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5.3 基巖凸起

5.3.1 特性與評價
1 受區(qū)域地質構造和差異風化作用影響，基巖全、強風化帶厚度差異及中-微風化帶埋藏深度差異均較大，中-微風化帶埋藏深度顯著淺于周圍的地質現(xiàn)象即為基巖凸起。

圖 5.3.1 基巖凸起

2 基巖凸起內(nèi)全、強風化帶厚度較小，巖石強度顯著高于周圍地層。
3 基巖凸起在花崗巖分布地區(qū)比較常見，常與孤石伴生。
4 隧道位于基巖凸起與軟地層過渡帶，因地層力學性質差異較大、不均勻性突出，隧道工程結構易發(fā)生過大不均勻沉降、不均勻變形、開裂等風險。
5.3.2 礦山法風險
1 基巖凸起頂部位于隧道結構內(nèi)、基巖凸起土石分界面由于土壤空隙中移動的水分受到孔隙度極低的中-微風化巖體阻擋，常在巖體表面匯集成水流，水量豐富。若圍巖中地下水控制不利，可能發(fā)生隧道滲漏、涌水、涌砂的風險。
2 由基巖凸起向第四紀松散地層掘進的過渡帶，若超前支護措施未及時調整，可能發(fā)生隧道圍巖變形過大、支護結構失效、隧道坍塌的風險。
3 由第四紀松散地層向基巖凸起掘進的過渡帶，若巖面水未進行有效控制，巖面形成軟弱滑動面，可能發(fā)生開挖面上部土體向開挖反方向滑塌的風險。
4 采用爆破法洞內(nèi)破除基巖凸起時，隧洞上部相對松散軟弱土層受擾動極易產(chǎn)生初支破壞、拱頂坍塌、地下水倒灌隧道的風險。
5.3.3 盾構法風險
1 盾構機若由相對軟弱地層向基巖凸起掘進時，可能造成掘進困難、發(fā)生刀盤磨損嚴重、刀盤刀具卡死、損壞、斜刀、摔刀、刀具偏磨、盾構機偏移甚至盾構機癱瘓無法正常推進的風險。
2 盾構機由軟地層向基巖凸起推進時，滾刀很難產(chǎn)生足夠的反力將基巖凸起破碎。若不破碎，盾構機掘進時，基巖凸起會在刀盤前方隨著盾構機掘進方向移動，對地層造成很大的擾動，造成隧道坍塌、地面沉降塌陷的風險。
3 盾構機由基巖凸起向軟地層掘進時，硬質巖面往下傾斜，原先的硬巖刀由于自身刀具重，起動扭矩大，在軟地層中掘進時因起動扭矩不足可能造成刀具偏磨，還易發(fā)生盾構機頭下沉、超挖并導致盾構上部地層失穩(wěn)坍塌或地面沉陷的風險。
4 采用鉆孔爆破或沖孔碎巖方式處理基巖凸起時，可能發(fā)生開挖面崩塌風險，或沖孔碎巖不徹底，發(fā)生隧道頂部地面過大沉降的風險。
5 若硬質基巖凸起坡度起伏較大，可能發(fā)生盾構機偏移或被卡住、蛇行推進，若注漿不及時，可能產(chǎn)生地面沉降甚至塌陷、隧道管片破損以及盾構機損壞等風險。
6 隧道上部存在富水砂層，若盾構掘進導致圍巖變形失穩(wěn)，可能發(fā)生隧道頂部富水砂層涌入隧道、淹沒盾構機、地面塌陷的風險。
5.3.4 勘察措施
1 應采用鉆探、原位測試、物探等相結合的綜合手段進行探查。
2 針對基巖凸起區(qū)域、尤其是軟層與基巖凸起過渡且對工程影響較大的區(qū)段，應加密勘探點，探明基巖凸起巖面起伏狀況及突起內(nèi)風化帶的界線。
3 對位于隧道結構范圍內(nèi)的基巖凸起部分，應加密進行現(xiàn)場原位測試、加密取樣進行單軸抗壓強度試驗，以準確查明基巖強度并劃分風化強度差異帶。
4 通過鉆探、物探手段查明基巖凸起內(nèi)破碎帶的發(fā)育和分布情況，查明破碎帶的寬度、深度和富水情況。
5 應查明基巖凸起上覆填土、砂土、粉土、淤泥等不良地層的分布特點、力學性質。
6 應采取水位量測、水文試驗等手段查明基巖凸起內(nèi)及上覆地層的含水情況、富水程度、滲透系數(shù)等水文參數(shù)。
7 勘察成品中應對基巖凸起的分布范圍、強度指標、圍巖等級及穩(wěn)定性、富水狀況進行綜合評價，并對設計和施工提出巖土工程風險分析與提示。
8 為更準確掌握基巖凸起的分布情況，為基巖突出處理方案提供依據(jù)，應進行動態(tài)勘察， 必要時可進行補充勘察或專項勘察。
5.3.5 設計措施
