作者：田会礼
出版社：中国铁道出版社
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铁路隧道施工与维护试读：
前言
QINYANQ
近年来，我国交通事业得到快速发展，隧道作为铁路、公路及城市轨道交通线上的重要建筑物，无论在其长度、断面及施工技术上都发生了巨大变化。本教材结合当代高等职业技术教育注重实践性和实用性的特点，按照国家对高职高专这一层面学生的培养要求而编写。本书为“十二五”职业教育国家规划教材，经全国职业教育教材审定委员会审定。
本教材按最新铁路隧道设计规范和施工规范要求编写，内容包括隧道工程地质环境、隧道构造、山岭隧道施工、浅埋隧道施工、特殊岩土和不良地段隧道施工、隧道掘进机（TBM）施工、施工辅助作业、隧道病害与防治等。本教材力求简明扼要，体现实践性和实用性的特点，在充分尊重和继承其他教材的基础上，比较全面、系统地介绍了隧道构造、施工及维护的基本知识，广泛吸收了国内外施工现场的新技术、新方法、新工艺。本教材可作为高职高专学校土木工程类隧道工程课程的教学用书，也可供隧道施工技术人员学习参考。
本教材由石家庄铁路职业技术学院田会礼任主编，石家庄铁路职业技术学院习淑娟、天津铁道职业技术学院李凤友任副主编。参加编写工作的有：田会礼（项目1、项目4），习淑娟（项目2、项目8），石家庄铁路职业技术学院骆宪龙（项目3）；天津铁道职业技术学院李凤友（项目5），陈娟（项目7），邢卫军（项目9）；西安铁路职业技术学院徐金锋（项目6）。田会礼负责统稿。
在本书编写过程中得到了有关单位的大力支持和帮助，在此表示诚挚的感谢。
由于编者水平有限，不当之处还望同行和读者批评指正。联系邮箱tianhui-li64@126.com。
编者2014年12月项目1课程导论
项目描述
铁路隧道是山区线路穿越山岭时用来克服高程障碍的一种建筑物，是整条线路的组成部分，具有造价比较高，施工难度较大，进度比较慢等特点。通过本项目的学习，能够了解隧道的概念及其分类以及铁路隧道常用的施工方法，为后续项目的学习做好铺垫。
教学目标
1.能力目标
能够了解隧道的基本概念与功能、隧道的主要类型、隧道工程常用的施工方法及隧道工程的主要特点。
2.知识目标
准确掌握隧道的定义；熟悉隧道的用途及分类；掌握铁路工程隧道施工常用的施工方法。
相关案例——铁路客运专线隧道施工案例
津（天津）秦（秦皇岛）铁路客运专线共有隧道14座，全长约11.1km。其中长隧道1座（葫芦山隧道），长3800m，中长隧道6座，短隧道7座。全部为单洞双线隧道，采用钻爆法施工。
目前，客运专线隧道复合式衬砌结构设计趋于标准化，基本采用定型图，多采用单洞双线方案，钻爆法施工，开挖断面140～160m 2 ，支护结构采用钢架、锚、喷、网联合支护方式。
葫芦山隧道Ⅱ级围岩长度2610m，最大埋深270m，岩性为花岗岩。设计采用的开挖方法为全断面法，但考虑到单洞双线客专隧道断面大的特点，从合理施工组织的角度出发，采用上下台阶法开挖。其优点是：一是可以降低一次爆破的装药量，减小对围岩的破环；二是可以减少单循环作业时间，提高进度指标；三是可以充分利用资源，提高利用率，降低投入成本；四是遇到断层破碎带等不良地质体时，方便处理。施工中采用光面爆破技术，周边孔痕迹保存率超过90％以上。为了保护防水板，需要喷混凝土封闭岩石棱角。
葫芦山隧道进出口段围岩破碎，采用超前小导管注浆和钢支撑与小导管组合，并采用环形开挖预留核心土法，短进尺、弱爆破、强支护、早封闭，顺利通过该地段。
通过该案例可知，隧道是铁路线路上的主要建筑物，常用的隧道施工方法为钻爆法。除了铁路线路外，在公路、城市地铁等穿越江河湖海时，隧道也是常采用的结构形式。通过下面铁路隧道施工相关概念认知的学习，可以更好地对隧道施工有一个基本认识。
隧道是一种修建在地下的工程结构物。随着人类文明及现代工程技术的发展，隧道以其位于地下这一特点，已被广泛地应用于交通、矿山、水利及国防等领域，现已成为土木工程的一个重要分支。交通运输类隧道与其他用途的隧道相比，不仅长度大，数量多，而且在施工中遇到的工程地质和水文地质条件也比较复杂，对其平面、纵断面、横断面及形状、尺寸要求都较严格。目前对隧道的勘测、设计和施工体系已日趋成熟。本书力求将隧道的构造、施工及维护等方面的最新技术和知识展示给读者。
1.隧道的基本概念和用途
一般说来，隧道的修建是按照设计形状和尺寸在地下开挖出一个长形的通道，再做必要的支护，形成稳定的洞室以便使用。1970年国际经济合作与发展组织（OECD）将隧道定义为：“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面面积大于2m 2 的洞室”。
长期以来，除天然洞穴外，人类为了不同的需要，在地下修建了许多各种用途的工程建筑物。如位于地下的人防工程、工厂、仓库、街道、商店、停车场、陵墓等。这些地下建筑物虽然其用途、结构形式和构造有所不同，但都是作为地下洞室而存在的。因此，作为“地下通道”的隧道概念，也可以扩大到地下空间利用的各个方面，但断面过小的地下管道除外。
作为地下通道，隧道的主要用途有两方面：即用作交通运输通道和水流通道。因此，除了在铁路、公路建设中及挖掘运河时常要修建铁路隧道、公路隧道及航运隧道外，在水力发电、农田灌溉或为了向大城市供水等而修建的供水系统中，亦常常需要修建输水隧道。此外，在国防及市政等工程建设中，隧道也得到了广泛的应用，如人防工程、城市地铁、过街地道等。
2.隧道的分类
在铁路和公路上，隧道常用来穿越山岭和水流障碍。在城市交通运输中，隧道也常常被采用。按照穿越障碍或作用的不同，位于交通线上的隧道可分为山岭隧道、水底隧道和地下铁道隧道等。（1）山岭隧道
①铁路隧道
