, the relevant research progress of the application of expansive mudstone tunnel engineering is introduced.Key words: Expansive rock, mudstone, Tunnel engineering, Research progress.引言膨胀性岩土地层在我国有着较广的分布，已知膨胀岩土在我国至少有26个省、市、自治区有区域性均有分布，其中，中国西北地区最老的膨胀性泥岩地层为侏罗纪。

隧道不良地质施工常见防治措施隧道在施工过程中多会碰见各种不利于隧道工程的不良地质环境，今天大家一起来学习一下在遇到富水断层破碎围岩、膨胀性和挤压性围岩以及黄土地质这三个不良地质段时候的各种防治措施。

一、不良特殊地址地段概述一、不良和特殊地质地段的概念：(一)不良地质地段不良地质地段是指滑坡、崩塌、岩堆、偏压地层、岩溶、高应力、高强度地层、松散地层、软土地段等不利于隧道工程的不良地质环境。

(二)特殊地质地段特殊地质地段是指膨胀岩地层、断层破碎带、软弱黄土地层、含水未固结围岩、溶洞、岩爆、流沙等地段以及瓦斯溢出地层等二、开挖和支护过程中可能造成的危害：1、土石坍塌2、隧道支撑严重变形3、衬砌结构断裂三、不良和特殊地质地段隧道工程的一般规定：1、制定完整预案，做好技术、物资、机械储备2、制定地质预测、预报方案3、根据预报结果及时调整施工方案4、必须加强量测工作，并及时反馈量测结果四、不良地质地段隧道施工注意事项：1.选择施工方法注意事项：选择施工方法(包括开挖及支护)时，应以安全及工程质量为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面形式、尺寸、埋置深度、施工机械装备、工期要求、经济和技术的可行性等因素而定。

同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成工程失误和增加投资。

施工以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测、稳步前进”为指导原则。

2.加强监控和量测工作3.使用喷锚技术注意事项：(1)爆破后如开挖工作面有坍塌可能时，应在清除危石后及时喷射混凝土护面。

(2)锚喷支护后仍不能提供足够的支护能力时，应及早装设钢拱架支撑加强支护。

4.采用临时支护时注意事项：(1)支撑要有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。

(2)围岩出现底部压力，产生底膨现象或可能产生沉陷时应加设底梁(3)当围岩极为松软破碎时，应采用先护后挖，暴露面应用支撑封闭严密；(4)根据现场条件，可结合管棚或超前锚杆等支护，形成联合支撑(5)支护作业应迅速、及时，以充分发挥构件支撑的作用。