不良地质隧道处理方案设计
学院：土木与交通学院
班级：地下建筑13-1班
组员： 1309170113 1309170105 1309170102 13091701 130917101
指导教师：
目录
1. 前言 .................................................. 1
2. 松散性围岩 ............................................ 1
3. 膨胀性围岩 ............................................ 1
3.1膨胀土围岩的特性 . .................................. 2
3.2膨胀土围岩对隧道施工的危害 . ........................ 2
3.3膨胀土围岩的隧道施工要点 . .......................... 2
4. 流沙地质 ............................................... 3
5. 岩溶地质 ............................................... 4
5.1溶洞对隧道施工的影响 . .............................. 4
5.2隧道遇到溶洞的处理措施 . ............................ 4
6. 高地应力硬岩（岩爆）地质 ............................... 5
7. 煤系地层 ............................................... 5
7.1瓦斯的性质 ........................................ 6
7.2瓦斯放出的类型 . .................................... 6
7.3防止瓦斯事故的措施 . ................................ 6
8. 隧道施工坍方 ........................................... 7
8.1隧道塌方的原因分析 . ................................ 7
8.2预防坍塌的措施 . .................................... 7
8.3坍塌处理方法....................................... 8
1. 前言
隧道施工中不良地质条件通常是指施工环境周围存在着断层发育、岩体破
碎、地质发生异变及含水量与最优含水量的偏差较大等情况。常见的不良地质有
膨胀性围岩、岩爆、塌方等。不良和特殊地质地段隧道施工的一般原则是：（1）
充分利用各种手段和方法，尽可能准确掌握不良地质情况。（2）根据掌握的不良
地质情况，制定相应的施工方案及处理措施。（3）随着施工揭露地质，并根据施
工安全性和支护措施的效果，及时修正设计，保证施工安全和隧道质量。
2. 松散性围岩
松散地层结构松散，胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌。如极度
风化破碎已失岩性的松散体；漂卵石地层、砂夹砾石和含有少量粘土的土壤以及
无胶结松散的干沙等。隧道穿过这类地层，应减少对围岩的扰动，必须先超前支
护强行增加围岩的整体性，开挖后及时钢支撑锚喷封闭，同时做好控制地下水等
措施。下面简述几种主要施工方法：
1、超前支护
隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，
防止坑道掘进时岩体发生坍塌。
1）超前锚杆或超前小钢管：采用这种方法是爆破前，将超前锚杆或小钢管
打入掘进前方稳定的岩层内。末端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆或格栅拱支撑
上。使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方，有效地约束围岩在爆破后的一定时
间内不发生松弛坍塌。超前铺杆宜采用早强型砂浆锚杆，以尽早发挥超前支护作
用。
2）超前管棚法：此法适用于围岩为砂粘土、粘砂土、亚粘土、粉砂、细砂、
砂夹卵石夹粘土等非常散软、破碎的土壤，钻孔后极易塌孔的地层。在采用此法
时，管棚长度应按地质情况选用，但应保证开挖后管棚有足够的超前长度。为增
加管棚刚度，可在钢管内灌入混凝土或设置钢筋笼，注入水泥砂浆。于是在地层
中建立起一个临时承载棚，在其防护下施工。
2、超前小导管预注浆
超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导
管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。它既能将洞周围岩体预加
固，又能起超前预支护作用。此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层
等松散地层施工。
3、降水、堵水、排水
在松散地层中含水，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，
有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。
在埋深较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行。允许衬
砌背后设置超量排水管将水排至中心排水沟。
4、开挖方法一般采用台阶法、CD 法及侧壁导坑法。施工中必须短进尺、
弱爆破、强支护。开挖循环进尺宜为50~100cm。
3. 膨胀性围岩
膨胀土系指土中粘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，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘性土。决
定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石粘土矿物。穿过膨胀土地层的隧道，常常可以
见到开挖后不久围岩因开挖而产生变形，或者因浸水而膨胀，或因风化而开裂等
现象。使坑道的顶部及两侧向内挤入，底部膨起，随着时间的增长导致围岩失稳，
支撑、衬砌变形和破坏。
3.1膨胀土围岩的特性
1）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初
始应力。当隧道开挖后，引起围岩应力释放，强度降低，产生卸荷膨胀。因此，
膨胀土围岩常常具有明显的塑性流变特性，开挖后将产生较大的塑性变形。
2）膨胀土中有各种形态发育的裂隙，形成土体的多裂隙性。膨胀土围岩实
际上是土块与各种裂隙和结构面相互组合形成的膨胀土体。由于膨胀土体在天然