在山区修建铁路时，往往会遇到山岭障碍。而铁路限坡平缓，常难以上升到越岭所需要的高度，同时，铁路还有最小曲线半径限制，常限于山岭地形无法绕过，需要修建隧道以克服高程或平面障碍。山岭隧道的修建，既可以使线路顺直，避免无谓的展线，使线路缩短；又可以减小线路坡度，使运营条件得以改善，从而提高运输能力，取得理想的经济效果。所以在山区铁路线上修建隧道的范例是很多的。例如，大秦线军都山隧道、南昆线米花岭隧道、西康线秦岭隧道、衡广复线大瑶山隧道、兰武复线的乌鞘岭隧道、昆仑山隧道、青藏线风火山隧道、石太客运专线太行山隧道、青藏线新关角隧道等。其中衡广复线大瑶山隧道是河谷地段截弯取直的良好范例，复线隧道的修建，使铁路线长度较既有线路缩短约15km；新关角隧道位于青藏铁路西（宁）格（尔木）段的青海天峻县境内，全长32.645km，平均海拔超过3600m，新关角隧道的开通使火车翻越关角山的时间缩短近2h，大大提高了青藏铁路的运力。
高速铁路是铁路现代化的标志。我国把新建最高运行速度不小于250km/h和改建既有线最高运行速度不小于200km/h的铁路称为高速铁路。高速铁路隧道与一般铁路隧道相比有较多的不同，主要与列车空气动力学相关。高速行驶的列车前方的空气受到压缩，而列车后方的空气则形成一定负压，产生一系列复杂的空气动力学效应。高速铁路隧道设计涉及洞口形式、隧道及列车断面、隧道结构耐久性、洞内设施及轨道类型等一系列问题。
为了设计、施工及养护管理上的方便，我国的《铁路隧道设计规范》，按照隧道长度，把铁路隧道分为四种，即：
短隧道——全长500m及以下；
中隧道——全长500m以上至3000m；
长隧道——全长3000m以上至10000m；
特长隧道——全长10000m以上。
隧道长度通常是指进出洞门端墙墙面之间的距离，即两端洞门墙面与线路中线交点间的距离。
②公路隧道
公路的限制坡度和限制最小曲线半径都没有铁路那样严格，过去在山区修建公路时，为节省工程造价，常常宁愿绕行，也不愿修建费用昂贵的隧道。但是，随着高速公路的发展，要求线路顺直、平缓、路面宽敞，于是在穿越山区时，也常采用隧道方案。此外，在城市附近，为避免平面交叉，利于高速行车，也常采用隧道方式通过。（2）水底隧道
交通道路遇到江河、海峡、海湾等水流障碍时，虽然多采用桥梁或轮渡方案通过，但是，如果在城市区域以内，河道通航需要较高的净空，而桥梁两端引道常需占用宝贵的城市用地或修建结构复杂的很长的引桥，此时采用水底隧道作为穿越方案，既不影响河道通航，也避免了风暴天气轮渡中断的情况，而且战时不致暴露交通设施的目标，防护层厚，是国防上的较好选择。
我国20世纪80年代后相继修建了多座水底隧道，如上海黄浦江隧道、广州珠江地铁隧道、武汉长江隧道、南京长江隧道、苏州独墅湖隧道、杭州西湖隧道、南京玄武湖隧道等。厦门翔安海底隧道是我国内地首条海底隧道，于2005年9月开工至2009年11月贯通，历时4年多，它全长8.695km，其中海底隧道长约5.948km，跨越海域约4.2km，为双向6车道双洞海底隧道，采用三孔隧道形式穿越海峡，两侧为行车主洞，中间一孔为服务隧道，最深在海平面下约70m。青岛胶州湾隧道是我国自行建造的第二条海底隧道，隧道全长7800m，分为路上和海底两部分，海底部分长3950m。该隧道位于胶州湾湾口，连接青岛和黄岛两地，双向6车道。胶州湾海底隧道路线等级为城市快速路，设计基准期为100年，于2006年12月正式开工建设，2011年6月30日正式开通运营。
目前世界上最长的水底隧道是日本青函海底隧道（seikantunnel）（穿越津轻海峡），1964年开挖斜坑道，经过24年的施工，于1988年3月13日正式投入运营，隧道长度约53.85km，其中海底段长23.3km，它把日本的本州与北海道两大岛连结起来。其次是英法海峡海底隧道（又称“欧洲隧道”），它横穿英吉利海峡最窄处，西起英国东南部港口城市多佛尔附近的福克斯通，东至法国北部港口城市加来，这项工程于1987年12月正式动工，由于工程难度大，整整花了六年半时间才得以正式竣工，比预定完工时间晚了1年，于1994年5月6日通车，全长50.5km，其中海底部分长37km。（3）地下铁道隧道
地下铁道是解决大城市交通拥挤、车辆堵塞等问题，且能大量快速运送乘客的一种城市交通设施。它既可以有效缓解地面交通压力，在战时还可以起到人防的功能。当前，世界上已有100多座城市修建有地下铁道并投入了使用。我国已建成地下铁道的城市有北京、上海、天津、广州、南京、深圳、西安、杭州、成都、沈阳、香港、台北等。
3.隧道施工方法简介
隧道施工方法一般可分为明挖法和暗挖法两大类。
明挖法适用于浅埋隧道的施工。此种方法的特点是先从地面将隧道上方及内部地层挖开，形成壕堑，然后在壕堑中修建衬砌，再在衬砌顶部进行土石回填。在修建浅埋的地下铁道时亦常采用明挖法施工。
暗挖法施工的特点是先在地层中按需要的形状和尺寸开挖出一个孔洞，然后在其中修建衬砌。常用的暗挖法有矿山法、掘进机法及盾构法三种。
矿山法是用一般地下开挖方法来进行隧道施工的。当隧道穿过岩石地层时，通常均用钻孔爆破的方法进行开挖，在进行必要的临时支护及清除开挖出来的石渣之后，再修建永久性支护结构——衬砌。隧道的横断面视具体条件可分为几部分挖成，亦可一次挖成。由于这种方法与矿山地下巷道的施工方法相类似，故常称之为矿山法（钻爆法）。
掘进机法是采用掘进机来进行隧道施工的。在石质地层中修建圆形断面的隧道时，常采用全断面隧道掘进机（TBM），像钻孔一样，一次便将隧道整个断面钻凿成形。掘进机除了具有掘进功能外，还兼有装渣及自动推进的功能。我国有一些输水隧道曾采用过隧道掘进机施工。目前已建成的秦岭隧道亦采用了先进的全断面掘进机进行施工，且取得了较好的效果。
在水底隧道、城市地下铁道和上下水道的建设中，由于经常通过松软的甚至含水的土层，故一般采用“盾构”法施工。“盾构”是一种兼有推进、防护、安装和掘进功能的壳体隧道开挖机。按其功能不同，可分为普通盾构、机械化盾构、气压盾构及泥水加压盾构等多种。上海黄浦江公路隧道、上海地铁一号线隧道工程，就是采用盾构法施工的。除了上述几类施工方法外，修建水底隧道时还可采用沉管法施工。
