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5.3 基岩凸起

5.3.1 特性与评价
1 受区域地质构造和差异风化作用影响，基岩全、强风化带厚度差异及中-微风化带埋藏深度差异均较大，中-微风化带埋藏深度显著浅于周围的地质现象即为基岩凸起。

图 5.3.1 基岩凸起

2 基岩凸起内全、强风化带厚度较小，岩石强度显著高于周围地层。
3 基岩凸起在花岗岩分布地区比较常见，常与孤石伴生。
4 隧道位于基岩凸起与软地层过渡带，因地层力学性质差异较大、不均匀性突出，隧道工程结构易发生过大不均匀沉降、不均匀变形、开裂等风险。
5.3.2 矿山法风险
1 基岩凸起顶部位于隧道结构内、基岩凸起土石分界面由于土壤空隙中移动的水分受到孔隙度极低的中-微风化岩体阻挡，常在岩体表面汇集成水流，水量丰富。若围岩中地下水控制不利，可能发生隧道渗漏、涌水、涌砂的风险。
2 由基岩凸起向第四纪松散地层掘进的过渡带，若超前支护措施未及时调整，可能发生隧道围岩变形过大、支护结构失效、隧道坍塌的风险。
3 由第四纪松散地层向基岩凸起掘进的过渡带，若岩面水未进行有效控制，岩面形成软弱滑动面，可能发生开挖面上部土体向开挖反方向滑塌的风险。
4 采用爆破法洞内破除基岩凸起时，隧洞上部相对松散软弱土层受扰动极易产生初支破坏、拱顶坍塌、地下水倒灌隧道的风险。
5.3.3 盾构法风险
1 盾构机若由相对软弱地层向基岩凸起掘进时，可能造成掘进困难、发生刀盘磨损严重、刀盘刀具卡死、损坏、斜刀、摔刀、刀具偏磨、盾构机偏移甚至盾构机瘫痪无法正常推进的风险。
2 盾构机由软地层向基岩凸起推进时，滚刀很难产生足够的反力将基岩凸起破碎。若不破碎，盾构机掘进时，基岩凸起会在刀盘前方随着盾构机掘进方向移动，对地层造成很大的扰动，造成隧道坍塌、地面沉降塌陷的风险。
3 盾构机由基岩凸起向软地层掘进时，硬质岩面往下倾斜，原先的硬岩刀由于自身刀具重，起动扭矩大，在软地层中掘进时因起动扭矩不足可能造成刀具偏磨，还易发生盾构机头下沉、超挖并导致盾构上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险。
4 采用钻孔爆破或冲孔碎岩方式处理基岩凸起时，可能发生开挖面崩塌风险，或冲孔碎岩不彻底，发生隧道顶部地面过大沉降的风险。
5 若硬质基岩凸起坡度起伏较大，可能发生盾构机偏移或被卡住、蛇行推进，若注浆不及时，可能产生地面沉降甚至塌陷、隧道管片破损以及盾构机损坏等风险。
6 隧道上部存在富水砂层，若盾构掘进导致围岩变形失稳，可能发生隧道顶部富水砂层涌入隧道、淹没盾构机、地面塌陷的风险。
5.3.4 勘察措施
1 应采用钻探、原位测试、物探等相结合的综合手段进行探查。
2 针对基岩凸起区域、尤其是软层与基岩凸起过渡且对工程影响较大的区段，应加密勘探点，探明基岩凸起岩面起伏状况及突起内风化带的界线。
3 对位于隧道结构范围内的基岩凸起部分，应加密进行现场原位测试、加密取样进行单轴抗压强度试验，以准确查明基岩强度并划分风化强度差异带。
4 通过钻探、物探手段查明基岩凸起内破碎带的发育和分布情况，查明破碎带的宽度、深度和富水情况。
5 应查明基岩凸起上覆填土、砂土、粉土、淤泥等不良地层的分布特点、力学性质。
6 应采取水位量测、水文试验等手段查明基岩凸起内及上覆地层的含水情况、富水程度、渗透系数等水文参数。
7 勘察成品中应对基岩凸起的分布范围、强度指标、围岩等级及稳定性、富水状况进行综合评价，并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示。
8 为更准确掌握基岩凸起的分布情况，为基岩突出处理方案提供依据，应进行动态勘察， 必要时可进行补充勘察或专项勘察。
5.3.5 设计措施