原始状态下具有高强度特性，隧道开挖后洞壁土体失去边界支撑而产生胀缩，同
时因风干脱水使原生隐裂隙张弛，使围岩强度急剧衰减。因此，隧道施工开挖过
程中，常有初期围岩变形大，发展速度快等现象。
3）膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应。
一是使主体结构破坏，强度衰减或丧失，围岩压力增大。二是造成围岩应力变化，
无论膨胀压力或收缩压力，都将破坏围岩的稳定性，特别是膨胀压力将对增大围
岩压力起叠加作用。
3.2膨胀土围岩对隧道施工的危害
1）围岩裂缝：隧道开挖后，由于开挖面上主体原始应力释放产生胀裂；另
外，因为表层土体风干而脱水，产生收缩裂缝。同时，两种因素都可以使土中原
生隐裂隙张开扩大。沿围岩周边产生裂缝，尤其在拱部围岩容易产生张拉裂缝与
上述裂缝贯通，形成局部变形区。
2）坑道下沉：由于坑道下部膨胀土体的承载力较低，加之上部围岩压力过
大，而产生坑道下沉变形。坑道的下沉，往往造成支撑变形、失效，进而引起主
体坍塌等现象。
3）围岩膨胀突出和坍塌：膨胀土开挖过程中或开挖后。围岩产生膨胀土变
形，周边土体向洞内膨胀突出，开挖断面缩小。在土体丧失支撑或支撑力不够的
状态下，由于围岩压力和膨胀压力的综合作用，使土体产生局部破坏，由裂缝发
展到出现溜塌，然后逐渐牵引周围土体连续破坏，形成坍塌。
4）底膨：隧道底部开挖后，洞底围岩的上部压力解除，又无支护体约束的
条件下，由于应力释放，洞底围岩产生卸荷膨胀；加之坑道积水，使洞底围岩产
生浸水膨胀。因而造成洞底围岩膨出变形。
3.3膨胀土围岩的隧道施工要点
1）加强调查、量测围岩的压力和流变
在膨胀土地层中开挖隧道，除了认真实施设计文件所提出的技术要求外，
在施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规
律。对地下水亦应探明分布范围及规律，了解水对施工的影响程度，以便根据围
岩动态采取相应的施工措施。如原设计难以适应围岩动态情况，也可据此作适当
修正。
2）合理选择施工方法
膨胀土隧道围岩压力的施工效应，是导致隧道变形病害的主要原因。采用
理的施工方法，对隧道的稳定性有着十分重要的作用。因此，在施工中应以尽量
减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则，所以宜采用无爆破掘进法。如采用
掘进机、风镐、液压镐等开挖。在开挖过程中尽可能缩短围岩暴露时间，并及时
衬砌，以尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的部分围岩应力，减少围岩膨胀变形。
开挖方法宜不分部或少分部，多采用正台阶法、侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中
隔壁法。正台阶法适用于跨度小的隧道，它分部少相互干扰小，且能较早地使支
护（衬砌）闭合。侧壁导坑法及隔壁法较适用于跨度较大的隧道，它具有防止上
半断面支护（衬砌）下沉的优点，但全断面闭合时间较迟，必须注意防止边墙混
凝土受压向隧道内挤。
3）防止围岩湿度变化
隧道开挖后，膨胀土围岩风干脱水或浸水，都将引起围岩体积变化，产生
胀缩效应。因此，隧道开挖后及时喷射混凝土，封闭和支护围岩。在有地下水渗
流的隧道，应采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围
岩的浸湿等。如局部渗流，可采用注浆堵水阻止地下水进入坑道或浸湿围岩。
4）合理进行围岩支护
A．初期支护应做到“先放后抗、先柔后刚”即设置可伸缩钢架或活动接
头。“宁加勿拆”即在支护上加支护，尽量控制变形的发展。
5）适时衬砌控制变形
高低应力软岩地质条件下，特别是围岩强度应力比极低时，围岩压力大，流变特
性显著，隧道变形持续时间长。适当提前施作大刚度衬砌是稳定隧道变形的经济
和有效方法。
4. 流沙地质
流沙是沙土或粉质粘土在水的作用下丧失其内聚力后形成的，多呈糊浆状，
对隧道施工危害极大。由于流沙可引起围岩失稳坍塌，支护结构变形，甚至倒塌
破坏。因此，治理流沙必先治水，以减少沙层的含水量为主。宜采取以下措施进
行治理：
1、加强调查，制订方案：施工中应调查流沙特性、规模，了解地质构成、
贯入度、相对密度。粒径分布、塑性指数、地层承载力、滞水层分布、地下水压
力和透水系数等，并制订出切实可行的治理方案。
2、因地制宜，综合治水：隧道通过流沙地段，处理地下水的问题，是解
决隧道流沙、流泥施工难题中的首要关键技术。施工时，因地制宜，采用“防、
截、排、堵”的治理方法。
1）防——建立地表沟槽导排系统及仰坡地表局部防渗处理，防止降雨
和地表水下渗。
2）截——在正洞之外水源一侧，采用深井降水，将储藏丰富构造裂隙
水，通过深井抽水排走，减少正洞的静水和动水压力，对地下水起到拦截作用。
3）排——有条件的隧道在正洞水源下游一侧开挖一条洞底低于正洞仰
拱的泄水洞，用以降排正洞的地下水，或采用水平超前钻孔真空负压抽水的办法，
排除正洞的地下水。
4）堵——采用注浆方法充填裂隙，形成止水帷幕，减少或堵塞渗水通
道。
以上几种施工方法，应根据工程地质、水文地质条件和地下水的性质、
类型、赋存部位以及工期要求和经济效益等因素综合分析，合理选用。
3、先护后挖，加强支护：开挖时必须采取自上而下分部进行，先护后挖，
密闭支撑，边挖边封闭，遇缝必堵，严防沙粒从支撑缝隙中逸出。也可采用超前
注浆，以改善围岩结构，用水泥浆或水泥水玻璃为主的注浆材料注入或用化学药
液注浆加固地层，然后开挖。架立支撑时应设底梁并纵横、上下连接牢固，以防
箱架断裂倾倒。拱架应加强刚度，架立时设置底梁并垫平楔紧，拱脚下垫铺牢固。
支撑背面用木板或槽型钢板遮挡，严防流沙从支撑间逸出。在流沙逸出口附近较
干燥围岩处，应尽快打入铺杆或施作喷射混凝土，加固围岩。
4、根据隧道断面大小，宜采用交叉中隔壁法、中隔壁法或临时仰拱台阶法
开挖，并严格控制循环进尺。开挖时应及时监测拱部支护的实际下沉量，当沉降
变形过大时及时调整预留变形量。
5、尽早衬砌，封闭成环：流沙地段，拱部和边墙衬砌混凝土的灌筑应尽量
缩短时间，尽快与仰拱形成封闭环。这样，即使围岩中出现流沙也不会对洞身衬
砌造成破坏。
5. 岩溶地质
溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水
平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种，岩溶是指可溶性岩层，如石灰岩、
白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等，受水的化学和机械作用产生沟槽、裂缝和
空洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。
5.1溶洞对隧道施工的影响
当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌。有的溶洞