1 設計單位在開展工程設計時，應了解基巖凸起的空間分布特點、風化帶劃分和強度特征，必要時可要求補充加密勘察。
2 設計應根據(jù)基巖凸起上覆土層及其富水情況、基巖凸起的本身特性，對不同工法在基巖凸起中施工可能產(chǎn)生的風險和適用性進行專項分析，對基巖面為富水砂層的情況設計
措施應針對性加強。
3 礦山法施工時應對基巖凸起過渡帶的圍巖加固或地下（表）水控制措施進行專項設計， 對基巖凸起巖面富集地下水應予以考慮。
4 若基巖凸起頂部位于隧道洞身范圍，開挖面分布有其他相對軟弱地層，為防止拱頂軟弱地層坍塌，礦山法施工可設計隧道半斷面深孔注漿法對上部軟弱地層進行加固。
5 對采用洞內(nèi)爆破、地面鉆孔爆破、人工挖孔樁破碎、沖擊破碎等方法處理基巖凸起應進行專項設計。
6 對基巖凸起上覆富水砂層、隧道圍巖性質較差、隧道頂距富水砂層較近（小于 2 倍洞徑）時，不建議采用爆破法破除基巖凸起。
7 盾構穿越區(qū)段有基巖凸起分布時，應根據(jù)基巖強度、富水情況等條件針對性設計、選擇適宜的盾構機型、刀盤和盾構掘進參數(shù)。
8 若采用地面注漿加固基巖凸起兩端及上覆地層，以減少軟硬差異利于盾構推進時，應對注漿范圍、注漿工藝及參數(shù)等進行專項設計。
9 對盾構帶壓開倉進行硬質巖石處理應進行專項設計，提前采取措施加固地層。
10 隧道穿越基巖凸起內(nèi)破碎帶時，礦山法施工應加強隧道支護、止水設計，盾構法施工應及時調整掘進參數(shù)。
11 對基巖凸起與第四紀地層、全、強風化巖接觸部位，應對結構的抗變形能力、地基不均勻沉降和穩(wěn)定性進行專項分析和設計。
12 對基巖凸起分布區(qū)段，應進行動態(tài)設計，根據(jù)施工過程中動態(tài)勘察揭示的地質情況及時調整設計方案。
5.3.6 施工措施
1 施工單位在進行地質條件核查時，應對基巖凸起部位進行重點核查。在基巖凸起的地下線段施工前應進行超前地質預報，并對基巖風化程度和強度突變及地下水提前采取應對措施。
2 礦山法施工，應采用小導管注漿、管棚、止水帷幕和降水等措施進行地下水控制。
3 礦山法施工時，應對影響隧道穩(wěn)定性的基巖凸起上覆不良地層尤其是富水砂層提前進行加固，必要時可采用物探、鉆探取樣等方法對加固效果進行檢測。
4 現(xiàn)場應準備必要的應急物資和設備，在開挖面出現(xiàn)失穩(wěn)或滲漏征兆時，應及時采取補充加固等措施。
5 盾構施工時嚴格控制刀具的貫入度、扭矩、轉速，降低刀具與硬巖之間的沖擊力，減少刀具在碰撞產(chǎn)生的崩裂、脫落、變形等不正常損壞。
6 對 RQD 值小于 25％的基巖凸起或其周圍能夠較好使其在盾構機刀盤轉動時不隨之發(fā)生轉動的基巖凸起，可采取盾構機直接破碎通過。
7 對 RQD 值大于 25％的基巖凸起，不能通過盾構機直接破除的，可預先采取如下措施：
1） 當基巖凸起較小時，對其周邊風化土層進行袖閥管地面或洞內(nèi)預加固，以提供盾構機破巖和人工破巖的條件。
2） 洞內(nèi)靜態(tài)爆破或火藥爆破，地面鉆孔爆破或沖孔破除基巖凸起。
3） 人工破除基巖凸起，破除時可采用巖石分裂機等設備。
4） 很大的基巖凸起采用地面挖豎井的方法進行破除。
8 檢測通過鉆孔取芯出來的巖石，對巖石進行研磨性分析，預判盾構機刀具磨損情況， 預測盾構機一次掘進可達長度，并根據(jù)盾構機一次掘進可達長度設置進倉點并對進倉點區(qū)域設置加固區(qū)。
9 掘進過程中注意觀察盾構機掘進的異常情況以及掘進參數(shù)的異常變化(例如速度突然變慢、推力、扭矩突然增大、刀盤振動、眉構機有異響聲等)，判斷是否碰到基巖凸起， 掘進過程中隨時監(jiān)測刀具和刀盤的受力狀態(tài)，確保其不超載并觀測刀盤是否受力不均， 以防刀盤產(chǎn)生變形。
10 在基巖凸起地層中施工，盾構機刀具(包括刀盤)磨損和破損嚴重，對刀具和刀盤應勤檢查、勤更換。在出基巖凸起時，應及時更換刀具。
11 對長度較大、硬度較高的基巖凸起，可采用礦山法開挖基巖凸起硬巖，盾構空推方式進行隧道施工。