与青函隧道和英吉利海峡隧道不同的是，香港的三条海底隧道都是采用沉管法建造的。这种方法需要预先选定隧道的走向，将路线上的海底表层松软泥土挖走，铺上石头作为地基，再把造好的特定长度的隧道一节一节地铺设在地基上。铺设隧道绝不是件容易事，一节管道造好后，要将它运到投放地点，往管道里注水，使它下沉。水下的潜水员指挥水上的起重机调整管道位置，从而保证每节管道完好对接。铺设完成后，还要在隧道外层加铺石料，以防隧道受到外部撞击破裂。在隧道出入口建成后，就可以把隧道里的水抽走，对隧道内部进行配套设施的安装。
山岭隧道多采用矿山法施工，本课程主要讲述有关矿山法施工的基本知识。
近几年来，我国相继修建的隧道基本上是在“新奥法”原理指导下设计和施工的。众多隧道穿越的地层千差万别，工程地质和水文地质条件千变万化，但我国隧道工作者克服种种困难，充分发挥自己的聪明才智；正确运用“新奥法”的原理进行设计、施工，积累了在复杂地质条件下实施“新奥法”的成功经验，为我国今后大力推广和发展“新奥法”奠定了基础。除此之外，20世纪80年代以来，我国高等级公路的修建使得公路隧道的建设发展很快。例如，运用新奥法原理可以将矿山法应用到软弱围岩之中，甚至于第四纪地层中的浅埋市政隧道以取代传统的明挖法或盾构法，我国隧道工作者称之为“浅埋矿山法”。
当然，尽管近年来我国隧道工程已经取得了一定的成就，隧道施工技术也取得了相应的发展，但是还存在许多问题和缺点。从总体来看，隧道结构还比较粗大厚重，施工环境还很恶劣，工人劳动强度还很大，工程进度不快和工程造价较高。因此，我们对围岩的性质还应更深入的了解；计算模型的选用和计算理论还应更符合实际；施工技术水平和管理方法还应更进一步改进；人力和物力的消耗和浪费都应降低，所有这些都有待我们隧道工作者去研究和解决。今后应当加强隧道环境和地质条件的现场量测及实验室的实验工作，以便对各种不同性质的围岩能模拟出较为符合实际的计算模型和计算理论；进一步提高开挖技术和支护方法；配合完善的施工机械，从目前的半机械化提高到全机械化；要提倡采用科学的管理方法，根据调查的信息，制定施工计划，再根据实测的信息反馈，不断调整计划，达到方案优、质量高、进度快、造价低的目的。总之，只要我们以科学的态度不断实践和探索，就一定能把我国的隧道建设事业推向前进。复习思考题
1.1 简述隧道的定义。隧道的用途有哪些？
1.2 隧道的种类有哪些？
1.3 隧道常用的施工方法有哪些？项目2隧道工程地质环境
项目描述
隧道是埋置在地层中的工程建筑物，地层情况千差万别、错综复杂，隧道工作者的任务就是要针对不同的地质条件采取相应的施工措施建成隧道。只有摸清和正确预知隧道周围的水文地质和工程地质条件，才能正确选择工程措施，安全、优质、快速、不留后患地修建隧道。
教学目标
1.能力目标（1）能够识读隧道施工纵断面图，提出相关专业问题；（2）隧道施工中，能够根据围岩级别采用相应的施工方法和支护类型。
2.知识目标（1）了解铁路隧道工程地质调绘的内容及勘探、测试工作要求；（2）了解地质超前预报的内容和方法；（3）掌握我国现行的围岩分级的方法；（4）掌握围岩压力的类型及其分类、围岩的成拱作用、影响围岩压力的因素。
相关案例——隧道超前地质预报
隧道工程设计的基本依据是地质勘察资料，而隧道施工的依据主要是设计文件。大量的隧道工程建设实践表明，由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料做出的设计与实际不符的情况屡有发生，由此而来的隧道洞内塌方、涌水、涌泥、涌沙、岩爆、瓦斯爆炸等灾害也时有发生，从而给隧道施工造成极大的危害。因此，在隧道施工期间，采用各种技术、手段和方法对隧道掌子面前方地质条件（情况）进行及时准确的预测，是提前采取预防措施、避免灾害发生或在一定程度上减少因灾害造成的损失，保证隧道施工安全的需要。
一般而言，隧道在勘察设计各阶段对隧道地质背景（条件）进行的地质调查和勘探是对隧道地质条件的预估和预评价。对地质条件单一的短隧道，这一工作已足以满足设计与施工所需，无须在施工期实施超前预报工作，或只需在施工阶段采用地质法进行常规地质预报工作。
近年来随着隧道工程技术的进步，隧道修建越来越长，在复杂地质条件下修建的隧道也越来越多，所遇到的隧道工程地质问题越来越复杂，因此，对隧道进行地质超前预报，特别是施工期地质超前预报显得尤为重要。
1.南昆线康牛隧道断层预报
隧道地质平、剖面图表明，地表DK555+860处断层走向与隧道轴线呈38°交角，断层倾向进口。
探测隧道掌子面（DK555+784.5）地质调查表明，掌子面岩体破碎，已进入断层影响带，围岩稳定性差。
采用HSP声波反射法探测，确定测试掌子面前方3.34m和0.94m（测试点至反射界面的垂距）存在两反射界面。根据断层产状进行断层在隧道掌子面前方位置校正，第一反射界面在隧道轴线上距测试掌子面8.2m（DK555+793.7），第二反射面在隧道轴线上距测试掌子面10.63m（DK555+796.13），考虑到断层产状变化，预报DK555+793.7～DK555+798.06为主干断层，DK55S+798.06～DK555+807为断层影响带（岩体破碎）。
隧道施工开挖揭示，DK555+793.5～DK555+808.5为主干断层，DK555+808.5～DK555+825为断层影响带（岩体破碎）。
2.渝怀线圆梁山隧道DK354+361.5掌子面前方岩溶发育分布探测预报
圆梁山隧道深埋高水位富水区主要位于毛坝向斜范围。向斜段地下岩溶形态主要为溶蚀（构造）裂隙、溶孔、溶槽及溶洞。主要地层为嘉陵江组、大冶组、长兴组、吴家坪组、茅口组、栖霞组。由于各层的岩性不同，岩溶发育程度各异，其富水性差别亦较大。
2002年4月23日，进口正洞掘进至DK354+361.5，在进行超前水平钻探过程中，发生钻孔涌水涌砂，最大射程达30m左右，淤积物为粉细砂，淤积厚度达2m多，长度100余米。为确定掌子面前方岩溶发育状况，采用HSP法进行了超前探测预报。
通过该案例可知，超前地质预报是复杂地质环境下，确保隧道施工安全的一项重要工作。HSP声波反射法探测是一种先进的超前地质预报的方法，除此之外，还有其他超前地质预报方法。通过该项目的学习，可以掌握隧道施工需要的相关工程地质知识。任务2.1隧道工程地质调查与勘测