位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理。有时遇到填满饱含水份
的充填物溶槽，当隧道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入坑道，难以遏止，
甚至使地表开裂下沉，山体压力剧增。有时遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥砂
夹水大量涌入隧道。有的溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广，处理
十分困难。
5.2隧道遇到溶洞的处理措施
在开挖施工中, 利用超前地质预报手段进一步调查溶洞的地质条件，查明分
布位置大小、类型、充填物、岩层的稳定情况等，一般按照以疏导为主、堵排结
合、因地制宜、综合治理的原则，采取跨越、绕行、加固洞穴、引排截流岩溶水、
清除充填物或注浆加固、回填等处理措施。主要处理措施如下：
1）隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、
填充物和地下水情况，据以确定施工方法。对尚在发育或穿越暗河水囊等地质条
件复杂的岩溶区，应查明情况审慎选定施工方案。对有可能发生突然大量涌水、
流石流泥、崩坍落石等，必须事先制定措施，确保施工安全。
2）隧道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，有比较坚
实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况，如有变化
便于采取相应的措施。如溶洞尚在发育或穿越暗河水囊等岩溶区时，则必须探明
地下水量大小、水流方向等，先要解决施工中的排水问题，一般可采用平行导坑
的施工方案，以超前钻探方法，向前掘进。当出现大量涌水、流石流泥、崩坍落
石等情况时，平导可作为泄水通道，正洞堵塞时也可利用平导在前方开辟掘进工
作面，不致正洞停工。
3）对于岩溶发育地区的隧道，施工中应建立以长距离物探（地震波法）为
宏观控制、钻探法为主，其他物探方式为辅，红外线探测连续施测的综合预报管
理体系。
4）开挖方法宜采用台阶法，必要时采用CD 法。在二三级围岩条件下，且
溶洞仅穿过隧底一小部分断面时可采用全断面。爆破开挖时，应“密布眼、少装
药”的原则进行，有渗漏水是小心施爆。减少对围岩的扰动。防止在一次爆破后
溶洞内的填充物突然大量涌入隧道，或溶洞水突然袭击隧道，造成严重损失。
5）施工中注意检查溶洞顶部，及时处理危石。当溶洞较大较高且顶部破碎
时，应先喷射混凝土加固，再在靠近溶洞顶部附近打入锚杆，并应设置施工防护
架或钢筋防护网。
6）在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工。如充填物为
极松散的砾石、块石堆积或流塑状粘土及砂粘土等可于开挖前采用地表注浆、洞
内注浆或地表和洞内注浆相结合加固。如遇颗粒细、含水量大的流塑状土壤，可
采用劈裂注浆技术，注入水泥浆或水泥水玻璃双液浆进行加固。
7）二衬施工前应采用物探方法检查隧道周边环形加固层及层外围岩情况，
重点检查拱部、板底、侧边强5米以内是否存在有害空洞，隧底是否密实。
8）岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。
6. 高地应力硬岩（岩爆）地质
岩爆是在高地应力的脆性岩体中进行隧道开挖，岩体受到破坏，岩体失去平
衡，使掌子面附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，使围岩表面呈片状的
岩石突然爆裂而弹射出来。这种爆裂和弹射没有任何征兆，弹射的方向、远近、
角度都没有规律，爆裂的时间也没有定时，因此，很难防范。我们在施工中只能
减轻岩爆的发生，采取有效的安全防范措施避免伤人和机具等，施工中一般以下
的措施：
1、. 采用全断面一次开挖成型，以减少围岩应力平衡的多次破坏，掘进循环
进尺控制在2～2.5m ，以加快循环，加快防护。采用光面爆破，并严格控制装药
量，尽量减少爆破对围岩的影响，以改善洞壁应力分布，控制岩爆的发生。
2、响炮后尽快向碴堆、洞壁掌子面喷水，以降低岩石的脆性和加快地应力
的释放，降低岩爆的剧烈程度。
3、针对岩爆类型及大小，用超前预裂爆破、打超前应力释放孔、在岩面上
切缝、等方法释放出岩石表面的部分应力，也可以打超前摩擦锚杆支护，位置在
拱顶及边墙的上部，宜采用40钢管，以减少发生岩爆的可能。
4、施工台车平台周围及顶部设置安全钢筋网，施工人员佩戴好安全防护，
防止岩爆弹射伤人。有条件的最好采用机械手进行喷射钢纤维砼。
5、支护措施
为减轻岩爆的危害，很重要的一条就是在开挖前后对围岩的支护措施，这
样做不仅可以改善应力的大小和分布，而且还能使洞室周边的岩体从平面应力状
态变为三向应力状态，从而达到减轻岩爆危害的目的。
（1）、发生轻微岩爆时，仔细对洞壁及掌子面进行危石清除后，及时喷射
3cm 后砼进行封闭，封闭后进行锚杆挂网施工，再进行二次喷射砼约10cm 即可。
（2）、发生中等岩爆时，支护与轻微岩爆处理措施类似，不同的就是挂网
后在锚杆端头进行纵横向钢筋连接加固，再进行二次喷射砼。
（3）、强烈岩爆危害最大，必要时进行避让，等岩爆强度基本稳定平静下
来再进行支护施工，对强爆区域必须进行锚喷和钢拱架联合加强支护。
7. 煤系地层
瓦斯是地下坑道内有害气体的总称，其成分以沼气（甲烷CH4）为主，一般
习惯即称沼气为瓦斯。当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近通
过而围岩破碎、节理发育时，可能会遇到瓦斯。如果洞内空气中瓦斯浓度已达到
爆炸限度与火源接触，就会引起爆炸，对隧道施工会带来很大的危害和损失。所
以，在有瓦斯的地层中修建隧道，必须采取相应措施，才能安全顺利施工。
7.1瓦斯的性质
1）瓦斯（沼气）为无色、无臭、无味的气体，与碳化氢或硫化氢混合在一
起，发生类似苹果的香味，由于空气中瓦斯浓度增加，氧气相应减少，很容易使
人窒息或发生死亡事故。
2）瓦斯比重为0.554，仅占空气一半，所以在隧道内，瓦斯容易存在坑道
顶部，其扩散速度比空气大 1．6倍，很容易透过裂隙发达、结构松散的岩层。
3）瓦斯不能自燃，但极易燃烧，其燃烧的火焰颜色，随瓦斯浓度的增大而
变淡，空气中含有少量瓦斯时火焰呈兰色，浓度达5％左右时，火焰呈淡青色。
瓦斯燃烧时，遇到障碍而受压缩，即能转燃烧为爆炸。爆炸时能发生高温，封闭
状态的爆炸（即容积为常数），温度可达2150℃～2650℃，能向四周自由扩张时
的爆炸（即压力为常数）；温度可达1850°C 。坑道中发生瓦斯爆炸后，坑道中
完全无氧，而充满氮气，二氧化碳及一氧化碳气。这些有害气体很快传布到邻近
的坑道和工作面，凡是来不及躲避的人，都会遭到中毒窒息，甚至死亡。