1 设计单位在开展工程设计时，应了解基岩凸起的空间分布特点、风化带划分和强度特征，必要时可要求补充加密勘察。
2 设计应根据基岩凸起上覆土层及其富水情况、基岩凸起的本身特性，对不同工法在基岩凸起中施工可能产生的风险和适用性进行专项分析，对基岩面为富水砂层的情况设计
措施应针对性加强。
3 矿山法施工时应对基岩凸起过渡带的围岩加固或地下（表）水控制措施进行专项设计， 对基岩凸起岩面富集地下水应予以考虑。
4 若基岩凸起顶部位于隧道洞身范围，开挖面分布有其他相对软弱地层，为防止拱顶软弱地层坍塌，矿山法施工可设计隧道半断面深孔注浆法对上部软弱地层进行加固。
5 对采用洞内爆破、地面钻孔爆破、人工挖孔桩破碎、冲击破碎等方法处理基岩凸起应进行专项设计。
6 对基岩凸起上覆富水砂层、隧道围岩性质较差、隧道顶距富水砂层较近（小于 2 倍洞径）时，不建议采用爆破法破除基岩凸起。
7 盾构穿越区段有基岩凸起分布时，应根据基岩强度、富水情况等条件针对性设计、选择适宜的盾构机型、刀盘和盾构掘进参数。
8 若采用地面注浆加固基岩凸起两端及上覆地层，以减少软硬差异利于盾构推进时，应对注浆范围、注浆工艺及参数等进行专项设计。
9 对盾构带压开仓进行硬质岩石处理应进行专项设计，提前采取措施加固地层。
10 隧道穿越基岩凸起内破碎带时，矿山法施工应加强隧道支护、止水设计，盾构法施工应及时调整掘进参数。
11 对基岩凸起与第四纪地层、全、强风化岩接触部位，应对结构的抗变形能力、地基不均匀沉降和稳定性进行专项分析和设计。
12 对基岩凸起分布区段，应进行动态设计，根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案。
5.3.6 施工措施
1 施工单位在进行地质条件核查时，应对基岩凸起部位进行重点核查。在基岩凸起的地下线段施工前应进行超前地质预报，并对基岩风化程度和强度突变及地下水提前采取应对措施。
2 矿山法施工，应采用小导管注浆、管棚、止水帷幕和降水等措施进行地下水控制。
3 矿山法施工时，应对影响隧道稳定性的基岩凸起上覆不良地层尤其是富水砂层提前进行加固，必要时可采用物探、钻探取样等方法对加固效果进行检测。
4 现场应准备必要的应急物资和设备，在开挖面出现失稳或渗漏征兆时，应及时采取补充加固等措施。
5 盾构施工时严格控制刀具的贯入度、扭矩、转速，降低刀具与硬岩之间的冲击力，减少刀具在碰撞产生的崩裂、脱落、变形等不正常损坏。
6 对 RQD 值小于 25％的基岩凸起或其周围能够较好使其在盾构机刀盘转动时不随之发生转动的基岩凸起，可采取盾构机直接破碎通过。
7 对 RQD 值大于 25％的基岩凸起，不能通过盾构机直接破除的，可预先采取如下措施：
1） 当基岩凸起较小时，对其周边风化土层进行袖阀管地面或洞内预加固，以提供盾构机破岩和人工破岩的条件。
2） 洞内静态爆破或火药爆破，地面钻孔爆破或冲孔破除基岩凸起。
3） 人工破除基岩凸起，破除时可采用岩石分裂机等设备。
4） 很大的基岩凸起采用地面挖竖井的方法进行破除。
8 检测通过钻孔取芯出来的岩石，对岩石进行研磨性分析，预判盾构机刀具磨损情况， 预测盾构机一次掘进可达长度，并根据盾构机一次掘进可达长度设置进仓点并对进仓点区域设置加固区。
9 掘进过程中注意观察盾构机掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化(例如速度突然变慢、推力、扭矩突然增大、刀盘振动、眉构机有异响声等)，判断是否碰到基岩凸起， 掘进过程中随时监测刀具和刀盘的受力状态，确保其不超载并观测刀盘是否受力不均， 以防刀盘产生变形。
10 在基岩凸起地层中施工，盾构机刀具(包括刀盘)磨损和破损严重，对刀具和刀盘应勤检查、勤更换。在出基岩凸起时，应及时更换刀具。
11 对长度较大、硬度较高的基岩凸起，可采用矿山法开挖基岩凸起硬岩，盾构空推方式进行隧道施工。