5.4 風化深槽

5.4.1 特性與評價

1 基巖地區(qū)巖石在風化作用下產(chǎn)生的不均勻風化現(xiàn)象，在局部受構造水流等多種作用的影響形成溝槽狀風化條帶，稱為風化深槽。
圖 5.4.1 風化深槽典型地質剖面
2 風化深槽內(nèi)與深槽兩側地層變化較大，深槽內(nèi)地層相對軟弱，賦水性較強。
3 風化深槽對工程結構可能產(chǎn)生以下不利影響：
1） 隧道位于巖體風化特征差異懸殊處、尤其是隧道走向地層力學性質差異較大、不均勻性突出時，隧道易發(fā)生過大不均勻沉降、結構不均勻變形、開裂等風險。
2） 隧道若位于高承壓性地下水、復雜巖溶水、斷裂構造水中時，主體結構可能存在發(fā)生破壞滲漏的風險。

5.4.2 礦山法風險

1 風化深槽段圍巖破碎，巖體強度低，自穩(wěn)能力差，若位于地下水位中，水壓大，在極端地質條件下存在發(fā)生滲透破壞的可能，施工難度及風險極大。
2 礦山法施工，若由風化程度高的相對軟地層向風化程度低的相對硬地層開挖時，存在開挖困難的風險。
3 若隧道上方存在地表水體，隧道施工導致圍巖變形過大，可能發(fā)生地表水體滲漏、倒灌隧道的風險。
5.4.3 盾構法風險

1 盾構機穿越風化深槽往往導致盾構機掘進困難，并易引發(fā)地面沉陷、管線破裂、建（構） 筑物破壞等風險。
2 隧道掌子面及隧道頂部圍巖存在巖體風化特征差異較大時，盾構機掘進過程中，風化程度高的相對軟地層較容易被刀盤切削進入土艙，但風化程度低的相對硬地層極其不易被刀盤破碎，存在施工過程中盾構機姿態(tài)難以控制、偏離設計線路的風險。
3 隧道上部存在富水砂層，若盾構機掘進參數(shù)調整不利，可能發(fā)生隧道頂部富水砂層涌入并淹沒盾構機、泥沙倒灌隧道、地面塌陷的風險。
4 盾構機下穿地表水體，當盾構機推進擠壓導致前方土體隆起過多，或盾構機處于飽和含水砂層中，發(fā)生涌水突沉引起上方地表水體沉陷，產(chǎn)生涌水裂隙，可能發(fā)生大量地表水由盾尾或開挖的缺陷處涌入而淹沒隧道的風險。
5 若盾構機掘進方向風化深槽的巖性及其強度變化大，預處理措施不當或盾構機切削刀具事先配備不足，存在由于盾構推進受阻、姿態(tài)頻動而致前方土體反復、過大擾動導致地層坍陷風險；遇風化程度低的巖石，盾構機推力猛增或刀盤轉速較快可導致刀盤刀具卡死、損壞甚至盾構機癱瘓而無法正常推進風險。此種情況不建議采用盾構法施工。

5.4.4 勘察措施

1 對風化深槽及其富水情況，應采用調繪、鉆探、原位測試、物探、挖探、水位觀測、水文試驗等相結合的綜合手段進行探查。
2 勘察單位應查明風化深槽結構的地質條件，包括下列內(nèi)容：
1） 查明隧道開挖影響范圍內(nèi)殘積土層、巖石產(chǎn)狀、風化帶、破碎帶的分布情況和巖石巖石抗壓強度等力學特性和富水特性。
2） 重點查明開挖區(qū)域地下水類型和補給條件、地層滲透特性、隧道涌水量等。
3） 查明地表水體或水囊的分布特點、與地下水的水利聯(lián)系情況等。
3 針對風化深槽隧道施工區(qū)域應加密勘探點，探明地層、水文特性以及風化深槽的風化分界線。
4 針對風化深槽隧道施工區(qū)域應加密進行現(xiàn)場原位測試、室內(nèi)試驗，以進一步查明其特殊物理力學特性及水文特性。
5 對復雜水文地質條件，應進行水文專項勘察，包括水位長期測量、進行水文試驗獲取水文參數(shù)等。
6 勘察單位應對風化深槽的圍巖等級、工程力學性質、穩(wěn)定性進行綜合評價，并對設計和施工提出巖土工程風險分析與提示，包括下列內(nèi)容：
1） 穿越風化深槽，由于巖性及其強度變化大，可能導致掌子面失穩(wěn)、隧道塌陷、地面下沉（甚至塌陷）的風險分析與提示。
2） 地下（表）水對隧道工程的風險分析與提示。
7 對巖性及其強度變化大，應結合設計、施工進程進行動態(tài)勘察，并將施工過程中揭示的地質情況及時反饋設計單位，以便及時調整隧道支護和施工參數(shù)。
5.4.5 設計措施

1 設計單位在開展工程設計時，應充分了解風化深槽的巖性、工程特點及風險，必要時可要求補充加密勘察。
2 礦山法施工時應對圍巖加固或地下（表）水控制措施進行專項設計。
3 礦山法施工應加強隧道支護、止水設計，必要時采用管棚支護。盾構法施工應及時調整掘進參數(shù)。
4 盾構施工有必要時需進行加固改良，減少軟硬差異。
5 對復雜地層結構，應進行動態(tài)設計，根據(jù)施工過程中動態(tài)勘察揭示的地質情況及時調整設計方案。
6 隧道穿越軟硬復合地層、斷裂破碎帶等復合地層，設計應加強結構設計，防止不均沉降和變形對結構和運營產(chǎn)生不利影響。
5.4.6 施工措施

1施工單位在進行地質條件核查時，應對風化深槽情況進行重點核查。對開挖面前方地層進行探測預報，判明地層和含水情況，為超前支護和止水提供依據(jù)，及時修改或加強超前支護和支護參數(shù)，必要時采用管棚支護。施工開挖接近設計探明的富水帶時，應分析和觀察開挖工作面巖性變化，遇有探孔突水、突泥、滲水增大和整體性變差等現(xiàn)象， 及時調整施工方法。
2對地表沉降、拱頂下沉、圍巖收斂進行量測，及時對數(shù)據(jù)進行整理分析，及時反饋于
設計和施工，及時優(yōu)化設計參數(shù)和施工方法。
3根據(jù)不同地質情況和開挖方式，采用超前小導管預注漿加固地層的超前支護措施，注漿選材視不同巖層和地下水情況，通過注漿加固周邊圍巖，提高其自承能力，減少圍巖松弛變形。在全斷面帷幕注漿后，進行超前大管棚支護是必要的，超前大管棚與注漿加固圈共同作用，能夠加固圍巖并截堵地下水。
4盾構施工時遵循“低轉速、小貫入度、小推力、低扭矩”原則，控制土壓、出土量、注漿量、注漿壓力等關鍵參數(shù)，減少對地層的擾動。必要時對隧道上部軟弱土層進行加固改良，減少軟硬差異，盾構進出洞部分的圍巖提前加固，防止盾構機偏離軸線；對于盾構機無法破除的硬巖，應采取輔助措施處理，如采用沖孔破除或爆破處理等。