瓦斯爆炸时，爆炸波运动造成暴风在前，火焰在后，暴风遇到积存瓦斯，
使它先受到压力，然后火焰点燃发生爆炸。第二次瓦斯受到的压力比原来的压力
大，因此爆炸后的破坏力也更巨剧烈。
7.2瓦斯放出的类型
从岩层中放出瓦斯，可分为三种类型：
1）瓦斯的渗出：它是缓慢地、均匀地、不停地从煤层或岩层的暴露面的空
隙中渗出，延续时间很久，有时带有一种嘶音。
2）瓦斯的喷出：比上述渗出强烈，从煤层或岩层裂缝或孔洞中放出，喷出
的时间有长有短，通常有较大的响声和压力。
3）瓦斯的突出：在短时间内，从煤层或岩层中，突然猛烈地喷出大量瓦斯，
喷出的时间，可能从几分钟到几小时，喷出时常有巨大轰响，并夹有煤块或岩石。
以上三种瓦斯放出形式，以第一种放出的瓦斯量为大。
7.3防止瓦斯事故的措施
1）隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦斯稀释
措施、防爆措施和紧急救援措施等。
2）隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖，因其工序简单、
面积大、通风好，随掘进随衬砌，能够很快缩短煤层的瓦斯放出时间和缩小围岩
暴露面，有利于排除瓦斯。上下导坑法开挖，因工序多，岩层暴露的总面积多，
成洞时间长，洞内各工序交错分散，易使瓦斯分处积滞浓度不匀。采用这种施工
方法，要求工序间距离尽量缩短，尽快衬砌封闭瓦斯地段，并保证混凝土的密实
性，以防瓦斯溢出。
3）加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法。把空气中的瓦斯浓度吹淡到
爆炸浓度以下的1／5～1／10，将其排出洞外，有瓦斯的坑道，决不允许用自然
通风，必须采用机械通风。通风设备必须防止漏风，并配备备用的通风机，一旦
原有通风机发生故障时，备用机械能立即供风。保证工作面空气内的瓦斯浓度在
允许限度内。当通风机发生故障或停止运转时，洞内工作人员应撤离到新鲜空气
地区，直至通风恢复正常，才准许进入工作面继续工作。
4）洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以下：
A．洞内总回风风流中小于0. 75％。
B．从其他工作面进来的风流中小于0．5％。
C．掘进工作面2％以下。
D．工作面装药爆破前1％以下。
如瓦斯浓度超过上述规定，工作人员必须立即撤到符合规定的地段，并切断电源。
5）如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。在开挖前沿掌子面拱部、边墙、底部轮廓线轴向辐射状布孔注浆，形成一个全封闭截堵瓦斯的帷幕。特别对煤层垂直方向和断层地带进行阻截注浆，其效果会更佳。
8. 隧道施工坍方
由于隧道地质、水文条件千变万化，不良地质的出现及其详细情况在开挖揭示前很难预料，并且在隧道施工中难免也会出现不正当的操作等等，所以隧道施工中常常出现塌方现象。施工中我们只有了解地质了解塌方的成因才能制定正确的施工方法，才能尽量避免或减轻塌方对工程质量、安全及进度等的危害。
8.1隧道塌方的原因分析
① 不良地质及水文地质条件
（1）隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的小曲褶、错动发育地段，一经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，小则引起围岩掉块、坍落，大则引起坍方。当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌。在软弱结构面发育或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌。
（2）隧道穿越地层覆盖过薄地段，如在沿河傍山、偏压地段、沟谷凹地浅埋和丘陵浅埋地段极易发生坍方。
（3）水是造成坍方的重要原因之一。地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍落。岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生滑坍。
② 隧道设计考虑不周
（1）隧道选定位置时，地质调查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能坍方的因素。没有绕开可以绕避的不良地质地段。
（2）缺乏较详细的隧道所处位置的地质及水文地质资料，引起施工指导或施工方案的失误。
③ 施工方法和措施不当
（1）施工方法与地质条件不相适应；地质条件发生变化，没有及时改变施工方法；工序间距安排不当；施工支护不及时，支撑架立不合要求，或抽换不当“先拆后支”；地层暴露过久，引起围岩松动、风化、导致坍方。
（2）喷锚支护不及时，喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。
（3）按新奥法施工的隧道，没有按规定进行量测，或信息反馈不及时，决策失误、措施不力。
（4）围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌。
（5）对危石检查不重视、不及时，处理危石措施不当，引起岩层坍塌。
8.2预防坍塌的措施
隧道施工预防塌方，除选择相应的安全合理的施工方法和措施及保证确切的超前地质预报外。在施工中主要还要做到以下几点：
1、先排水：在施工前和施工中采取相应的防排水措施，尽量将开挖范围外之水截住，不使流进洞内，一般采取注浆处理。
2、短开挖：在围岩石质较差地段，控制每循环开挖进尺，每次立一榀工字钢拱架且拱架必须紧贴掌子面，使拱顶与拱架间无空隙。
3、强支护：针对围岩和地压情况加强初期支护确保支护结构有足够的强度，采取增加拱架的本身刚性强度、减小拱架间距及喷射砼的厚度，有时也可采取模注砼尽早封闭。
4、快衬砌：必要时二次衬砌工作紧跟开挖工作面进行，力求衬砌尽快成环，和初期支护共同受力。
5、勤检查：安排专人对支护及围岩等进行检查和量测变形，发现围岩有变形或异状，立即采取有效措施进行处理。做好超前地质预报工作，及时了解前方的地质和水文条件。
8.3坍塌处理方法
1、做好预报调查
在塌方处理前，应详细调查其范围、形状、塌穴的地质构造，查明其诱发的原因和塌方类型，然后据此再进行确定处理的方案，这一步非常重要，要初步判断出塌方的可发展性。塌方处理必须等待塌腔内不再坍塌稳定后方可处理，否则安全隐患过大。
2、防止塌方扩大
塌方发生后，首先防止塌方范围继续扩大；
（1）对坍方范围内顶部与侧壁的危石及大裂缝，抢先清除或锚固。
（2）加强原有支护：对塌方范围前后原有支护进行加固，以防止塌方扩大，如采取周边注浆加固2~4米厚度，在支护内径采取工字钢拱架加固措施。
（3）对塌体表面立即进行喷射砼封闭（增加速凝剂参量），塌穴内在保证安全情况下尽量也进行喷射砼封闭。
（4）加快衬砌：对塌方两端尽快作局部衬砌，以保证塌方不扩大。