5.4 风化深槽

5.4.1 特性与评价

1 基岩地区岩石在风化作用下产生的不均匀风化现象，在局部受构造水流等多种作用的影响形成沟槽状风化条带，称为风化深槽。
图 5.4.1 风化深槽典型地质剖面
2 风化深槽内与深槽两侧地层变化较大，深槽内地层相对软弱，赋水性较强。
3 风化深槽对工程结构可能产生以下不利影响：
1） 隧道位于岩体风化特征差异悬殊处、尤其是隧道走向地层力学性质差异较大、不均匀性突出时，隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险。
2） 隧道若位于高承压性地下水、复杂岩溶水、断裂构造水中时，主体结构可能存在发生破坏渗漏的风险。

5.4.2 矿山法风险

1 风化深槽段围岩破碎，岩体强度低，自稳能力差，若位于地下水位中，水压大，在极端地质条件下存在发生渗透破坏的可能，施工难度及风险极大。
2 矿山法施工，若由风化程度高的相对软地层向风化程度低的相对硬地层开挖时，存在开挖困难的风险。
3 若隧道上方存在地表水体，隧道施工导致围岩变形过大，可能发生地表水体渗漏、倒灌隧道的风险。
5.4.3 盾构法风险

1 盾构机穿越风化深槽往往导致盾构机掘进困难，并易引发地面沉陷、管线破裂、建（构） 筑物破坏等风险。
2 隧道掌子面及隧道顶部围岩存在岩体风化特征差异较大时，盾构机掘进过程中，风化程度高的相对软地层较容易被刀盘切削进入土舱，但风化程度低的相对硬地层极其不易被刀盘破碎，存在施工过程中盾构机姿态难以控制、偏离设计线路的风险。
3 隧道上部存在富水砂层，若盾构机掘进参数调整不利，可能发生隧道顶部富水砂层涌入并淹没盾构机、泥沙倒灌隧道、地面塌陷的风险。
4 盾构机下穿地表水体，当盾构机推进挤压导致前方土体隆起过多，或盾构机处于饱和含水砂层中，发生涌水突沉引起上方地表水体沉陷，产生涌水裂隙，可能发生大量地表水由盾尾或开挖的缺陷处涌入而淹没隧道的风险。
5 若盾构机掘进方向风化深槽的岩性及其强度变化大，预处理措施不当或盾构机切削刀具事先配备不足，存在由于盾构推进受阻、姿态频动而致前方土体反复、过大扰动导致地层坍陷风险；遇风化程度低的岩石，盾构机推力猛增或刀盘转速较快可导致刀盘刀具卡死、损坏甚至盾构机瘫痪而无法正常推进风险。此种情况不建议采用盾构法施工。

5.4.4 勘察措施

1 对风化深槽及其富水情况，应采用调绘、钻探、原位测试、物探、挖探、水位观测、水文试验等相结合的综合手段进行探查。
2 勘察单位应查明风化深槽结构的地质条件，包括下列内容：
1） 查明隧道开挖影响范围内残积土层、岩石产状、风化带、破碎带的分布情况和岩石岩石抗压强度等力学特性和富水特性。
2） 重点查明开挖区域地下水类型和补给条件、地层渗透特性、隧道涌水量等。
3） 查明地表水体或水囊的分布特点、与地下水的水利联系情况等。
3 针对风化深槽隧道施工区域应加密勘探点，探明地层、水文特性以及风化深槽的风化分界线。
4 针对风化深槽隧道施工区域应加密进行现场原位测试、室内试验，以进一步查明其特殊物理力学特性及水文特性。
5 对复杂水文地质条件，应进行水文专项勘察，包括水位长期测量、进行水文试验获取水文参数等。
6 勘察单位应对风化深槽的围岩等级、工程力学性质、稳定性进行综合评价，并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示，包括下列内容：
1） 穿越风化深槽，由于岩性及其强度变化大，可能导致掌子面失稳、隧道塌陷、地面下沉（甚至塌陷）的风险分析与提示。
2） 地下（表）水对隧道工程的风险分析与提示。
7 对岩性及其强度变化大，应结合设计、施工进程进行动态勘察，并将施工过程中揭示的地质情况及时反馈设计单位，以便及时调整隧道支护和施工参数。
5.4.5 设计措施

1 设计单位在开展工程设计时，应充分了解风化深槽的岩性、工程特点及风险，必要时可要求补充加密勘察。
2 矿山法施工时应对围岩加固或地下（表）水控制措施进行专项设计。
3 矿山法施工应加强隧道支护、止水设计，必要时采用管棚支护。盾构法施工应及时调整掘进参数。
4 盾构施工有必要时需进行加固改良，减少软硬差异。
5 对复杂地层结构，应进行动态设计，根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案。
6 隧道穿越软硬复合地层、断裂破碎带等复合地层，设计应加强结构设计，防止不均沉降和变形对结构和运营产生不利影响。
5.4.6 施工措施