5.5 隱伏沖溝

5.5.1 特性與評價

1 沖溝是由間斷流水在地表沖刷形成的溝槽。隱伏沖溝是被第四紀土層覆蓋的沖溝。
2 隱伏沖溝由于埋藏于土層之下不易探明，沖溝內(nèi)與沖溝兩側地層變化較大，沖溝內(nèi)一般賦水性較強。
5.5.2 礦山法風險

1 由于山體存在偏壓存在、洞內(nèi)爆破擾動過大等原因，可能導致塌方、初襯開裂、大變形等風險。
2 由于洞內(nèi)防排水措施欠佳、地表地下水影響等原因，可能導致滲漏水、護拱沉陷、地表開裂等風險。
3 由于初期支護不及時、護拱強度、剛度和基礎承載力不足等原因，可能存在邊坡失穩(wěn)、偏移等的風險。
5.5.3 盾構法風險

1 跨越隱伏沖溝地層掘進困難，易引發(fā)地表沉陷、大變形、坍塌、空腔等風險。
2 若停止掘進有卡機下沉和陷困風險。
3 隧道上部若存在富水砂層或補給補給源充足的地下水，極易發(fā)生突水、泥砂倒灌風險。

5.5.4 勘察措施

1 對隱伏沖溝地層及其富水情況，應采用調繪、鉆探、原位測試、物探（主要是高密度電法）、水位觀測等相結合的綜合手段進行探查。
2 勘察單位應探明隱伏隱伏沖溝結構的地質條件，包括下列內(nèi)容：
1） 查明隧道開挖影響范圍內(nèi)殘積土層、巖石產(chǎn)狀、風化帶、破碎帶的分布情況和巖石巖石抗壓強度等力學特性和富水特性。
2） 重點查明開挖區(qū)域地下水類型和補給條件、地層滲透特性、隧道涌水量等。
3 針對隱伏隱伏沖溝隧道施工區(qū)域應加密勘探點：利用已有鉆探與物探（主要為高密度電法）資料，進行綜合分析，優(yōu)化隱伏隱伏沖溝區(qū)鉆孔布置，進行現(xiàn)場原位測試、室內(nèi)試驗，進一步查明隱伏沖溝區(qū)域地質情況。
4 鉆進過程中不得產(chǎn)生跳動和位移，并根據(jù)進尺快慢及鉆進壓力來判斷基巖的軟硬程度。
5 穩(wěn)定水位觀測：應進行終孔穩(wěn)定水位觀測，終孔穩(wěn)定水位觀測前應將孔內(nèi)殘余循環(huán)液提撈干凈。
6 必要情況下，可采用紅外攝像頭直接觀察隱伏沖溝地質情況。
7 對大挖大填時可能誘發(fā)工程性的滑坡地質災害，應重點進行邊坡的防護，必要時進行專門的邊坡勘察。
8 勘察單位應對隱伏沖溝的圍巖等級、工程力學性質、穩(wěn)定性進行綜合評價，并對設計和施工提出巖土工程風險分析與提示。
5.5.5 設計措施

1 設計單位應充分了解隱伏沖溝地層的特點及其風險，必要時可要求加密勘察。
2 對隱伏沖溝地層結構，應進行動態(tài)設計，根據(jù)施工過程中動態(tài)勘察揭示的地質情況及時調整設計方案。
3 設計應加強結構設計，防止不均沉降和變形對結構和運營產(chǎn)生不利影響。

5.5.6 施工措施

1 施工單位在進行地質條件核查時，應對隱伏沖溝情況進行重點核查。
2 開挖后圍巖塑性發(fā)展范圍較大，施工中應加強超前支護施工質量，控制好自進式管棚外插角和搭接長度，并注漿加固圍巖（固結灌漿），密實堵水，提高頂部圍巖承載力，有效發(fā)揮預支護作用。
3 當出現(xiàn)洞內(nèi)變形異常、地表沉降急劇增大或嚴重開裂時，應停止洞內(nèi)施工，進行地表注漿和洞內(nèi)注漿加固巖體，變形穩(wěn)定后再進行施工。
4 護拱頂部回填土應均勻密實，做好填土表面排水溝，對于洞內(nèi)滲漏水嚴重區(qū)域應局部徑向注漿止水和增加二襯環(huán)向盲管排水。
5 對于隱伏沖溝內(nèi)地表水采取引流或堵截措施，防止流水沖刷洞體影響施工和下滲弱化巖體強度、導致洞內(nèi)滲漏水等。

5.6 暗浜

5.6.1 特性與評價

1 暗浜是一種不良地質情況，是指某地方原來的地貌為河道，有淤泥沉積，后被土填沒， 但是沉積的淤泥仍在，這種情況不利于施工，尤其對基礎建設存在隱性危害。
2 在人類活動中，大量的河道、水塘被填埋形成暗浜。暗浜一般有浜底淤泥和成分復雜、工程性質較差的厚層填土，在我國東南沿海城市較為多見。
3 江浙一帶工程施工中經(jīng)常會碰到場地內(nèi)縱、橫暗浜分布的情況, 并且暗洪的深度較大, 大多達到 3～4 m 的深度。根據(jù)以往大量的施工經(jīng)驗,暗洪底部一般均存在有厚約 1.5m 的淤泥,并且上部填土大多夾水回填，土層結構松散，土的物理性能很差,特別是暗浜底部的淤泥層性能更差。