不良地质隧道处理方案设计
学院：土木与交通学院
班级：地下建筑13-1班
组员： 1309170113 1309170105 1309170102 13091701 130917101
指导教师：
目录
1. 前言 .................................................. 1
2. 松散性围岩 ............................................ 1
3. 膨胀性围岩 ............................................ 1
3.1膨胀土围岩的特性 . .................................. 2
3.2膨胀土围岩对隧道施工的危害 . ........................ 2
3.3膨胀土围岩的隧道施工要点 . .......................... 2
4. 流沙地质 ............................................... 3
5. 岩溶地质 ............................................... 4
5.1溶洞对隧道施工的影响 . .............................. 4
5.2隧道遇到溶洞的处理措施 . ............................ 4
6. 高地应力硬岩（岩爆）地质 ............................... 5
7. 煤系地层 ............................................... 5
7.1瓦斯的性质 ........................................ 6
7.2瓦斯放出的类型 . .................................... 6
7.3防止瓦斯事故的措施 . ................................ 6
8. 隧道施工坍方 ........................................... 7
8.1隧道塌方的原因分析 . ................................ 7
8.2预防坍塌的措施 . .................................... 7
8.3坍塌处理方法....................................... 8
1. 前言
隧道施工中不良地质条件通常是指施工环境周围存在着断层发育、岩体破
碎、地质发生异变及含水量与最优含水量的偏差较大等情况。常见的不良地质有
膨胀性围岩、岩爆、塌方等。不良和特殊地质地段隧道施工的一般原则是：（1）
充分利用各种手段和方法，尽可能准确掌握不良地质情况。（2）根据掌握的不良
地质情况，制定相应的施工方案及处理措施。（3）随着施工揭露地质，并根据施
工安全性和支护措施的效果，及时修正设计，保证施工安全和隧道质量。
2. 松散性围岩
松散地层结构松散，胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌。如极度
风化破碎已失岩性的松散体；漂卵石地层、砂夹砾石和含有少量粘土的土壤以及
无胶结松散的干沙等。隧道穿过这类地层，应减少对围岩的扰动，必须先超前支
护强行增加围岩的整体性，开挖后及时钢支撑锚喷封闭，同时做好控制地下水等
措施。下面简述几种主要施工方法：
1、超前支护
隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，
防止坑道掘进时岩体发生坍塌。
1）超前锚杆或超前小钢管：采用这种方法是爆破前，将超前锚杆或小钢管
打入掘进前方稳定的岩层内。末端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆或格栅拱支撑
上。使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方，有效地约束围岩在爆破后的一定时
间内不发生松弛坍塌。超前铺杆宜采用早强型砂浆锚杆，以尽早发挥超前支护作
用。
2）超前管棚法：此法适用于围岩为砂粘土、粘砂土、亚粘土、粉砂、细砂、
砂夹卵石夹粘土等非常散软、破碎的土壤，钻孔后极易塌孔的地层。在采用此法
时，管棚长度应按地质情况选用，但应保证开挖后管棚有足够的超前长度。为增
加管棚刚度，可在钢管内灌入混凝土或设置钢筋笼，注入水泥砂浆。于是在地层
中建立起一个临时承载棚，在其防护下施工。
2、超前小导管预注浆
超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导
管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。它既能将洞周围岩体预加
固，又能起超前预支护作用。此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层
等松散地层施工。
3、降水、堵水、排水
在松散地层中含水，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，
有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。
在埋深较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行。允许衬
砌背后设置超量排水管将水排至中心排水沟。
4、开挖方法一般采用台阶法、CD 法及侧壁导坑法。施工中必须短进尺、
弱爆破、强支护。开挖循环进尺宜为50~100cm。
3. 膨胀性围岩
膨胀土系指土中粘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，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘性土。决
定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石粘土矿物。穿过膨胀土地层的隧道，常常可以
见到开挖后不久围岩因开挖而产生变形，或者因浸水而膨胀，或因风化而开裂等
现象。使坑道的顶部及两侧向内挤入，底部膨起，随着时间的增长导致围岩失稳，
支撑、衬砌变形和破坏。
3.1膨胀土围岩的特性
1）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初
始应力。当隧道开挖后，引起围岩应力释放，强度降低，产生卸荷膨胀。因此，
膨胀土围岩常常具有明显的塑性流变特性，开挖后将产生较大的塑性变形。
2）膨胀土中有各种形态发育的裂隙，形成土体的多裂隙性。膨胀土围岩实
际上是土块与各种裂隙和结构面相互组合形成的膨胀土体。由于膨胀土体在天然