1施工单位在进行地质条件核查时，应对风化深槽情况进行重点核查。对开挖面前方地层进行探测预报，判明地层和含水情况，为超前支护和止水提供依据，及时修改或加强超前支护和支护参数，必要时采用管棚支护。施工开挖接近设计探明的富水带时，应分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象， 及时调整施工方法。
2对地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛进行量测，及时对数据进行整理分析，及时反馈于
设计和施工，及时优化设计参数和施工方法。
3根据不同地质情况和开挖方式，采用超前小导管预注浆加固地层的超前支护措施，注浆选材视不同岩层和地下水情况，通过注浆加固周边围岩，提高其自承能力，减少围岩松弛变形。在全断面帷幕注浆后，进行超前大管棚支护是必要的，超前大管棚与注浆加固圈共同作用，能够加固围岩并截堵地下水。
4盾构施工时遵循“低转速、小贯入度、小推力、低扭矩”原则，控制土压、出土量、注浆量、注浆压力等关键参数，减少对地层的扰动。必要时对隧道上部软弱土层进行加固改良，减少软硬差异，盾构进出洞部分的围岩提前加固，防止盾构机偏离轴线；对于盾构机无法破除的硬岩，应采取辅助措施处理，如采用冲孔破除或爆破处理等。

5.5 隐伏冲沟

5.5.1 特性与评价

1 冲沟是由间断流水在地表冲刷形成的沟槽。隐伏冲沟是被第四纪土层覆盖的冲沟。
2 隐伏冲沟由于埋藏于土层之下不易探明，冲沟内与冲沟两侧地层变化较大，冲沟内一般赋水性较强。
5.5.2 矿山法风险

1 由于山体存在偏压存在、洞内爆破扰动过大等原因，可能导致塌方、初衬开裂、大变形等风险。
2 由于洞内防排水措施欠佳、地表地下水影响等原因，可能导致渗漏水、护拱沉陷、地表开裂等风险。
3 由于初期支护不及时、护拱强度、刚度和基础承载力不足等原因，可能存在边坡失稳、偏移等的风险。
5.5.3 盾构法风险

1 跨越隐伏冲沟地层掘进困难，易引发地表沉陷、大变形、坍塌、空腔等风险。
2 若停止掘进有卡机下沉和陷困风险。
3 隧道上部若存在富水砂层或补给补给源充足的地下水，极易发生突水、泥砂倒灌风险。

5.5.4 勘察措施

1 对隐伏冲沟地层及其富水情况，应采用调绘、钻探、原位测试、物探（主要是高密度电法）、水位观测等相结合的综合手段进行探查。
2 勘察单位应探明隐伏隐伏冲沟结构的地质条件，包括下列内容：
1） 查明隧道开挖影响范围内残积土层、岩石产状、风化带、破碎带的分布情况和岩石岩石抗压强度等力学特性和富水特性。
2） 重点查明开挖区域地下水类型和补给条件、地层渗透特性、隧道涌水量等。
3 针对隐伏隐伏冲沟隧道施工区域应加密勘探点：利用已有钻探与物探（主要为高密度电法）资料，进行综合分析，优化隐伏隐伏冲沟区钻孔布置，进行现场原位测试、室内试验，进一步查明隐伏冲沟区域地质情况。
4 钻进过程中不得产生跳动和位移，并根据进尺快慢及钻进压力来判断基岩的软硬程度。
5 稳定水位观测：应进行终孔稳定水位观测，终孔稳定水位观测前应将孔内残余循环液提捞干净。
6 必要情况下，可采用红外摄像头直接观察隐伏冲沟地质情况。
7 对大挖大填时可能诱发工程性的滑坡地质灾害，应重点进行边坡的防护，必要时进行专门的边坡勘察。
8 勘察单位应对隐伏冲沟的围岩等级、工程力学性质、稳定性进行综合评价，并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示。
5.5.5 设计措施

1 设计单位应充分了解隐伏冲沟地层的特点及其风险，必要时可要求加密勘察。
2 对隐伏冲沟地层结构，应进行动态设计，根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案。
3 设计应加强结构设计，防止不均沉降和变形对结构和运营产生不利影响。

5.5.6 施工措施

1 施工单位在进行地质条件核查时，应对隐伏冲沟情况进行重点核查。
2 开挖后围岩塑性发展范围较大，施工中应加强超前支护施工质量，控制好自进式管棚外插角和搭接长度，并注浆加固围岩（固结灌浆），密实堵水，提高顶部围岩承载力，有效发挥预支护作用。
3 当出现洞内变形异常、地表沉降急剧增大或严重开裂时，应停止洞内施工，进行地表注浆和洞内注浆加固岩体，变形稳定后再进行施工。
4 护拱顶部回填土应均匀密实，做好填土表面排水沟，对于洞内渗漏水严重区域应局部径向注浆止水和增加二衬环向盲管排水。
5 对于隐伏冲沟内地表水采取引流或堵截措施，防止流水冲刷洞体影响施工和下渗弱化岩体强度、导致洞内渗漏水等。

