在建的瑞金至赣州高速公路全长117.12Km,该公路有.52%的路段是经过不良地质地区,施工难度很大。桥隧比例达到24.31%,是江西省己建和在建高速公路项目中最高。钟公隧道是江西省在建高速公路第二长隧道,它处与赣中南低山丘陵区,穿过四条断层破碎带,围岩破碎,节理发育,隧道区水文地质条件较差,总体施工难度很大。特别是穿越煤层段的地质条件尤为复杂,其岩性非常松软,地下水发育,瓦斯的存在,还有小煤窑踩空区的影响,势必给施工造成巨大困难。因此,有必要对钟公隧道穿煤段的地质灾害和旌工技术进行研究。　　 针对瑞金至赣州高速公路钟公隧道穿煤段的工程特点,结合地质构造,软弱煤层的物理力学性质、地应力和大变形等特点,采用室内外的试验,现场的监控量测,围岩大变形的理论知识,数值模拟等研究方法,分析了钟公隧道穿煤段分析围岩的大变形机理和规律;利用现代隧道施工理论,对钟公隧道穿煤段进行施工方法、施工工艺和施工管理等方面进行研究。主要工作包括:　　 1.通过对室内实验资料和勘察资料的分析研究,确认钟公隧道穿煤段围岩是软弱煤岩。它的性质有:抗拉强度、抗压强度及抗剪能力低,遇水形成流体:此外,该软弱煤岩还具有易扰动的特征。　　 2.在钟公隧道穿煤段前期施工中,围岩大变形出现多次,研究结果显示它有以下特征:(1)变形量大:钟公隧道穿煤段拱项下沉量最小为32.83cm,最大为125.44cm,隧道衬砌破坏严重。(2)变形速率高:钟公隧道穿煤段收敛速率最大为137mm/d,最小为40mm/d。在隧道锚喷支护后,隧道的收敛速率仍可达到16m/d,且收敛速率降低不大。(3)变形持续时间长:由于软弱煤层有低强度和流变性的特点,在钟公隧道穿煤段掘进后,围岩应力重分布持续时间长,最长达到40天,导致钟公隧道穿煤段变形持续时间很长;且施工的扰动对隧道的变形有很大的影响,如在仰拱施工时,由于对围岩产生了重复扰动,导致了变形速率的增大。(4)破坏程度不同:从隧道周边破坏程度来看,不同部位变形破坏的程度是不同,它是由于软弱煤层的各向异性和地应力大小及方向的不同而导致的。因为地应力的大小和方向不同,对支护结构产生的荷载效应不同,从而导致荷载效应大的部位破坏程度大,反之,破坏程度小。(5)破坏现象:钟公隧道穿煤段在施工过程中,从现场调查发现,隧道围岩的破坏主要体现在围岩大变形和塌方两个方面。在地下水丰富的地段,隧道围岩出现塌方破坏现象;在地下水相对贫乏的地段,隧道围岩出现大变形破坏现象。　　 3.利用弹塑性理论对钟公隧道穿煤段软弱煤岩进行研究,研究结果是隧道开挖后,软弱煤层围岩在地应力的作用下,是一个连续变形过程;应力是一个不断增加的过程。软弱煤层围岩的晟终应力状态和应力变化时间决定其自身的受力特点与变形形式。　　 4.通过对地应力的现场测试和研究,发现钟公隧道穿煤区段围岩处于中地应力状态,它是导致围岩大变形的原因之一。　　 5.针对钟公隧道穿煤段复杂性地质条件引起的围岩大变形,运用专业知以分析了钟公隧道穿煤段围岩大变形的机理,分析结果是:导致大变形发生的因素主要有围岩岩性、地应力、岩体结构和地下水等;其中围岩岩性是起主要作用的因素。　　 6.运用力学知识,结合钟公隧道穿煤区段的工程特点,建立了受力计算模型:利用有限差分程序FLAC3D软件对钟公隧道穿煤区段进行了计算,计算结果与实际情况吻合较好,表明所建立的计算模型是正确的。　　 7.对钟公隧道穿煤区段模拟分析,得出如下结论:　　 ①在不支护的条件下,钟公隧道顶板沉降和水平收敛都十分严重,拱顶位移最大0.494m,拱底最大位移0.101m,岩壁水平位移0.300m,在拱腰和拱底出现拉应力集中;拱顶部位塑性区高度大。在这种情况下,如果不施作初期支护,隧道将不可避免的出现大变形或垮塌现象。　　 ②经过对钟公隧道初期支护混凝土结构(喷射厚度分别为25cm和45cm)的计算,计算结果显示;对隧道采用钢筋网喷射混凝土加固后,沉降量和收敛量都明显减小,喷射混凝土有效的抑制围岩变形,对围岩应力状态有改善作用,但增加初期支护混凝土的厚度,对围岩变形控制作用不明显。　　 ③在锚杆直径和间距相同的情况下,分别计算了4米锚杆和6米锚杆加固时的应力和围岩的变化情况,计算结果显示此时围岩的位移量和不支护的位移量比较起来没有明显减小,变形量较大,还是难以稳定。加长锚杆对围岩的变形控制和应力改善效果不明显。　　 ④在施做刚拱架后,计算结果显示:围岩变形量减小.大变形现象得到一定控制;拱顶和拱底拉产生了应力集中,最大为0.66Mpa,拱顶和仰拱容易出现拉裂破坏。　　 ⑤在采用联合支护后,计算结果显示:围岩变形量减小,大变形现象得到很好的控制。拱顶最大位移0.02m,拱底位移0.005m,水平位移0.01～0.012m。拱顶和拱底拉应力集中,最大为0.16Mpa。位移量比前面几种单一的支护方式要小的多,且应力分布合理,是最佳的支护方式。　　 8.针对钟公隧道穿煤区段施工难的特点,提出了隧道集成施工技术的概念,建立了隧道集成施工技术的体系。将它应用到实际工程中,取得了很好的效果。　　 9.依据钟公隧道穿煤区段施工出现的大变形、落块和塌方等现象,而造成无法施工的问题,提出了一种新的施工方法——改进三台阶七步法,经过现场应用,解决了无法施工的问题,使隧道能正常施工,表明该方法具有推广应用价值。　　 10.为了控制钟公隧道混凝土工程的质量,把可靠度理论用于钟公隧道混凝土工程中。可靠性理念在隧道混凝土施工应用的结果可知.它能有效提高隧道施工的混凝土质量。从而提高了隧道混凝土工程施工的管理水平,可以在今后的隧道工程中加以推广应用。