原始状态下具有高强度特性，隧道开挖后洞壁土体失去边界支撑而产生胀缩，同
时因风干脱水使原生隐裂隙张弛，使围岩强度急剧衰减。因此，隧道施工开挖过
程中，常有初期围岩变形大，发展速度快等现象。
3）膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应。
一是使主体结构破坏，强度衰减或丧失，围岩压力增大。二是造成围岩应力变化，
无论膨胀压力或收缩压力，都将破坏围岩的稳定性，特别是膨胀压力将对增大围
岩压力起叠加作用。
3.2膨胀土围岩对隧道施工的危害
1）围岩裂缝：隧道开挖后，由于开挖面上主体原始应力释放产生胀裂；另
外，因为表层土体风干而脱水，产生收缩裂缝。同时，两种因素都可以使土中原
生隐裂隙张开扩大。沿围岩周边产生裂缝，尤其在拱部围岩容易产生张拉裂缝与
上述裂缝贯通，形成局部变形区。
2）坑道下沉：由于坑道下部膨胀土体的承载力较低，加之上部围岩压力过
大，而产生坑道下沉变形。坑道的下沉，往往造成支撑变形、失效，进而引起主
体坍塌等现象。
3）围岩膨胀突出和坍塌：膨胀土开挖过程中或开挖后。围岩产生膨胀土变
形，周边土体向洞内膨胀突出，开挖断面缩小。在土体丧失支撑或支撑力不够的
状态下，由于围岩压力和膨胀压力的综合作用，使土体产生局部破坏，由裂缝发
展到出现溜塌，然后逐渐牵引周围土体连续破坏，形成坍塌。
4）底膨：隧道底部开挖后，洞底围岩的上部压力解除，又无支护体约束的
条件下，由于应力释放，洞底围岩产生卸荷膨胀；加之坑道积水，使洞底围岩产
生浸水膨胀。因而造成洞底围岩膨出变形。
3.3膨胀土围岩的隧道施工要点
1）加强调查、量测围岩的压力和流变
在膨胀土地层中开挖隧道，除了认真实施设计文件所提出的技术要求外，
在施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规
律。对地下水亦应探明分布范围及规律，了解水对施工的影响程度，以便根据围
岩动态采取相应的施工措施。如原设计难以适应围岩动态情况，也可据此作适当
修正。
2）合理选择施工方法
膨胀土隧道围岩压力的施工效应，是导致隧道变形病害的主要原因。采用
理的施工方法，对隧道的稳定性有着十分重要的作用。因此，在施工中应以尽量
减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则，所以宜采用无爆破掘进法。如采用
掘进机、风镐、液压镐等开挖。在开挖过程中尽可能缩短围岩暴露时间，并及时
衬砌，以尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的部分围岩应力，减少围岩膨胀变形。
开挖方法宜不分部或少分部，多采用正台阶法、侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中
隔壁法。正台阶法适用于跨度小的隧道，它分部少相互干扰小，且能较早地使支
护（衬砌）闭合。侧壁导坑法及隔壁法较适用于跨度较大的隧道，它具有防止上
半断面支护（衬砌）下沉的优点，但全断面闭合时间较迟，必须注意防止边墙混
凝土受压向隧道内挤。
3）防止围岩湿度变化
隧道开挖后，膨胀土围岩风干脱水或浸水，都将引起围岩体积变化，产生
胀缩效应。因此，隧道开挖后及时喷射混凝土，封闭和支护围岩。在有地下水渗
流的隧道，应采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围
岩的浸湿等。如局部渗流，可采用注浆堵水阻止地下水进入坑道或浸湿围岩。
4）合理进行围岩支护
A．初期支护应做到“先放后抗、先柔后刚”即设置可伸缩钢架或活动接
头。“宁加勿拆”即在支护上加支护，尽量控制变形的发展。
5）适时衬砌控制变形
高低应力软岩地质条件下，特别是围岩强度应力比极低时，围岩压力大，流变特
性显著，隧道变形持续时间长。适当提前施作大刚度衬砌是稳定隧道变形的经济
和有效方法。
4. 流沙地质
流沙是沙土或粉质粘土在水的作用下丧失其内聚力后形成的，多呈糊浆状，
对隧道施工危害极大。由于流沙可引起围岩失稳坍塌，支护结构变形，甚至倒塌
破坏。因此，治理流沙必先治水，以减少沙层的含水量为主。宜采取以下措施进
行治理：
1、加强调查，制订方案：施工中应调查流沙特性、规模，了解地质构成、
贯入度、相对密度。粒径分布、塑性指数、地层承载力、滞水层分布、地下水压
力和透水系数等，并制订出切实可行的治理方案。
2、因地制宜，综合治水：隧道通过流沙地段，处理地下水的问题，是解
决隧道流沙、流泥施工难题中的首要关键技术。施工时，因地制宜，采用“防、
截、排、堵”的治理方法。
1）防——建立地表沟槽导排系统及仰坡地表局部防渗处理，防止降雨
和地表水下渗。
2）截——在正洞之外水源一侧，采用深井降水，将储藏丰富构造裂隙
水，通过深井抽水排走，减少正洞的静水和动水压力，对地下水起到拦截作用。
3）排——有条件的隧道在正洞水源下游一侧开挖一条洞底低于正洞仰
拱的泄水洞，用以降排正洞的地下水，或采用水平超前钻孔真空负压抽水的办法，
排除正洞的地下水。
4）堵——采用注浆方法充填裂隙，形成止水帷幕，减少或堵塞渗水通
道。
以上几种施工方法，应根据工程地质、水文地质条件和地下水的性质、
类型、赋存部位以及工期要求和经济效益等因素综合分析，合理选用。
3、先护后挖，加强支护：开挖时必须采取自上而下分部进行，先护后挖，
密闭支撑，边挖边封闭，遇缝必堵，严防沙粒从支撑缝隙中逸出。也可采用超前
注浆，以改善围岩结构，用水泥浆或水泥水玻璃为主的注浆材料注入或用化学药
液注浆加固地层，然后开挖。架立支撑时应设底梁并纵横、上下连接牢固，以防
箱架断裂倾倒。拱架应加强刚度，架立时设置底梁并垫平楔紧，拱脚下垫铺牢固。
支撑背面用木板或槽型钢板遮挡，严防流沙从支撑间逸出。在流沙逸出口附近较
干燥围岩处，应尽快打入铺杆或施作喷射混凝土，加固围岩。
4、根据隧道断面大小，宜采用交叉中隔壁法、中隔壁法或临时仰拱台阶法
开挖，并严格控制循环进尺。开挖时应及时监测拱部支护的实际下沉量，当沉降
变形过大时及时调整预留变形量。
5、尽早衬砌，封闭成环：流沙地段，拱部和边墙衬砌混凝土的灌筑应尽量
缩短时间，尽快与仰拱形成封闭环。这样，即使围岩中出现流沙也不会对洞身衬
砌造成破坏。
5. 岩溶地质
溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水
平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种，岩溶是指可溶性岩层，如石灰岩、
白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等，受水的化学和机械作用产生沟槽、裂缝和
空洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。
5.1溶洞对隧道施工的影响
当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌。有的溶洞