2.1.1 工作任务
通过隧道工程地质调查与勘测相关知识的学习，主要能够承担以下工作任务：（1）对隧道通过地段的地质进行地质调查测绘工作；（2）对隧道工程地质进行勘探、测试工作。
2.1.2 相关配套知识
1.工程地质调查测绘
隧道通过地段的地质调查测绘是隧道工程地质勘测的核心工作。（1）铁路工程地质技术规范的总要求
①查明隧道通过地段的地形、地貌、地层、岩性、地质构造。岩质隧道应着重查明岩层层理、片理、节理等软弱结构面的产状及组合形式，断层和褶皱的性质、产状、宽度及破碎程度；土质隧道应着重查明土的成因类型、结构、成分、密实程度、潮湿程度等。
②查明隧道是否通过煤层、气田、膨胀性地层、采空区、有害矿体及富集放射性物质的地层等，并进行工程地质评价。
③查明不良地质、特殊岩土对隧道通过的影响，评价隧道可能发生的地质灾害，特别是洞口对边坡、仰坡的影响，提出工程措施意见。
④对于深埋隧道，应预测隧道洞身地温情况。
⑤在深埋及构造应力集中地段，对坚硬、致密、性脆岩层应预测岩爆的可能性，对软质岩层应预测围岩大变形的可能性。
⑥对隧道浅埋段及洞口段应查明覆盖层厚度、岩土体的风化和破碎程度、含水情况，评价其对隧道洞身围岩及洞口边、仰坡稳定的影响。
⑦对傍山隧道，外侧洞壁较薄时，应预测偏压危害。
⑧应根据地质调绘、物探及验证性钻探、测试成果资料，综合分析岩性、构造、地下水状态、初始地应力状态等围岩地质条件，综合岩体完整性指数、岩体纵波速度等，分段确定隧道围岩分级。
⑨对接长明洞地段，应查明明洞基底的工程地质条件。
⑩当设置有横洞、平行导坑、斜井、竖井等辅助坑道时，应查明其工程地质条件。（2）地形地貌调查
主要是查明隧道通过地段的山体自然情况，其中包括山坡的形态和坡度、河流两岸阶地对称情况、山体垭口和鞍部的分水岭分布。分析上述自然情况与河流切割、地质构造、岩层分布的关系。（3）地层、岩性调查
要查明隧道通过地段的地层时代、地层层序、地层岩性及岩性变化，查明地层接触关系。要特别注意查明岩层的顺序和厚度、岩性特征和物理力学性质以及岩石的风化程度（表2-1-1）。
表2-1-1 岩石风化程度分级
调查中，要特别注意软弱岩层和特殊岩层的分布和厚度，如泥岩、煤层、盐类地层、膨胀性地层和含大量黄铁矿的地层等，因为它们是隧道围岩中的不稳定岩层。在岩溶发育地区，还要特别注意可溶性岩层与不透水岩层接触界面的分布，因为它们是岩溶发育的有利场所。（4）地质构造调查
地质构造与隧道围岩稳定性和施工地质灾害关系最密切，所以它是隧道工程地质勘测的核心工作。调查的重点是褶皱、断层、节理、侵入体或岩脉等。
褶皱调查的主要内容包括：褶皱的基本类型、形态类型、两翼的地层时代和岩性、褶皱核部的位置、褶皱轴线走向、轴面产状等。
断层调查的主要内容包括：断层的存在和证据、断层的位置和产状、断层的破碎带宽度和物质组成、断层的力学性质等。
节理调查的主要内容包括：节理的组数和发育程度、主要节理的产状（特别是节理走向）和力学性质、风化裂隙的影响范围和深度等。（5）水文地质调查
地下水增加了隧道施工的难度，隧道的开挖又常常引起地下水的流失，影响隧道所在地段的居民用水。地下水与地表水文地质有密切关系，所以隧道工程地质勘测要进行水文地质调查。水文地质调查的主要内容包括：隧道通过地段的井、泉情况，分析水文地质条件，判断地下水的类型、水质、侵蚀性、补给来源等，预测洞身最大及正常分段涌水量，并取样作水质分析。在岩溶发育地区，应分析突水、突泥的危险，充分估计隧道施工诱发地面塌陷和地表水漏失等破坏环境条件的问题，并提出相应工程措施意见。（6）滑坡、落石、岩堆、泥石流和岩溶地质调查
主要查明这些不良地质是否存在及其性质，存在的位置及其范围，不良地质的规模及其对隧道施工和隧道本身的影响。（7）地温测定
地温对隧道施工，特别是对深埋隧道施工有很大影响。因为，在地壳恒温层（距地表10～35m）以下，深度每增加100m，温度将增加3℃，当温度超过38℃时，在潮湿的隧道内施工将有很大困难，所以隧道工程地质勘测要进行地温测试，为施工单位提供地温资料。
2.勘探、测试工作要求
勘探测试工作是隧道工程地质勘测的重要内容，特别是对复杂地质、复杂地形条件下施工的长大、重点隧道更是如此。（1）有关工程地质勘察规范对勘探测试工作总的要求
①地质条件复杂的隧道宜采用综合勘探方法。地质条件复杂的深钻孔应综合利用。
②钻孔位置和数量应视地质复杂程度而定。洞门覆土较厚时，应布置勘探孔；地质复杂，长度大于1000m的隧道，洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔查明地质条件；主要的地质界线，重要的不良地质、特殊岩土地段，可能产生突泥危害地段等处应有钻孔控制；穿越城市和大江大河的隧道应按相关规定进行勘探或专题研究。洞身地段的钻孔位置宜布置在中线外8～10m；钻探完毕，应回填封孔。
③钻探深度应达到路肩以下3～5m，遇溶洞、暗河及其他不良地质时，应适当加深至溶洞及暗河底以下5m。
④钻探中应作好水位观测和记录，探明含水层的位置和厚度，并取样作水质分析。水文地质条件复杂的隧道，应做水文地质试验，测定地下水的流向、流速及岩土的渗透性，计算涌水量，必要时作水文地质动态观测。
⑤应取代表性岩土试样进行物理力学性质试验。
⑥对有害矿体和气体，应取样作定性、定量分析。（2）勘探的阶段及其工作要求
隧道工程地质勘测的勘探工作分为初测阶段和定测阶段。
①初测要求
长隧道、特长隧道、多线（三线及三线以上）隧道、工程地质条件复杂而控制线路方案的隧道以及需作代表性设计的隧道，应编制隧道工程地质纵断面图，分段提供隧道围岩分级。当区域地质复杂、方案较多时，应编制隧道线路方案工程地质图或隧道地区地质构造图。勘探的数量及布置视隧道区域地质的复杂程度而定，宜沿洞身纵断面布置，以说明隧道的工程地质和水文地质情况以及围岩分级等。