表 5.6.1 暗浜土的類型

4 暗浜對工程結構可能產(chǎn)生以下不利影響：
1） 隧道易發(fā)生過大不均勻沉降、結構不均勻變形、開裂等風險。
2） 隧道若位于高承壓性地下水、復雜巖溶水、斷裂構造水中時，主體結構可能存在發(fā)生破壞滲漏的風險。
5.6.2 礦山法風險

1 暗浜段地層過于軟弱，不宜直接采用礦山法施工，當必須采用時，應先對地層進行加固。
2 當?shù)貙蛹庸绦Ч患褧r，易出現(xiàn)滲漏、過大變形或坍塌等風險。

5.6.3 盾構法風險

1 如果在城市軌道交通工程勘察階段未查明暗浜分布范圍、填土厚度及其工程性質，或未對查明的暗浜采取有效的地基處理，將增大盾構進出洞施工過程的風險。
2 在場地堆積荷載大、地表下土層力學性質較差的條件下，盾構機推進過程中存在地面沉陷與破裂、不均勻沉降等風險。
5.6.4 勘察措施

1 應采取收集歷史河流圖，現(xiàn)場走訪調查等方法，進行有針對性的探摸，盡可能減少勘察工作量。調查工作主要了解暗浜的范圍、填埋時間、回填物質來源，原河道的疏浚情況，洪底淤泥初步分布規(guī)律，并用以指導現(xiàn)場探摸及工作量的合理布置。
2 小螺紋鉆是探摸暗洪最常用的手段,可用以探摸暗洪的分布范圍,并能直觀看到洪底淤泥和填土的分布變化,故應有目的地布設。
3 輕便靜力觸探及輕型動力觸探能連續(xù)、直觀地反映土體的強度變化與土體的不均勻性，尤其能正確區(qū)分洪底淤泥、填土及侵染土的界線。
4 當場地條件受限無法實施鉆探和小螺紋鉆時，可采用微動探測等物探方法探測暗浜的深度及其橫向結構特征。

5.6.5 設計措施

1 設計單位應充分了解暗浜的分布、巖土特性、工程特點及風險。
2 礦山法施工應加強隧道支護、止水設計并對加固體的檢測提出具體要求。
3 盾構法施工應根據(jù)現(xiàn)場地層條件變化及時調整掘進參數(shù)。
4 根據(jù)施工過程中動態(tài)勘察揭示的地質情況及時調整設計方案。
5 設計應加強結構設計，防止不均沉降和變形對結構和運營產(chǎn)生不利影響。

5.6.6 施工措施

1施工單位在進行地質條件核查時，應對暗浜部位的情況進行重點核查。
2當車站出入口、車輛基地等構筑物位于暗浜部位時，可采用換填法將暗浜土挖出,以強度較高的土或水泥換填。
3對暗浜采用加固措施進行加固時，應對加固體的強度、連續(xù)性等進行現(xiàn)場檢測。
4在暗浜處進行水泥壓密注漿加固時，注漿采取自下而上分層注漿方法,控制分層注漿提升速度；注漿時采用間隔跳打法施工,以防互相穿孔而影響施工質量。

5.7 巖性突變

5.7.1 特性與評價

1 巖性突變是指在地下隧道工程開挖斷面范圍內(nèi)和開挖延伸方向上，地層巖性突然發(fā)生變化，這種巖性突變的特點是不經(jīng)過任何過渡階段，直接從一種地層到另一地層。
2 巖性突變一般為在同一個施工流水段內(nèi)，在隧道掘進方向上，掌子面巖性由硬突變軟或由軟變硬，或者水文地質條件突變，由無水變?yōu)橛兴?br /> 3 巖性突變一般由構造或者人為改造引起，隨機性和不確定性非常強，對施工安全造成很大影響。

圖 5.7.1 巖性突變
4 巖性突變對工程結構可能產(chǎn)生以下不利影響：
1） 隧道位于巖性突變地層中，因地層力學性質差異較大、不均勻性突出，隧道易發(fā)生過大不均勻沉降、結構不均勻變形、開裂等風險。
2） 隧道位于巖性突變交接部位，易形成地下水通道，若防水措施不到位，造成隧道漏水。
5.7.2 礦山法風險

1 礦山法施工掌子面遇到巖性突變，特別是由基巖突變成松散地層、由原狀沉積土突變?yōu)樗缮⑷斯ぬ钔恋龋爸ёo措施未及時調整，可能發(fā)生隧道圍巖變形過大、支護結構失效、隧道坍塌的風險。
2 礦山法施工掌子面由于巖性突變，導致巖性的滲透性發(fā)生巨大變化，由原來無水狀態(tài)突變?yōu)橛兴蛘咝纬傻叵滤挥客ǖ?，造成涌水涌砂，使得支護結構失效，造成隧道坍塌風險。
5.7.3 盾構法風險