5.6 暗浜

5.6.1 特性与评价

1 暗浜是一种不良地质情况，是指某地方原来的地貌为河道，有淤泥沉积，后被土填没， 但是沉积的淤泥仍在，这种情况不利于施工，尤其对基础建设存在隐性危害。
2 在人类活动中，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复杂、工程性质较差的厚层填土，在我国东南沿海城市较为多见。
3 江浙一带工程施工中经常会碰到场地内纵、横暗浜分布的情况, 并且暗洪的深度较大, 大多达到 3～4 m 的深度。根据以往大量的施工经验,暗洪底部一般均存在有厚约 1.5m 的淤泥,并且上部填土大多夹水回填，土层结构松散，土的物理性能很差,特别是暗浜底部的淤泥层性能更差。

表 5.6.1 暗浜土的类型

4 暗浜对工程结构可能产生以下不利影响：
1） 隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险。
2） 隧道若位于高承压性地下水、复杂岩溶水、断裂构造水中时，主体结构可能存在发生破坏渗漏的风险。
5.6.2 矿山法风险

1 暗浜段地层过于软弱，不宜直接采用矿山法施工，当必须采用时，应先对地层进行加固。
2 当地层加固效果不佳时，易出现渗漏、过大变形或坍塌等风险。

5.6.3 盾构法风险

1 如果在城市轨道交通工程勘察阶段未查明暗浜分布范围、填土厚度及其工程性质，或未对查明的暗浜采取有效的地基处理，将增大盾构进出洞施工过程的风险。
2 在场地堆积荷载大、地表下土层力学性质较差的条件下，盾构机推进过程中存在地面沉陷与破裂、不均匀沉降等风险。
5.6.4 勘察措施

1 应采取收集历史河流图，现场走访调查等方法，进行有针对性的探摸，尽可能减少勘察工作量。调查工作主要了解暗浜的范围、填埋时间、回填物质来源，原河道的疏浚情况，洪底淤泥初步分布规律，并用以指导现场探摸及工作量的合理布置。
2 小螺纹钻是探摸暗洪最常用的手段,可用以探摸暗洪的分布范围,并能直观看到洪底淤泥和填土的分布变化,故应有目的地布设。
3 轻便静力触探及轻型动力触探能连续、直观地反映土体的强度变化与土体的不均匀性，尤其能正确区分洪底淤泥、填土及侵染土的界线。
4 当场地条件受限无法实施钻探和小螺纹钻时，可采用微动探测等物探方法探测暗浜的深度及其横向结构特征。

5.6.5 设计措施

1 设计单位应充分了解暗浜的分布、岩土特性、工程特点及风险。
2 矿山法施工应加强隧道支护、止水设计并对加固体的检测提出具体要求。
3 盾构法施工应根据现场地层条件变化及时调整掘进参数。
4 根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案。
5 设计应加强结构设计，防止不均沉降和变形对结构和运营产生不利影响。

5.6.6 施工措施

1施工单位在进行地质条件核查时，应对暗浜部位的情况进行重点核查。
2当车站出入口、车辆基地等构筑物位于暗浜部位时，可采用换填法将暗浜土挖出,以强度较高的土或水泥换填。
3对暗浜采用加固措施进行加固时，应对加固体的强度、连续性等进行现场检测。
4在暗浜处进行水泥压密注浆加固时，注浆采取自下而上分层注浆方法,控制分层注浆提升速度；注浆时采用间隔跳打法施工,以防互相穿孔而影响施工质量。

5.7 岩性突变

5.7.1 特性与评价

1 岩性突变是指在地下隧道工程开挖断面范围内和开挖延伸方向上，地层岩性突然发生变化，这种岩性突变的特点是不经过任何过渡阶段，直接从一种地层到另一地层。
2 岩性突变一般为在同一个施工流水段内，在隧道掘进方向上，掌子面岩性由硬突变软或由软变硬，或者水文地质条件突变，由无水变为有水。
3 岩性突变一般由构造或者人为改造引起，随机性和不确定性非常强，对施工安全造成很大影响。

图 5.7.1 岩性突变
4 岩性突变对工程结构可能产生以下不利影响：
1） 隧道位于岩性突变地层中，因地层力学性质差异较大、不均匀性突出，隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险。
2） 隧道位于岩性突变交接部位，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 矿山法风险

1 矿山法施工掌子面遇到岩性突变，特别是由基岩突变成松散地层、由原状沉积土突变为松散人工填土等，超前支护措施未及时调整，可能发生隧道围岩变形过大、支护结构失效、隧道坍塌的风险。
2 矿山法施工掌子面由于岩性突变，导致岩性的渗透性发生巨大变化，由原来无水状态突变为有水，或者形成地下水突涌通道，造成涌水涌砂，使得支护结构失效，造成隧道坍塌风险。
5.7.3 盾构法风险