水文地质、工程地质条件较复杂，长度超过2000m的控制线路方案的越岭隧道，应充分利用卫片、航片判释，作大面积地质测绘。为查明隧道工程地质条件，确定线路方案，可根据需要，提前布置物探、钻探、测试工作。
②定测要求
不论是一般隧道、长大隧道或者地质复杂隧道，均应进行单独的工程地质勘测工作，编制单独工点的图表资料。任务2.2施工地质超前预报
2.2.1 工作任务
通过施工地质超前预报相关知识的学习，主要能够承担以下工作任务：（1）对隧道所在地区进行地质分析与宏观地质预报；（2）对隧道洞身不良地质及灾害地质进行预报，对重大施工地质灾害进行临警预报。
2.2.2 相关配套知识
1.地质超前预报的内容
地质超前预报的内容包括隧道所在地区地质分析与宏观地质预报、隧道洞身不良地质及灾害地质预报和重大施工地质灾害临警预报。（1）地区地质分析与宏观地质预报
主要预报开挖面前方的围岩级别和稳定性，以便修改设计，调整支护类型；预报洞内涌水量大小和变化规律以及对环境地质与工程的影响。（2）不良地质及灾害地质超前预报
主要预报开挖面前方岩性变化和不良地质体的范围、规模、性质，以及突水、突泥、坍塌、岩爆、有害气体等灾害地质的发生概率，提出施工预防措施；预报断层的位置、宽度、产状、性质、破碎带物质状态、充水情况、稳定程度等，提出施工对策。（3）重大施工地质灾害临警预报
针对开挖面前方有可能引发的大规模突水、突泥、坍塌、冒落、变形、瓦斯爆炸等重大地质灾害建立临警预报系统，主要预报隧道洞身所通过的深大富水断裂、富水向斜的核部、富水砂层、软土、极软岩、煤系地层等，评判其危害程度，提出施工方案对策。
2.地质超前预报的方法
隧道施工地质超前预报方法主要有传统地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法、物探法及特殊灾害地质所用的相关预测方法。施工地质超前预报是一项系统性工作，需纳入施工工序。（1）地质分析法
地质调查与推断是隧道地质超前预报最基本的方法，可以随时进行，不干扰施工。其他预报方法的解释应用，都是在地质资料分析判断基础上进行的。通过收集和分析地质资料，地表详细调查，隧道内地质编录、素描、数码照相、超前钻孔、涌水量预测等方法，了解隧道所处地段的地质条件，通过对比、论证、推断，预报隧道施工前方的工程地质和水文地质情况。
通过对洞内开挖面涌水量动态变化的长期观测记录，掌握地下水初期涌水量、衰减涌水量和稳定涌水量的变化规律，综合分析地层、断层等构造以及基岩裂隙水的运动特点，查明地下水的补给、径流及排泄途径，预报未开挖段水文地质情况。对隧道开挖前涌水量的定量预测，往往与隧道开挖实际涌水量有一定的差距，应进行对比分析，总结经验，提高预报水平。（2）超前平行导坑预报法
在隧道内或隧道附近开挖一平行的小断面导坑，对导坑出露的地质进行编录、素描、作图，综合分析其地层岩性、地质构造、水文地质情况，根据地质理论预测相应段隧道的工程地质和水文地质条件，以及可能发生地质灾害的位置、性质、规模，并提出防治措施意见。超前平行导坑法最为直观，精确度很高。通过直观的地质情况，施工单位可提前了解主隧道开挖断面的地质情况，以便采取相应的工程防护措施。其缺点是成本高，对施工影响大。在超前平行导坑中辅助以室内物理力学测试、现场点荷载测试、地应力测试、物探地震反射等方法，可以完善地质超前预报的内容。（3）超前水平钻孔法
用钻探设备向开挖面前方钻探，直接揭示隧道开挖面前方几十米的地层岩性、岩体结构、地下水、岩溶洞穴充填物及其性质、岩体完整程度等内容，此外，还可通过岩芯试验获得岩石强度等定量指标，适用于已经基本认定的主要不良地质区段。超前水平钻孔的方向控制和钻探工艺有一定的技术难度，对施工干扰大。（4）物理探测法
物理探测法是利用物体物性差异进行地质判断的间接方法。采用物探技术进行超前地质预报的优点是快速，超前探测距离大，对施工干扰相对较小，可以多种技术组合应用。物探方法的应用受环境及经验的影响，准确解释物探资料具有一定的技术难度。物探技术存在一定的局限性，在地质超前预报中应进一步结合地质理论，提高物探成果解译水平。
①TGP12隧道地质预报系统
TGP12隧道地质预报系统可预报隧道前方100～150m（本数值为中等硬度围岩条件，视地质构造有所偏差）的岩性变化、断层、破碎带、岩溶发育带、空洞等，并能计算出上述范围内围岩的纵波与横波速度、波速比、泊松比、相应岩体的动弹模量和剪切模量等岩石力学参数。
TGP12仪器动态范围大，可通过改变偏移距离和激发能量来实现增加预报距离。TGP12仪器性能的提高突出表现在高分辨能力的增强，即对隧道围岩病害地质体的解译能力提高。
②TSP超前预报系统
TSP超前预报系统具有适用范围广、预报距离长、时间短、对施工干扰小、费用少等优点，可推断断层和岩石破碎带等不良地质体的位置、规模、产状及岩石动力参数。
单纯的TSP解译包括影像图解和隧道平剖面解译。解译技术是TSP实现超前地质预报的最关键技术，也是难度最大的技术。它一方面要求解译人员具有丰富的解译经验；另一方面，也是更重要的方面，要求解译人员具有丰富的地质实践经验。高水平的TSP解译必须与地面地质调查、隧道内的地质前兆定量预测法紧密结合才能达到。
③负视速度法
负视速度法是将常规地震勘探中的钻孔垂直地震剖面法应用于水平状态的隧道中，具有明显的方向特征，开挖面前方反射信息不受周围干扰，识别不良地质体界面的精确度高，预报距离可达100m以上，对施工干扰很小。其基本原理是：在隧道开挖面后方一定距离，沿边墙布置激振点和系列接受点；激发时产生的地震波信号在围岩中传播，当有断层或岩层变化界面时产生反射波，返回的信号被接受点的检波器接受，由此可确定反射界面的位置；对纵、横波共同分析还可了解反射界面两侧岩性、密实程度的变化。
④水平声波反射法
水平声波反射法是向岩体中发射一定频率的声波，当声波传播路径中存在两种不同介质界面时，声波将发生折射、反射，频谱特征发生变化，通过探测反射波信号，求得其传播特征后，便可了解前方的岩体特征。