1 盾構機在巖性突變地層中掘進時，當由軟巖突變成硬巖時，可能造成掘進困難、發(fā)生刀盤磨損嚴重、刀盤刀具卡死、損壞、斜刀、摔刀、刀具偏磨、盾構機偏移甚至盾構機癱瘓無法正常推進的風險。
2 盾構機在巖性突變地層中掘進時，當由硬巖突變成軟巖時，易發(fā)生盾構機頭下沉、超挖并導致盾構機上部地層失穩(wěn)坍塌或地面沉陷的風險。
3 若盾構機掘進方向巖性及其強度變化頻繁，若預處理措施不當或盾構機切削刀具事先配備不足，存在由于盾構機推進受阻、姿態(tài)頻動而致前方土體反復、過大擾動導致地層坍陷風險；遇硬質透鏡體，盾構機推力猛增或刀盤轉速較快可導致刀盤刀具卡死、損壞
甚至盾構機癱瘓而無法正常推進風險。

5.7.4 勘察措施

1 對于人工填土造成的巖性突變，應充分搜集資料，調查地形和地物的變遷，了解場地是否經(jīng)過人為改造，同時查明填土的來源、堆積年限和堆積方式，查明填土的分布、厚度、物質成分、顆粒級配、均勻性、密實性、壓縮性和濕陷性。
2 對于構造引起的巖性突變，應采用鉆探、原位測試、物探等相結合的綜合手段進行探查。
3 通過現(xiàn)場水文地質試驗等手段查明巖性突變含水情況、富水程度、滲透系數(shù)等水文參數(shù)。
4 對于可能存在巖性突變的地層段，勘察單位應對本段的圍巖等級、工程力學性質、穩(wěn)定性進行綜合評價，并對設計和施工提出巖土工程風險分析與提示。
5.7.5 設計措施

1 設計單位在開展工程設計時，應了解巖性突變的特點、空間分布特點和強度特征，必要時可要求補充勘察。
2 設計應根據(jù)巖性突變的隨機特性，對不同工法在巖性突變地層中施工可能產(chǎn)生的風險和適用性進行專項分析。
3 若巖性突變位于隧道洞身范圍，開挖面分布有其他相對軟弱地層，為防止拱頂軟弱地層坍塌，礦山法施工可設計隧道半斷面深孔注漿法對上部軟弱地層進行加固。
4 盾構穿越區(qū)段巖性突變地層，應根據(jù)基巖強度、富水情況等條件針對性設計、選擇適宜的盾構機型、刀盤和盾構掘進參數(shù)。
5 對巖性突變分布區(qū)段，應進行動態(tài)設計，根據(jù)施工過程中動態(tài)勘察揭示的地質情況及時調整設計方案。
5.7.6 施工措施

1 對于存在巖性突變礦山法施工段，施工前應進行超前地質預報，對巖性突變情況進行重點核查，并對巖性變化和強度突變及地下水提前采取應對措施。
2 根據(jù)巖性突變的特點，做好各種突發(fā)狀況的應急預案，現(xiàn)場應準備必要的應急物資和設備，在開挖面出現(xiàn)失穩(wěn)或滲漏征兆時，應及時采取補充加固等措施。
3 盾構施工時嚴格控制刀具的貫入度、扭矩、轉速，降低刀具與硬巖之間的沖擊力，減少刀具在碰撞產(chǎn)生的崩裂、脫落、變形等不正常損壞。

4 掘進過程中注意觀察盾構機掘進的異常情況以及掘進參數(shù)的異常變化(如速度突然變慢、推力、扭矩突然增大、刀盤振動、眉構機有異響聲等)，判斷是否碰到巖性突變。

5.8 巖相突變

5.8.1 特性與評價

1 巖相是一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合。巖相是隨時間的發(fā)展和空間條件的改變而變化的。沉積巖的相可分陸相、海相、海陸過渡相三種基本類型。
2 巖相的變化可以從橫向和縱向兩方面來觀察。同一巖層在水平方向的相變反映了，同一時期不同地區(qū)的自然地理條件的差異。在垂直巖層剖面方向上的相變則反映了同一地區(qū)但不同時間的自然地理環(huán)境的改變，而自然地理環(huán)境的重大改變則往往是地殼運動的結果。
3 海相沉積的特點：以化學巖、生物化學巖和粘土巖為主，如石灰?guī)r等。離海岸愈遠， 碎屑沉積顆粒愈細。在水平方向上巖相變化小，沉積物中含海生生物化石和礦物。
4 陸相沉積的特點：沉積物多以碎屑、粘土和粘土沉積為主，巖石碎屑多具棱角，分選欠佳，在水平方向上巖相變化大，含陸生生物化石。
5 巖相突變使得巖石物理力學性質發(fā)生根本變化，對施工安全造成很大影響。

圖 5.8.1 巖相突變
3 巖相突變對工程結構可能產(chǎn)生以下不利影響：
1） 隧道位于巖相突變地層中，由于沉積環(huán)境不一樣，不同巖相的腐蝕性差異較大，對工程的耐久性產(chǎn)生影響。
2） 隧道位于巖相突變交接部位，易形成地下水通道，若防水措施不到位，可能造成隧道漏水。

5.8.2 礦山法風險

1 礦山法施工掌子面遇到巖相突變，掌子面物理力學性質發(fā)生變化，如支護參數(shù)未及時調整，易導致掌子面滲水、坍塌。
2 礦山法施工掌子面由于巖相突變，如地層賦水條件發(fā)生較大變化，易造成涌水涌泥， 引發(fā)變形或坍塌，隧道周邊地面引發(fā)沉降，影響周邊建（構）筑物安全。
5.8.3 盾構法風險