位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理。有时遇到填满饱含水份
的充填物溶槽，当隧道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入坑道，难以遏止，
甚至使地表开裂下沉，山体压力剧增。有时遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥砂
夹水大量涌入隧道。有的溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广，处理
十分困难。
5.2隧道遇到溶洞的处理措施
在开挖施工中, 利用超前地质预报手段进一步调查溶洞的地质条件，查明分
布位置大小、类型、充填物、岩层的稳定情况等，一般按照以疏导为主、堵排结
合、因地制宜、综合治理的原则，采取跨越、绕行、加固洞穴、引排截流岩溶水、
清除充填物或注浆加固、回填等处理措施。主要处理措施如下：
1）隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、
填充物和地下水情况，据以确定施工方法。对尚在发育或穿越暗河水囊等地质条
件复杂的岩溶区，应查明情况审慎选定施工方案。对有可能发生突然大量涌水、
流石流泥、崩坍落石等，必须事先制定措施，确保施工安全。
2）隧道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，有比较坚
实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况，如有变化
便于采取相应的措施。如溶洞尚在发育或穿越暗河水囊等岩溶区时，则必须探明
地下水量大小、水流方向等，先要解决施工中的排水问题，一般可采用平行导坑
的施工方案，以超前钻探方法，向前掘进。当出现大量涌水、流石流泥、崩坍落
石等情况时，平导可作为泄水通道，正洞堵塞时也可利用平导在前方开辟掘进工
作面，不致正洞停工。
3）对于岩溶发育地区的隧道，施工中应建立以长距离物探（地震波法）为
宏观控制、钻探法为主，其他物探方式为辅，红外线探测连续施测的综合预报管
理体系。
4）开挖方法宜采用台阶法，必要时采用CD 法。在二三级围岩条件下，且
溶洞仅穿过隧底一小部分断面时可采用全断面。爆破开挖时，应“密布眼、少装
药”的原则进行，有渗漏水是小心施爆。减少对围岩的扰动。防止在一次爆破后
溶洞内的填充物突然大量涌入隧道，或溶洞水突然袭击隧道，造成严重损失。
5）施工中注意检查溶洞顶部，及时处理危石。当溶洞较大较高且顶部破碎
时，应先喷射混凝土加固，再在靠近溶洞顶部附近打入锚杆，并应设置施工防护
架或钢筋防护网。
6）在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工。如充填物为
极松散的砾石、块石堆积或流塑状粘土及砂粘土等可于开挖前采用地表注浆、洞
内注浆或地表和洞内注浆相结合加固。如遇颗粒细、含水量大的流塑状土壤，可
采用劈裂注浆技术，注入水泥浆或水泥水玻璃双液浆进行加固。
7）二衬施工前应采用物探方法检查隧道周边环形加固层及层外围岩情况，
重点检查拱部、板底、侧边强5米以内是否存在有害空洞，隧底是否密实。
8）岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。
6. 高地应力硬岩（岩爆）地质
岩爆是在高地应力的脆性岩体中进行隧道开挖，岩体受到破坏，岩体失去平
衡，使掌子面附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，使围岩表面呈片状的
岩石突然爆裂而弹射出来。这种爆裂和弹射没有任何征兆，弹射的方向、远近、
角度都没有规律，爆裂的时间也没有定时，因此，很难防范。我们在施工中只能
减轻岩爆的发生，采取有效的安全防范措施避免伤人和机具等，施工中一般以下
的措施：
1、. 采用全断面一次开挖成型，以减少围岩应力平衡的多次破坏，掘进循环
进尺控制在2～2.5m ，以加快循环，加快防护。采用光面爆破，并严格控制装药
量，尽量减少爆破对围岩的影响，以改善洞壁应力分布，控制岩爆的发生。
2、响炮后尽快向碴堆、洞壁掌子面喷水，以降低岩石的脆性和加快地应力
的释放，降低岩爆的剧烈程度。
3、针对岩爆类型及大小，用超前预裂爆破、打超前应力释放孔、在岩面上
切缝、等方法释放出岩石表面的部分应力，也可以打超前摩擦锚杆支护，位置在
拱顶及边墙的上部，宜采用40钢管，以减少发生岩爆的可能。
4、施工台车平台周围及顶部设置安全钢筋网，施工人员佩戴好安全防护，
防止岩爆弹射伤人。有条件的最好采用机械手进行喷射钢纤维砼。
5、支护措施
为减轻岩爆的危害，很重要的一条就是在开挖前后对围岩的支护措施，这
样做不仅可以改善应力的大小和分布，而且还能使洞室周边的岩体从平面应力状
态变为三向应力状态，从而达到减轻岩爆危害的目的。
（1）、发生轻微岩爆时，仔细对洞壁及掌子面进行危石清除后，及时喷射
3cm 后砼进行封闭，封闭后进行锚杆挂网施工，再进行二次喷射砼约10cm 即可。
（2）、发生中等岩爆时，支护与轻微岩爆处理措施类似，不同的就是挂网
后在锚杆端头进行纵横向钢筋连接加固，再进行二次喷射砼。
（3）、强烈岩爆危害最大，必要时进行避让，等岩爆强度基本稳定平静下
来再进行支护施工，对强爆区域必须进行锚喷和钢拱架联合加强支护。
7. 煤系地层
瓦斯是地下坑道内有害气体的总称，其成分以沼气（甲烷CH4）为主，一般
习惯即称沼气为瓦斯。当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近通
过而围岩破碎、节理发育时，可能会遇到瓦斯。如果洞内空气中瓦斯浓度已达到
爆炸限度与火源接触，就会引起爆炸，对隧道施工会带来很大的危害和损失。所
以，在有瓦斯的地层中修建隧道，必须采取相应措施，才能安全顺利施工。
7.1瓦斯的性质
1）瓦斯（沼气）为无色、无臭、无味的气体，与碳化氢或硫化氢混合在一
起，发生类似苹果的香味，由于空气中瓦斯浓度增加，氧气相应减少，很容易使
人窒息或发生死亡事故。
2）瓦斯比重为0.554，仅占空气一半，所以在隧道内，瓦斯容易存在坑道
顶部，其扩散速度比空气大 1．6倍，很容易透过裂隙发达、结构松散的岩层。
3）瓦斯不能自燃，但极易燃烧，其燃烧的火焰颜色，随瓦斯浓度的增大而
变淡，空气中含有少量瓦斯时火焰呈兰色，浓度达5％左右时，火焰呈淡青色。
瓦斯燃烧时，遇到障碍而受压缩，即能转燃烧为爆炸。爆炸时能发生高温，封闭
状态的爆炸（即容积为常数），温度可达2150℃～2650℃，能向四周自由扩张时
的爆炸（即压力为常数）；温度可达1850°C 。坑道中发生瓦斯爆炸后，坑道中
完全无氧，而充满氮气，二氧化碳及一氧化碳气。这些有害气体很快传布到邻近
的坑道和工作面，凡是来不及躲避的人，都会遭到中毒窒息，甚至死亡。