探测时，利用钻孔台车在打完开挖面炮孔后，在开挖面后方一定距离（2m左右）的隧道两侧底部分别打若干个测试孔（6～12个），孔深1～3m，下倾20°～40°，孔间距视探测距离大小按1～3m布置。将发射源及接收换能器分别置于测试孔内，测试孔充水作为耦合剂，发射孔孔底采用雷管或电火花作振源，发射及接收孔孔口均采用棉纱等堵塞，防止空气中的声波干扰。此外还有其他变通布置方式，视具体探测的难易程度而有所变化。
探测工作与开挖工作面装炸药同时进行，因而不占用开挖工作面的工作时间。上述布置方式由于脱离了开挖工作面，对施工干扰小，而且将发射源及接收换能器置于浅孔中，因而有以下明显的优点：
a.便于使发射波位于直达波、面波延续相位之外，因而反射波不易受直达波、面波干扰，记录面貌清晰，提高了信噪比；
b.记录的直达波、面波、侧面波皆呈双曲线形态，反射波形态与开挖面上反射形态类似，图像直观，便于识别反射波；
c.避开了开挖松动带的影响，减少了高频衰减，十分有利于提高频率较高的声波反射法的探测距离和精度；
d.钻孔增加了测试布置的横向宽度，从而提高了对前方反射面的空间定位精度；
e.采用了1～3kHz较高的主频，提高了分辨力。
⑤地质雷达法
地质雷达是利用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态和位置的电磁技术。电磁波通过天线发射，遇到不同阻抗界面时，将产生反射波和投射波。接收机利用分时采样原理和数据组合方式，把天线接收的信号转化为数字信号，主机系统再将数字信号转化为模拟信号或彩色线迹信号，并以时间剖面的形式显示。探测距离一般小于30m，在潮湿含水层中小于10m。该方法主要是配合地震反射法，通过测定与岩溶含水性有关介电常数的变化来探测充水地质体，如含水的断层、岩性界面和溶洞等。试验表明，采用地质雷达对隧底、边墙、隧顶外围岩的不良地质探测效果最好，在超前平行导坑中应用可对正洞起到超前地质预报的作用。
⑥红外探水法
地下水的活动会引起岩体红外辐射场强的变化，探测开挖面或洞壁四周的这种变化，可以推测是否有隐藏的含水体。该方法测量速度快、施工干扰小，有较高的定性判别准确率，但无法预报水量和含水体前方具体位置等定量指标。（5）特殊灾害地质的预测方法
特殊灾害地质的预报方法采用专门仪器进行。例如，当确定隧道接近或通过煤系地层、储气构造时，可采用沼气、氧气两用报警仪，在隧道内进行长期跟踪量测，根据数据的积累统计分析，对开挖面前方的有害气体进行预测，为隧道安全提供依据。
3.地质超前预报方法的应用原则（1）地区地质分析与宏观地质预报：采用传统的地质分析方法，辅以必要的物探技术等手段对隧道围岩的稳定性、水文地质情况进行宏观的地质预报。（2）不良地质及灾害地质超前预报：在传统地质分析方法的基础上，结合施工方法、施工工艺、工期等要求，以先进的物探技术为主要探测手段，并辅以必要的超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法，对开挖面前方不良地质体的情况及有可能产生的灾害地质进行预报，提出施工对策。（3）重大施工地质灾害临警预报：在传统地质分析方法的基础上，结合施工方法、施工工艺、工期等要求，以超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法为主，综合利用各种有效的物探手段，对开挖面前方有可能诱发的重大的地质灾害建立临警预报系统，并评判其危害程度，提出施工预案对策。任务2.3掌握隧道围岩分级
2.3.1 工作任务
通过隧道围岩分级相关知识的学习，掌握铁路隧道围岩分级方法，能够对隧道围岩进行分级。
2.3.2 相关配套知识
1.概述
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体（或土体），或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体（或土体）。
隧道是地下工程，其稳定程度与周围岩体的性态有密切的关系，所以要研究围岩的特征。隧道的围岩特征状态是千变万化的，如从松散的流沙到坚硬的花岗岩，从完整的岩体到极破碎的断裂构造带等，都会因在其中修建隧道而表现出不同的稳定性（所谓稳定性，即在隧道开挖后不加支护的情况下其自身的稳定程度，可分为充分稳定、基本稳定、暂时稳定、不稳定）。
根据长期的工程实践，人们认识到，各种围岩的物理性质之间存在着一定的内在联系和规律，因而可将稳定性相似的一些围岩划归为一级，并将全部围岩划分为若干级，这就是围岩分级。
围岩分级的目的是：作为选择隧道施工方法的依据；进行科学管理及正确评价经济效益；确定结构荷载（松散荷载）；确定衬砌结构的类型及尺寸；制定劳动定额，材料消耗标准等。
2.我国铁路隧道的围岩分级法
围岩分级的方法有很多种，它是在人们不断实践和对围岩的地质条件逐渐加深了解的基础上发展起来的。不同国家、不同行业根据各自的工程特点和目的提出了各自的围岩分级方法。
在我国现行的《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2005）中，明确规定了要采用以围岩稳定性为基础的分级法和按弹性波速度的分级法。
影响围岩稳定性的因素很多，除了工程地质条件，还有工程结构条件。该分级法主要考虑了围岩的结构特征和完整状态、岩石强度和地下水等工程地质条件中三方面的因素，把围岩分为6级，依其稳定性由好到差为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。（1）围岩的结构特征和完整状态
围岩体通常被各种结构面切割成大小不等、形态各异、种类不同的岩石单元体（即结构体），围岩结构特征是指结构面和结构体的特征。
结构特征体现围岩体的受力特征，完整状态体现围岩体在受各种地质作用力下所表现的形态。把围岩的结构特征和完整状态相结合就组成了评价围岩稳定性的最直接最重要的指标。它与地质构造变动的特征（分为轻微、较重、严重、很严重）、结构面的密集程度、节理（裂隙）发育程度（可分为不发育、较发育、发育、很发育）、风化程度（全风化、强风化、弱风化、微风化）岩层厚度[分为厚层（大于0.5m）、中厚层（0.1～0.5m）和薄层（小于0.1m）]的关系如下：