1 隧道掌子面及隧道頂部圍巖位于巖相突變地層中，盾構機掘進過程中，上部軟弱地層較容易被刀盤切削進入土艙，但下部堅硬巖層不易被刀盤破碎，易導致盾構上部地層失穩(wěn)坍塌或地面沉陷的風險。
2 隧道掌子面及隧道底部圍巖位于巖相突變地層中，盾構機掘進過程中，若下部為軟弱地層，易發(fā)生盾構機頭下沉、盾構機姿態(tài)難以控制、偏離設計線路的風險。
5.8.4 勘察措施

1 巖相與地殼運動的速度和幅度有關，巖相變化大時，說明地殼的升降比較頻繁。
2 巖相變化的勘察應采用區(qū)域地質調查和現(xiàn)場實測相結合，對沿線的構造歷史要充分了解。
3 海相沉積水平向變化小，陸相沉積垂直向變化小，勘察過程中應先確定成因，再根據(jù)成因有針對性的布置勘察工作量。
4 通過構造帶的位置判定，加強現(xiàn)場的勘探工作，確定巖相突變的位置。

5.8.5 設計措施

1 設計單位在開展工程設計時，應了解巖相突變的特點、空間分布和強度特征，必要時可要求補充勘察。
2 設計應根據(jù)巖相突變的隨機特性，對不同工法在巖性突變地層中施工可能產(chǎn)生的風險和適用性進行專項分析。
3 由于沉積環(huán)境不一樣，不同巖相的腐蝕性差異較大，對工程的耐久性產(chǎn)生影響，設計應根據(jù)不同的地下環(huán)境條件，選擇鋼筋及混凝土型號。

5.8.6 施工措施

1 施工單位在進行地質條件核查時，應對巖相突變情況進行重點核查。
2 在巖相突變地段進行礦山法施工時，應控制施工進度，對現(xiàn)場巖土層的變化進行地質確認，并加強支護措施。
3 在盾構掘進過程中，注意觀察渣土變化并重點關注掘進參數(shù)及盾構機掘進的異常情況。

5.9 硬質巖脈

5.9.1 特性與評價

1 硬質脈巖指經(jīng)常呈脈狀產(chǎn)出的火成巖，硬質脈巖一般深度不大，規(guī)模較小，其成分常和一定的深成巖相關，以淺色礦物為主要成分的有細晶巖和偉晶巖，以暗色礦物集中呈現(xiàn)的為煌斑巖。主要類型為花崗斑巖和玢巖等。它們在空間分布上常與一定的巖漿巖體有密切關系，并產(chǎn)于巖體內(nèi)或巖體周圍的圍巖中，少數(shù)也可遠離巖體分布。
2 硬質巖脈的巖石強度顯著高于周圍巖層。
3 硬質巖脈在花崗巖分布地區(qū)比較常見。

圖 5.9.1 硬質巖脈
4 硬質巖脈對工程結構可能產(chǎn)生以下不利影響：
1） 隧道位于硬質巖脈與軟地層過渡帶，因地層力學性質差異較大、不均勻性突出，隧道易發(fā)生過大不均勻沉降、結構不均勻變形、開裂等風險。
2） 巖脈附近可能是地下水的通道。

5.9.2 礦山法風險

1 礦山法施工，如遇硬質巖脈，巖土施工等級顯著增高，開挖困難。
2 采用爆破法洞內(nèi)破除硬質巖脈時，隧道上部相對軟弱地層受擾動極易產(chǎn)生初支破壞、拱頂坍塌、地下水倒灌風險。
3 硬質巖脈形成地下水連通通道，造成涌水涌泥，引發(fā)變形或坍塌，隧道周邊地面引發(fā)沉降，影響周邊建（構）筑物安全。
5.9.3 盾構法風險

1 盾構施工遇到硬質巖脈時，滾刀很難產(chǎn)生足夠的反力將硬質巖脈破碎，導致盾構機卡死，掘進受阻。
2 由于硬質巖脈與周圍巖層力學性質差異大，且分布不穩(wěn)定，盾構姿態(tài)控制困難，容易發(fā)生盾構機掘進方向偏離預定軸線情況。
5.9.4 勘察措施

1 應采用物探、鉆探等相結合的綜合手段進行探查。
2 針對硬質巖脈區(qū)域，應加密勘探點，探明基巖巖脈的走向和產(chǎn)狀，加密取樣進行單軸抗壓強度試驗和巖礦鑒定，以準確查明硬質巖脈的分布、強度和礦物成分。
3 勘察成果中應對硬質巖脈的分布范圍、強度指標、圍巖等級及穩(wěn)定性、富水狀況進行綜合評價，并對設計和施工提出巖土工程風險分析與提示。
5.9.5 設計措施

1 設計單位在開展工程設計時，應了解硬質巖脈的空間分布特點和強度特征，必要時可進行補充勘察。
2 設計應根據(jù)硬質巖脈的特性，當采用洞內(nèi)爆破、地面鉆孔爆破、人工挖孔樁破碎等方法處理硬質巖脈時，應進行專項設計。
3 盾構穿越區(qū)段有硬質巖脈分布時，應根據(jù)基巖強度、富水情況等條件針對性設計、選擇適宜的盾構機型、刀盤和盾構掘進參數(shù)。
4 在硬質巖脈地層中掘進，當盾構施工需要帶壓開倉時，應進行專項設計，提前采取措施加固地層。
5 在硬質巖脈分布區(qū)段，應進行動態(tài)設計，根據(jù)施工過程中揭示的地質情況及時調整設