1 盾构机在岩性突变地层中掘进时，当由软岩突变成硬岩时，可能造成掘进困难、发生刀盘磨损严重、刀盘刀具卡死、损坏、斜刀、摔刀、刀具偏磨、盾构机偏移甚至盾构机瘫痪无法正常推进的风险。
2 盾构机在岩性突变地层中掘进时，当由硬岩突变成软岩时，易发生盾构机头下沉、超挖并导致盾构机上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险。
3 若盾构机掘进方向岩性及其强度变化频繁，若预处理措施不当或盾构机切削刀具事先配备不足，存在由于盾构机推进受阻、姿态频动而致前方土体反复、过大扰动导致地层坍陷风险；遇硬质透镜体，盾构机推力猛增或刀盘转速较快可导致刀盘刀具卡死、损坏
甚至盾构机瘫痪而无法正常推进风险。

5.7.4 勘察措施

1 对于人工填土造成的岩性突变，应充分搜集资料，调查地形和地物的变迁，了解场地是否经过人为改造，同时查明填土的来源、堆积年限和堆积方式，查明填土的分布、厚度、物质成分、颗粒级配、均匀性、密实性、压缩性和湿陷性。
2 对于构造引起的岩性突变，应采用钻探、原位测试、物探等相结合的综合手段进行探查。
3 通过现场水文地质试验等手段查明岩性突变含水情况、富水程度、渗透系数等水文参数。
4 对于可能存在岩性突变的地层段，勘察单位应对本段的围岩等级、工程力学性质、稳定性进行综合评价，并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示。
5.7.5 设计措施

1 设计单位在开展工程设计时，应了解岩性突变的特点、空间分布特点和强度特征，必要时可要求补充勘察。
2 设计应根据岩性突变的随机特性，对不同工法在岩性突变地层中施工可能产生的风险和适用性进行专项分析。
3 若岩性突变位于隧道洞身范围，开挖面分布有其他相对软弱地层，为防止拱顶软弱地层坍塌，矿山法施工可设计隧道半断面深孔注浆法对上部软弱地层进行加固。
4 盾构穿越区段岩性突变地层，应根据基岩强度、富水情况等条件针对性设计、选择适宜的盾构机型、刀盘和盾构掘进参数。
5 对岩性突变分布区段，应进行动态设计，根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案。
5.7.6 施工措施

1 对于存在岩性突变矿山法施工段，施工前应进行超前地质预报，对岩性突变情况进行重点核查，并对岩性变化和强度突变及地下水提前采取应对措施。
2 根据岩性突变的特点，做好各种突发状况的应急预案，现场应准备必要的应急物资和设备，在开挖面出现失稳或渗漏征兆时，应及时采取补充加固等措施。
3 盾构施工时严格控制刀具的贯入度、扭矩、转速，降低刀具与硬岩之间的冲击力，减少刀具在碰撞产生的崩裂、脱落、变形等不正常损坏。

4 掘进过程中注意观察盾构机掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化(如速度突然变慢、推力、扭矩突然增大、刀盘振动、眉构机有异响声等)，判断是否碰到岩性突变。

5.8 岩相突变

5.8.1 特性与评价

1 岩相是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合。岩相是随时间的发展和空间条件的改变而变化的。沉积岩的相可分陆相、海相、海陆过渡相三种基本类型。
2 岩相的变化可以从横向和纵向两方面来观察。同一岩层在水平方向的相变反映了，同一时期不同地区的自然地理条件的差异。在垂直岩层剖面方向上的相变则反映了同一地区但不同时间的自然地理环境的改变，而自然地理环境的重大改变则往往是地壳运动的结果。
3 海相沉积的特点：以化学岩、生物化学岩和粘土岩为主，如石灰岩等。离海岸愈远， 碎屑沉积颗粒愈细。在水平方向上岩相变化小，沉积物中含海生生物化石和矿物。
4 陆相沉积的特点：沉积物多以碎屑、粘土和粘土沉积为主，岩石碎屑多具棱角，分选欠佳，在水平方向上岩相变化大，含陆生生物化石。
5 岩相突变使得岩石物理力学性质发生根本变化，对施工安全造成很大影响。

图 5.8.1 岩相突变
3 岩相突变对工程结构可能产生以下不利影响：
1） 隧道位于岩相突变地层中，由于沉积环境不一样，不同岩相的腐蚀性差异较大，对工程的耐久性产生影响。
2） 隧道位于岩相突变交接部位，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 矿山法风险

1 矿山法施工掌子面遇到岩相突变，掌子面物理力学性质发生变化，如支护参数未及时调整，易导致掌子面渗水、坍塌。
2 矿山法施工掌子面由于岩相突变，如地层赋水条件发生较大变化，易造成涌水涌泥， 引发变形或坍塌，隧道周边地面引发沉降，影响周边建（构）筑物安全。
5.8.3 盾构法风险