围岩结构类型及其特征见表2-3-1。
表2-3-1 围岩结构类型及其特征
很显然，当风化作用使岩体结构松散、破碎、软硬不一时，应结合因风化作用造成的各种状况综合考虑围岩的结构完整状态。围岩的结构特征和完整状态越好，则围岩的级别越高。（2）围岩岩石强度
围岩岩石强度是围岩体抵抗外力的一个重要方面，在结构特征和完整状态相同的情况下，围岩的稳定性主要取决于围岩岩石的强度。一般来说，无裂隙或少裂隙的围岩具有整体结构，其强度可用岩石试件的抗压强度或抗剪强度来表示，对于多裂隙的围岩体，其强度可用工程类比法判断。
岩石坚硬程度的划分见表2-3-2。
表2-3-2 岩石坚硬程度的划分
当风化作用使岩石的成分改变、降低强度时，应按风化后的强度确定岩石的级别。（3）地下水
地下水能软化围岩，降低围岩体强度；地下水能软化围岩体中的结构面，降低围岩体的抗剪强度，使围岩体容易滑动；地下水往往形成承压水体，促使围岩失去稳定。总之，地下水对于围岩的稳定性是不利的。
当遇有地下水时，按下列原则调整围岩的级别：
①Ⅰ级及Ⅱ级的硬质岩石，可不考虑降级。
②Ⅲ级围岩或Ⅱ级的软质岩石，应根据地下水的类型、水量大小和危害程度，调整围岩级别。当地下水影响围岩稳定，产生局部坍塌或软化软弱面时，可酌情降1级。
③Ⅳ级、Ⅴ级围岩已成碎石状松散结构，裂隙中有黏土充填物时，可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情况，判断对围岩的危害程度，酌情降1～2级。
④对于Ⅵ级围岩，在分级时已经考虑了一般含水地质情况的影响，但在特殊含水地层（如处于饱水或具有较大的承压水流时）还需另作处理。
根据以上的分级因素，《铁路隧道设计规范》的单双线铁路隧道的围岩分级见表2-3-3。
表2-3-3 铁路隧道围岩分级
续上表
注：（1）表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏，不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土（2）层状岩层的层厚划分：
巨厚层：厚度大于1.0m；
厚层：厚度大于0.5m，且小于等于1.0m；
中厚层：厚度大于0.1m，且小于等于0.5m；
薄层：厚度小于或等于0.1m。任务2.4了解围岩压力及成拱作用
2.4.1 工作任务
通过围岩压力及成拱作用相关知识的学习，主要能够承担以下工作任务：（1）能够对围岩压力进行分类；（2）能够根据围岩压力的类型在施工中采取有利于围岩稳定的措施。
2.4.2 相关配套知识
1.围岩压力
人们对围岩压力的认识，是从开挖洞穴后围岩的变形和坍塌的现象开始的。在隧道开挖、衬砌施工实践中，人们从支护结构的变形、开裂等现象进一步认识到围岩压力的存在。
围岩压力是指引起地下开挖空间周围的岩体和支护结构变形或破坏的作用力。它包括由地应力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的力。从狭义来理解，围岩压力是指围岩作用在支护结构上的压力。
2.围岩压力分类
围岩压力按作用力发生的形态，一般可分为如下四种类型。（1）松动压力
由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构上的压力称为松动压力。松动压力按作用在支护上力的位置不同，分为竖向压力、侧向压力和底压力。松动压力常通过下列三种情况发生：
①在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动掉块的岩石；
②在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧边帮冒落；
③在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿软弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。（2）形变压力
形变压力是由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制，而在围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。所以形变压力除与围岩应力状态有关外，还与支护时间和支护刚度有关。（3）膨胀压力
当岩体具有吸水膨胀崩解的特征时，由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力称为膨胀压力。它与形变压力的基本区别在于它是由吸水膨胀引起的。（4）冲击压力
冲击压力是在围岩中积累了大量的弹性变形能之后，由于隧道的开挖，围岩的约束被解除，能量突然释放所产生的压力。
由于冲击压力是岩体能量的积累与释放问题，所以它与弹性模量直接相关。弹性模量较大的岩体，在高地应力作用下，易于积累大量的弹性变形能，一旦遇到适宜条件，它就会突然猛烈地大量释放。
所有这些现象统称为围岩压力现象。为了阻止围岩的移动和崩落，以保证坑道具有设计的建筑界限和净空，在施工时就需要架设临时支撑或修筑永久性支护结构。这种衬砌结构承受的压力，即围岩压力。它是作用于隧道支撑或衬砌结构上的主要荷载之一。
3.坑道开挖前后的围岩应力状态（1）坑道开挖前的围岩应力状态
坑道开挖前，地层处于相对静止的状态。因为地层中任何一处的土石都受到上、下、左、右、前、后土石的挤压，保持着相对平衡，称为原始应力状态。它是由上覆地层自重、地壳运动的残余应力以及地下水活动等因素所决定的。
图2-4-1 隧道开挖前任一处围岩受力状态
为了研究方便，仅考虑由上覆地层自重所形成的原始应力，并取深度H上的一个单元体来作应力分析，如图2-4-1所示。该单元体受到三对大小相等、方向相反的压力作用，因此该单元体处于力的平衡状态和变形运动的相对静止状态。
在上覆地层自重作用下，竖直压力P 为：z