計方案。

5.9.6 施工措施

1 在硬質巖脈分布地段，施工單位在進行地質條件核查時，應對硬質巖脈情況進行重點核查。施工過程中應采用超前地質預報，分析預測掌子面前方硬質巖脈分布情況，對硬質巖脈風化程度和強度及其變化采取應對措施。
2 現(xiàn)場應準備必要的應急物資和設備，在開挖面出現(xiàn)失穩(wěn)或滲漏征兆時，應及時采取補充加固等措施。
3 盾構施工時嚴格控制刀具的貫入度、扭矩、轉速，降低刀具與硬巖之間的沖擊力，減少刀具在碰撞產(chǎn)生的崩裂、脫落、變形等不正常損壞。
4 掘進過程中注意實時觀察盾構機掘進的異常情況以及掘進參數(shù)的異常變化。
5 在硬質巖脈地層中施工，刀具(包括刀盤)磨損和破損嚴重，對刀具和刀盤應勤檢查。

5.10 地貌突變

5.10.1 特性與評價

1 受內(nèi)、外營力地質作用或人為作用影響，造成了地表起伏、地殼表層物質不斷風化、剝蝕、搬運和堆積，從而形成了現(xiàn)代地面的各種差異較大的地貌形態(tài)，從一種地貌跨入另一種地貌的過渡地段稱為地貌突變。

圖 5.10.1 地貌突變
2 地貌突變主要表現(xiàn)于山地、平原、河谷等兩個或多個地貌形態(tài)交界處，常伴有巖性突變、水文地質條件突變等。
3 隧道位于地貌突變過渡帶，因上履土層壓力差異較大，且地質力學性質差異和不均勻性突出，隧道易發(fā)生過大不均勻沉降、結構不均勻變形、開裂等風險。

5.10.2 礦山法風險

1 地貌突變處水文地質條件差異較大，受大氣降水影響較為顯著，交界面處可能造成地表水和地下水匯集，若地下水控制不利，可能發(fā)生隧道滲漏、涌水、涌砂的風險。
2 地貌突變必然導致上覆土層壓力突變，若超前支護措施未及時調整，可能發(fā)生隧道圍巖變形過大、支護結構失效、隧道坍塌的風險。
3 采用爆破法施工時，隧道上部地貌突變過渡帶相對松散軟弱土層受擾動極易產(chǎn)生初支破壞、拱頂坍塌、地下水倒灌的風險。
5.10.3 盾構法風險

1 地貌突變過渡帶，盾構若由相對軟弱地層向山體等較硬地層掘進時，可能造成掘進困難、發(fā)生刀盤刀具磨損嚴重、卡死、損壞、偏磨、盾構機偏移甚至盾構機癱瘓無法正常推進的風險。
2 盾構機由較硬地層向軟地層掘進時，易發(fā)生盾構機栽頭、超挖并導致盾構機上部地層失穩(wěn)坍塌或地面沉陷的風險。
3 地貌突變過渡帶隧道上部若存在富水地層，盾構機掘進可能導致圍巖變形失穩(wěn)，可能發(fā)生隧道頂部水涌入隧道、淹沒盾構機、地面塌陷的風險。
5.10.4 勘察措施

1 應采用地質調查、構造分析、鉆探、原位測試、物探等相結合的綜合手段進行探查。
2 針對地貌突變過渡帶，應加密勘探點，探明基巖地貌突變過渡帶界線、深度和富水情況。
3 應分析大氣降雨對地貌突變過渡帶地下水的補給及影響。
4 為更準確掌握地貌的分布情況，可在施工階段進行動態(tài)勘察，必要時進行補充勘察或專項勘察。
5.10.5 設計措施

1 設計單位在開展工程設計時，應了解地貌突變的空間分布特點、地層條件變化、地下水賦存狀態(tài)和動態(tài)變化等，必要時可要求補充勘察。
2 設計應根據(jù)地貌突變上覆土層及其富水情況，對不同工法在地貌突變中施工可能產(chǎn)生的風險和適用性進行專項分析。

3 礦山法施工時應對地貌突變過渡帶的圍巖加固或地下（表）水控制措施進行專項設計。
4 地貌突變過渡帶內(nèi)采用洞內(nèi)爆破時，應進行專項設計。
5 盾構穿越地貌突變過渡帶時，應根據(jù)工程地質、水文地質等條件針對性設計、選擇適宜的盾構機型、刀盤和盾構掘進參數(shù)。
6 隧道穿越地貌突變過渡帶時，礦山法施工應加強隧道支護、止水設計，盾構法施工應及時調整掘進參數(shù)。
7 對地貌突變過渡帶應進行動態(tài)設計，根據(jù)施工過程中動態(tài)勘察揭示的地質情況及時調整設計方案。
5.10.6 施工措施

1 對于地貌突變地段的隧道施工前應進行超前地質預報，并對圍巖等級進行現(xiàn)場確認。
2 礦山法施工時，應采用小導管注漿、管棚、止水帷幕和降水等措施進行地下水控制。
3 礦山法施工時，應對影響隧道穩(wěn)定性的上覆不良地層尤其是富水砂層提前進行加固， 必要時可采用物探等方法對加固效果進行檢測。
4 現(xiàn)場應準備必要的應急物資和設備，在開挖面出現(xiàn)失穩(wěn)或滲漏征兆時，應及時采取補充加固等措施。
5 盾構掘進過程中注意觀察盾構機的異常情況以及掘進參數(shù)的異常變化(如速度突然變慢、推力、扭矩突然增大、刀盤振動、眉構機有異響聲等)，判斷是否進入地貌突變過渡帶，掘進過程中隨時監(jiān)測刀具和刀盤的受力狀態(tài)。