1 隧道掌子面及隧道顶部围岩位于岩相突变地层中，盾构机掘进过程中，上部软弱地层较容易被刀盘切削进入土舱，但下部坚硬岩层不易被刀盘破碎，易导致盾构上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险。
2 隧道掌子面及隧道底部围岩位于岩相突变地层中，盾构机掘进过程中，若下部为软弱地层，易发生盾构机头下沉、盾构机姿态难以控制、偏离设计线路的风险。
5.8.4 勘察措施

1 岩相与地壳运动的速度和幅度有关，岩相变化大时，说明地壳的升降比较频繁。
2 岩相变化的勘察应采用区域地质调查和现场实测相结合，对沿线的构造历史要充分了解。
3 海相沉积水平向变化小，陆相沉积垂直向变化小，勘察过程中应先确定成因，再根据成因有针对性的布置勘察工作量。
4 通过构造带的位置判定，加强现场的勘探工作，确定岩相突变的位置。

5.8.5 设计措施

1 设计单位在开展工程设计时，应了解岩相突变的特点、空间分布和强度特征，必要时可要求补充勘察。
2 设计应根据岩相突变的随机特性，对不同工法在岩性突变地层中施工可能产生的风险和适用性进行专项分析。
3 由于沉积环境不一样，不同岩相的腐蚀性差异较大，对工程的耐久性产生影响，设计应根据不同的地下环境条件，选择钢筋及混凝土型号。

5.8.6 施工措施

1 施工单位在进行地质条件核查时，应对岩相突变情况进行重点核查。
2 在岩相突变地段进行矿山法施工时，应控制施工进度，对现场岩土层的变化进行地质确认，并加强支护措施。
3 在盾构掘进过程中，注意观察渣土变化并重点关注掘进参数及盾构机掘进的异常情况。

5.9 硬质岩脉

5.9.1 特性与评价

1 硬质脉岩指经常呈脉状产出的火成岩，硬质脉岩一般深度不大，规模较小，其成分常和一定的深成岩相关，以浅色矿物为主要成分的有细晶岩和伟晶岩，以暗色矿物集中呈现的为煌斑岩。主要类型为花岗斑岩和玢岩等。它们在空间分布上常与一定的岩浆岩体有密切关系，并产于岩体内或岩体周围的围岩中，少数也可远离岩体分布。
2 硬质岩脉的岩石强度显著高于周围岩层。
3 硬质岩脉在花岗岩分布地区比较常见。

图 5.9.1 硬质岩脉
4 硬质岩脉对工程结构可能产生以下不利影响：
1） 隧道位于硬质岩脉与软地层过渡带，因地层力学性质差异较大、不均匀性突出，隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险。
2） 岩脉附近可能是地下水的通道。

5.9.2 矿山法风险

1 矿山法施工，如遇硬质岩脉，岩土施工等级显著增高，开挖困难。
2 采用爆破法洞内破除硬质岩脉时，隧道上部相对软弱地层受扰动极易产生初支破坏、拱顶坍塌、地下水倒灌风险。
3 硬质岩脉形成地下水连通通道，造成涌水涌泥，引发变形或坍塌，隧道周边地面引发沉降，影响周边建（构）筑物安全。
5.9.3 盾构法风险

1 盾构施工遇到硬质岩脉时，滚刀很难产生足够的反力将硬质岩脉破碎，导致盾构机卡死，掘进受阻。
2 由于硬质岩脉与周围岩层力学性质差异大，且分布不稳定，盾构姿态控制困难，容易发生盾构机掘进方向偏离预定轴线情况。
5.9.4 勘察措施

1 应采用物探、钻探等相结合的综合手段进行探查。
2 针对硬质岩脉区域，应加密勘探点，探明基岩岩脉的走向和产状，加密取样进行单轴抗压强度试验和岩矿鉴定，以准确查明硬质岩脉的分布、强度和矿物成分。
3 勘察成果中应对硬质岩脉的分布范围、强度指标、围岩等级及稳定性、富水状况进行综合评价，并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示。
5.9.5 设计措施

1 设计单位在开展工程设计时，应了解硬质岩脉的空间分布特点和强度特征，必要时可进行补充勘察。
2 设计应根据硬质岩脉的特性，当采用洞内爆破、地面钻孔爆破、人工挖孔桩破碎等方法处理硬质岩脉时，应进行专项设计。
3 盾构穿越区段有硬质岩脉分布时，应根据基岩强度、富水情况等条件针对性设计、选择适宜的盾构机型、刀盘和盾构掘进参数。
4 在硬质岩脉地层中掘进，当盾构施工需要带压开仓时，应进行专项设计，提前采取措施加固地层。
5 在硬质岩脉分布区段，应进行动态设计，根据施工过程中揭示的地质情况及时调整设