P =γH （2-4-1）z
式中 γ——地层的重度；
H——从地面到单元体所处的深度。
由于单元体的侧向变形受到周围地形的限制，便产生了侧向压力Px 和P ，它们由上覆地层自重和地层的物理力学性质所决定：xy
P =P =λP =λHγ （2-4-2）xyz
式中 λ——侧压力系数。
根据侧向应变（ε ，ε ）为零的条件，并把地层看成各向同性xy的弹性体，可推导出
式中 μ——泊松比，视地层性质不同，μ值在0.14～0.5之间变化。（2）坑道开挖后的围岩应力状态
坑道开挖之后，围岩原来保持的平衡状态受到破坏，由相对的静止状态变成显著的变动状态，于是围岩在应力和变形方面开始了一个新的变化运动，出现了围岩应力的重分布和围岩向开挖的坑道空间变形的现象，力图达到新的平衡。
从上述可知，坑道开挖以后，地层的一侧丧失了约束，平衡状态受到破坏，引起应力集中，围岩就可能向坑道内变形。变形的大小取决于应力变化的大小和围岩抵抗这些变形的能力。对于不同的岩质则有不同的情况。在坚硬且完整的围岩中，围岩体本身强度足以承受坑道周边应力，这时围岩是自承的，不需要支撑或衬砌提供外加平衡力。在松软或裂隙围岩中，由于围岩体破碎，再加以在开挖坑道时受到爆破震动，因而在坑道周边一定范围内的岩体遭到严重的分割与破坏。同时围岩体本身强度低，不足以抵抗围岩的周边应力，因此这一部分岩体在坑道开挖之后，开始是产生向内的变形运动，其后则出现松动或坍塌。松动或坍塌的那一部分岩体便对支护结构施加压力，此压力即围岩压力。
4.围岩的成拱作用
在工程实践中人们发现，当隧道在多裂隙围岩（包括一般土层）中埋置较深时，作用在支护结构上的围岩压力远远小于其上覆层自重所造成的压力。这是什么缘故呢？这可以用围岩的“成拱作用”来作解释。当坑道开挖后，如果任意让其变形、松动和坍塌，最后将会看到在坑道上方形成一个相对稳定的拱形洞穴，如图2-4-2所示，人们常称之为“天然拱”或“平衡拱”。它上方的一部分岩体承受着上覆地层的全部重力，如同一个承载环一样，并将荷载重力向两侧传递下去，这就是所谓围岩的成拱作用。
图2-4-2 围岩成拱作用
5.影响围岩压力的因素
影响围岩压力的因素很多，一类是工程地质因素，主要包括原始应力状态、岩石的力学性质、岩体的结构面等；另一类是工程结构因素，包括施工方法、支护设置时间、支护本身的刚度、坑道形状和尺寸、埋置深度等。其中起决定作用的是围岩的地质条件，它是内因，其对围岩压力的影响已在围岩分级中述及。现将其他因素（都是外因）分析如下。（1）时间因素。不论何种围岩，在坑道开挖后的暴露时间均是越短越好。从另一个方面讲，就是要修筑永久性衬砌并使之提供所需支护力的时间不宜过迟。否则，要受到较大的松动围岩压力作用。按照一般混凝土衬砌的修筑方法，从开挖到做完衬砌并使之具有一定的强度，往往需要较长的时间，因此衬砌结构一开始就要受到很大的松动围岩压力，衬砌结构就要做得相对厚些。而采用喷射混凝土技术来支护围岩，可使围岩的暴露时间较短，能及时制止围岩的变形，防止变形过大而产生较大的松动压力，充分利用围岩自身的承载能力。（2）坑道的尺寸与形状因素。围岩压力是随着坑道的尺寸增大而增大的，当坑道有引起应力集中的形状，即有明显的拐角时，围岩压力相对较大。（3）坑道的埋深因素。当坑道的埋置深度在一定范围内时，围岩压力是随着埋深的增大而增大的；当坑道埋深超过此范围时，则围岩压力的大小基本不受埋深变化的影响。（4）支护因素。有支护的坑道围岩压力要比无支护的坑道小；支护及时要比支护晚的围岩压力小；支护与坑道周边密贴的越好则围岩压力越小；支护的刚度较小即柔性支护时，坑道的围岩压力相对较小。（5）爆破因素。采用爆破法开挖对围岩的稳定极为不利，尤其是对地质条件较差的围岩，爆破的扰动很大，能造成围岩压力过大、岩体松动甚至坍方。因此在隧道施工中应严格控制爆破用药量，提倡采用光面爆破、预裂爆破等先进的爆破技术。（6）超挖回填因素。衬砌背后的超挖部分在施工时回填不密实，使围岩得不到很好的支护而继续松动，严重时会造成围岩坍塌，引起衬砌裂损。
知识拓展
施工阶段围岩级别的评定
在施工中，因围岩级别的变动而变更设计（支护结构参数、施工方法等）的情况是屡见不鲜的。有的隧道在施工过程中，变更设计达原设计的20％～50％，不仅延误了工期，也提高了施工成本，同时给施工质量也造成了一定的影响。造成这种现象的原因是多方面的，但主要是施工前的地质工作不到位，缺乏有效的围岩级别判定的方法，而更为重要的是对施工中的地质工作缺乏足够的认识，也缺乏有效的判别手段。
由于隧道的特殊性，近年来，各国都非常重视施工阶段的地质勘察工作。因为大家认识到：只有开挖暴露出来的地质状态，才能使我们比较客观、可靠地了解在施工过程中出现的一些现象和问题，才能使我们采取最符合地质状态的施工和支护措施。所以我们要根据暴露出来的地质状态来评价围岩的级别，从而指导施工。
施工阶段围岩级别的评定方法主要有两类：一类是根据开挖暴露出来的掌子面进行观察的方法，另一类是量测的方法。目前，国内外在隧道及地下工程施工中进行围岩评价，主要是根据掌子面的观察来进行的，这是比较简便而现实的方法。量测方法虽然也是判定围岩状态的一种好方法，但量测结果的处理要很长时间，因而当地质条件变化较大且复杂时很难适应。此外量测也需要投入大量的仪器，对施工作业有一定的干扰。地质超前预报是在必要时采取的方法，没有普遍性。
掌子面观察是指新的掌子面出现后首先要进行观察，绘制掌子面素描图并进行摄影等。这种观察主要通过目视，也可以采用摄影的方法观察掌子面的地质状态和地质条件的变化状况。
观察中应具体记录以下各项内容，并描绘掌子面地质素描图。（1）地质状况及其分布、性质和掌子面自稳性；（2）围岩的软硬、裂隙间距及方向等围岩状态；（3）断层的分布、走向、黏土化程度等；（4）涌水地点、涌水量及其状态；（5）软弱层的分布；（6）其他。
在掌子面观察中，关键问题是对观察到的地质素材进行分类和分
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