瓦斯爆炸时，爆炸波运动造成暴风在前，火焰在后，暴风遇到积存瓦斯，
使它先受到压力，然后火焰点燃发生爆炸。第二次瓦斯受到的压力比原来的压力
大，因此爆炸后的破坏力也更巨剧烈。
7.2瓦斯放出的类型
从岩层中放出瓦斯，可分为三种类型：
1）瓦斯的渗出：它是缓慢地、均匀地、不停地从煤层或岩层的暴露面的空
隙中渗出，延续时间很久，有时带有一种嘶音。
2）瓦斯的喷出：比上述渗出强烈，从煤层或岩层裂缝或孔洞中放出，喷出
的时间有长有短，通常有较大的响声和压力。
3）瓦斯的突出：在短时间内，从煤层或岩层中，突然猛烈地喷出大量瓦斯，
喷出的时间，可能从几分钟到几小时，喷出时常有巨大轰响，并夹有煤块或岩石。
以上三种瓦斯放出形式，以第一种放出的瓦斯量为大。
7.3防止瓦斯事故的措施
1）隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦斯稀释
措施、防爆措施和紧急救援措施等。
2）隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖，因其工序简单、
面积大、通风好，随掘进随衬砌，能够很快缩短煤层的瓦斯放出时间和缩小围岩
暴露面，有利于排除瓦斯。上下导坑法开挖，因工序多，岩层暴露的总面积多，
成洞时间长，洞内各工序交错分散，易使瓦斯分处积滞浓度不匀。采用这种施工
方法，要求工序间距离尽量缩短，尽快衬砌封闭瓦斯地段，并保证混凝土的密实
性，以防瓦斯溢出。
3）加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法。把空气中的瓦斯浓度吹淡到
爆炸浓度以下的1／5～1／10，将其排出洞外，有瓦斯的坑道，决不允许用自然
通风，必须采用机械通风。通风设备必须防止漏风，并配备备用的通风机，一旦
原有通风机发生故障时，备用机械能立即供风。保证工作面空气内的瓦斯浓度在
允许限度内。当通风机发生故障或停止运转时，洞内工作人员应撤离到新鲜空气
地区，直至通风恢复正常，才准许进入工作面继续工作。
4）洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以下：
A．洞内总回风风流中小于0. 75％。
B．从其他工作面进来的风流中小于0．5％。
C．掘进工作面2％以下。
D．工作面装药爆破前1％以下。
如瓦斯浓度超过上述规定，工作人员必须立即撤到符合规定的地段，并切断电源。
5）如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。在开挖前沿掌子面拱部、边墙、底部轮廓线轴向辐射状布孔注浆，形成一个全封闭截堵瓦斯的帷幕。特别对煤层垂直方向和断层地带进行阻截注浆，其效果会更佳。
8. 隧道施工坍方
由于隧道地质、水文条件千变万化，不良地质的出现及其详细情况在开挖揭示前很难预料，并且在隧道施工中难免也会出现不正当的操作等等，所以隧道施工中常常出现塌方现象。施工中我们只有了解地质了解塌方的成因才能制定正确的施工方法，才能尽量避免或减轻塌方对工程质量、安全及进度等的危害。
8.1隧道塌方的原因分析
① 不良地质及水文地质条件
（1）隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的小曲褶、错动发育地段，一经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，小则引起围岩掉块、坍落，大则引起坍方。当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌。在软弱结构面发育或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌。
（2）隧道穿越地层覆盖过薄地段，如在沿河傍山、偏压地段、沟谷凹地浅埋和丘陵浅埋地段极易发生坍方。
（3）水是造成坍方的重要原因之一。地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍落。岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生滑坍。
② 隧道设计考虑不周
（1）隧道选定位置时，地质调查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能坍方的因素。没有绕开可以绕避的不良地质地段。
（2）缺乏较详细的隧道所处位置的地质及水文地质资料，引起施工指导或施工方案的失误。
③ 施工方法和措施不当
（1）施工方法与地质条件不相适应；地质条件发生变化，没有及时改变施工方法；工序间距安排不当；施工支护不及时，支撑架立不合要求，或抽换不当“先拆后支”；地层暴露过久，引起围岩松动、风化、导致坍方。
（2）喷锚支护不及时，喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。
（3）按新奥法施工的隧道，没有按规定进行量测，或信息反馈不及时，决策失误、措施不力。
（4）围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌。
（5）对危石检查不重视、不及时，处理危石措施不当，引起岩层坍塌。
8.2预防坍塌的措施
隧道施工预防塌方，除选择相应的安全合理的施工方法和措施及保证确切的超前地质预报外。在施工中主要还要做到以下几点：
1、先排水：在施工前和施工中采取相应的防排水措施，尽量将开挖范围外之水截住，不使流进洞内，一般采取注浆处理。
2、短开挖：在围岩石质较差地段，控制每循环开挖进尺，每次立一榀工字钢拱架且拱架必须紧贴掌子面，使拱顶与拱架间无空隙。
3、强支护：针对围岩和地压情况加强初期支护确保支护结构有足够的强度，采取增加拱架的本身刚性强度、减小拱架间距及喷射砼的厚度，有时也可采取模注砼尽早封闭。
4、快衬砌：必要时二次衬砌工作紧跟开挖工作面进行，力求衬砌尽快成环，和初期支护共同受力。
5、勤检查：安排专人对支护及围岩等进行检查和量测变形，发现围岩有变形或异状，立即采取有效措施进行处理。做好超前地质预报工作，及时了解前方的地质和水文条件。
8.3坍塌处理方法
1、做好预报调查
在塌方处理前，应详细调查其范围、形状、塌穴的地质构造，查明其诱发的原因和塌方类型，然后据此再进行确定处理的方案，这一步非常重要，要初步判断出塌方的可发展性。塌方处理必须等待塌腔内不再坍塌稳定后方可处理，否则安全隐患过大。
2、防止塌方扩大
塌方发生后，首先防止塌方范围继续扩大；
（1）对坍方范围内顶部与侧壁的危石及大裂缝，抢先清除或锚固。
（2）加强原有支护：对塌方范围前后原有支护进行加固，以防止塌方扩大，如采取周边注浆加固2~4米厚度，在支护内径采取工字钢拱架加固措施。
（3）对塌体表面立即进行喷射砼封闭（增加速凝剂参量），塌穴内在保证安全情况下尽量也进行喷射砼封闭。
（4）加快衬砌：对塌方两端尽快作局部衬砌，以保证塌方不扩大。