计方案。

5.9.6 施工措施

1 在硬质岩脉分布地段，施工单位在进行地质条件核查时，应对硬质岩脉情况进行重点核查。施工过程中应采用超前地质预报，分析预测掌子面前方硬质岩脉分布情况，对硬质岩脉风化程度和强度及其变化采取应对措施。
2 现场应准备必要的应急物资和设备，在开挖面出现失稳或渗漏征兆时，应及时采取补充加固等措施。
3 盾构施工时严格控制刀具的贯入度、扭矩、转速，降低刀具与硬岩之间的冲击力，减少刀具在碰撞产生的崩裂、脱落、变形等不正常损坏。
4 掘进过程中注意实时观察盾构机掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化。
5 在硬质岩脉地层中施工，刀具(包括刀盘)磨损和破损严重，对刀具和刀盘应勤检查。

5.10 地貌突变

5.10.1 特性与评价

1 受内、外营力地质作用或人为作用影响，造成了地表起伏、地壳表层物质不断风化、剥蚀、搬运和堆积，从而形成了现代地面的各种差异较大的地貌形态，从一种地貌跨入另一种地貌的过渡地段称为地貌突变。

图 5.10.1 地貌突变
2 地貌突变主要表现于山地、平原、河谷等两个或多个地貌形态交界处，常伴有岩性突变、水文地质条件突变等。
3 隧道位于地貌突变过渡带，因上履土层压力差异较大，且地质力学性质差异和不均匀性突出，隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险。

5.10.2 矿山法风险

1 地貌突变处水文地质条件差异较大，受大气降水影响较为显著，交界面处可能造成地表水和地下水汇集，若地下水控制不利，可能发生隧道渗漏、涌水、涌砂的风险。
2 地貌突变必然导致上覆土层压力突变，若超前支护措施未及时调整，可能发生隧道围岩变形过大、支护结构失效、隧道坍塌的风险。
3 采用爆破法施工时，隧道上部地貌突变过渡带相对松散软弱土层受扰动极易产生初支破坏、拱顶坍塌、地下水倒灌的风险。
5.10.3 盾构法风险

1 地貌突变过渡带，盾构若由相对软弱地层向山体等较硬地层掘进时，可能造成掘进困难、发生刀盘刀具磨损严重、卡死、损坏、偏磨、盾构机偏移甚至盾构机瘫痪无法正常推进的风险。
2 盾构机由较硬地层向软地层掘进时，易发生盾构机栽头、超挖并导致盾构机上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险。
3 地貌突变过渡带隧道上部若存在富水地层，盾构机掘进可能导致围岩变形失稳，可能发生隧道顶部水涌入隧道、淹没盾构机、地面塌陷的风险。
5.10.4 勘察措施

1 应采用地质调查、构造分析、钻探、原位测试、物探等相结合的综合手段进行探查。
2 针对地貌突变过渡带，应加密勘探点，探明基岩地貌突变过渡带界线、深度和富水情况。
3 应分析大气降雨对地貌突变过渡带地下水的补给及影响。
4 为更准确掌握地貌的分布情况，可在施工阶段进行动态勘察，必要时进行补充勘察或专项勘察。
5.10.5 设计措施

1 设计单位在开展工程设计时，应了解地貌突变的空间分布特点、地层条件变化、地下水赋存状态和动态变化等，必要时可要求补充勘察。
2 设计应根据地貌突变上覆土层及其富水情况，对不同工法在地貌突变中施工可能产生的风险和适用性进行专项分析。

3 矿山法施工时应对地貌突变过渡带的围岩加固或地下（表）水控制措施进行专项设计。
4 地貌突变过渡带内采用洞内爆破时，应进行专项设计。
5 盾构穿越地貌突变过渡带时，应根据工程地质、水文地质等条件针对性设计、选择适宜的盾构机型、刀盘和盾构掘进参数。
6 隧道穿越地貌突变过渡带时，矿山法施工应加强隧道支护、止水设计，盾构法施工应及时调整掘进参数。
7 对地貌突变过渡带应进行动态设计，根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案。
5.10.6 施工措施

1 对于地貌突变地段的隧道施工前应进行超前地质预报，并对围岩等级进行现场确认。
2 矿山法施工时，应采用小导管注浆、管棚、止水帷幕和降水等措施进行地下水控制。
3 矿山法施工时，应对影响隧道稳定性的上覆不良地层尤其是富水砂层提前进行加固， 必要时可采用物探等方法对加固效果进行检测。
4 现场应准备必要的应急物资和设备，在开挖面出现失稳或渗漏征兆时，应及时采取补充加固等措施。
5 盾构掘进过程中注意观察盾构机的异常情况以及掘进参数的异常变化(如速度突然变慢、推力、扭矩突然增大、刀盘振动、眉构机有异响声等)，判断是否进入地貌突变过渡带，掘进过程中随时监测刀具和刀盘的受力状态。