呂慶海

摘 要：高速公路建設(shè)對于國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的作用，高速公路具有交通量大、路面質(zhì)量好等優(yōu)點，是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。本文結(jié)合某高速公路隧道施工的具體情況，就復(fù)雜地質(zhì)條件下，隧道施工的工藝技術(shù)進(jìn)行探究討論，僅為類似工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件；隧道施工；施工技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.115

受線形限制，高速公路隧道施工時隧道地質(zhì)條件復(fù)雜多變，且隧道斷面面積較大，施工時工序比較多，可能會影響到圍巖的穩(wěn)定性，難以控制其變形程度，為工程埋下安全隱患，復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工一直以來都是高速公路施工的重難點問題之一。

1 工程概況

某省際高速公路中間有一段路段不良地質(zhì)現(xiàn)象比較集中，工程規(guī)劃過程中，該路段中設(shè)計了一段分離式隧道。其中左洞長度為1750m，右洞長度為1765m，隧道區(qū)地下水主要來源于上部殘坡積土層中孔隙潛水和峽部基巖裂隙水，主要補給形式是地表水側(cè)向補給以及大氣降水垂向補給。洞身圍巖的完整性比較差，裂隙較發(fā)育，通過水位恢復(fù)觀測試驗、注水試驗以及簡易抽水試驗發(fā)現(xiàn)，巖性透水性比較好，巖層富水性較強，滲透系數(shù)在0.01～0.35m/d左右，洞身開挖時，構(gòu)造破碎帶地下水富集地段容易出現(xiàn)涌水、滲漏的現(xiàn)象。

本次隧道施工過程中存在的許多不穩(wěn)定風(fēng)險因素，比如低瓦斯、富水、粉砂巖等，這都為具體的工程施工帶來了較大的困難。隧道地處低山丘陵地貌，需要穿越東西向低山區(qū)，地形起伏比較大，山口狹窄，但進(jìn)口段地形又相對而言比較平緩，山坡坡度在15°～25°之間，隧道區(qū)上部薄薄覆蓋著一層殘坡積粘性土，下部巖層主要是二疊系童子巖組煤系地層，巖性以砂巖、粉砂巖及炭質(zhì)泥巖為主，局部夾由較薄的煤層煤線，整體上圍巖的完整性比較差。

2 隧道信息化施工綜合技術(shù)研究應(yīng)用

（1）隧道軟弱圍巖超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控測量技術(shù)研究。隧道超前地質(zhì)預(yù)報需要根據(jù)隧道施工具體的地質(zhì)情況等進(jìn)行選擇。洞口段Ⅳ、Ⅴ級圍巖可以利用紅外探水技術(shù)以及地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報；富水隧道施工中，除了要采用紅外探水預(yù)報手段之外，還需要利用超前地質(zhì)鉆機進(jìn)行探水試驗，輔助測量。隧道中間段落的地質(zhì)預(yù)報可以利用TGP輔助以紅外探水技術(shù)；其它普通路段的施工，只需要安排專業(yè)的具有地質(zhì)工作經(jīng)驗的工程師采用地質(zhì)編錄的方法即可完成圍巖預(yù)測工作。

超前地質(zhì)預(yù)報主要有長期超前地質(zhì)預(yù)報、短期超前地質(zhì)預(yù)報、中期超前地質(zhì)預(yù)報以及臨兆預(yù)報四種技術(shù)手段。其中長期超前地質(zhì)預(yù)報指的是通過對隧道進(jìn)行宏觀的超前地質(zhì)預(yù)報，通過地質(zhì)投射法、地質(zhì)綜合分析法等技術(shù)手段找出隧道施工過程中的所有疑難點，分析不良地質(zhì)及重點地段作用類型及分布流程，為后期的施工提供依據(jù)。中期超前地質(zhì)預(yù)報指的是對隧道掌子面前方30～200m范圍內(nèi)的隧道地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)報，主要的作用是進(jìn)一步確認(rèn)超前地質(zhì)預(yù)報中得出的重點路段的情況。短期超前地質(zhì)預(yù)報則是對30m范圍內(nèi)的隧道情況進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，能夠有效地提高超前地質(zhì)預(yù)報的準(zhǔn)確率，常見的短期超前地質(zhì)預(yù)報方法主要有水平鉆探法、地質(zhì)法、物探法幾種。一般情況下地質(zhì)災(zāi)害前都會有一定的預(yù)兆，相關(guān)工程施工人員在具體的作業(yè)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)巖層破碎帶、煤系巖層有害氣體或者其它地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)兆反映時要能夠及時的做出臨兆預(yù)報，盡可能減少因地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失，保證施工人員的安全。

隧道開挖及支護(hù)工程完成之后，需要及時的采集隧道水平收斂設(shè)上下兩斷面的相關(guān)數(shù)據(jù)，一般需要在支護(hù)完成后24h內(nèi)采用水平收斂儀完成原始數(shù)據(jù)的采集工作，獲得原始數(shù)據(jù)后，進(jìn)行初始讀數(shù)。為了提高監(jiān)測的精度，可以利用水平基線監(jiān)測的方法，做好溫度修正工作，同時要能夠按照監(jiān)測頻率定期觀測分析數(shù)據(jù)。拱頂沉降主要利用測桿、水準(zhǔn)尺、水準(zhǔn)儀等工具，斷面隧道確定監(jiān)測，開挖或者初噴后24H內(nèi)，在隧道拱頂部埋設(shè)一個測樁即可。監(jiān)測時采用水準(zhǔn)抄平方法，洞內(nèi)及洞外都需要設(shè)置基準(zhǔn)點，為了有效的提高監(jiān)測的精度，可以輔助以冗余觀測方法，計算時采用二次回歸曲線參數(shù)進(jìn)行。

通過對隧道的F03、F04、F05進(jìn)行斷層監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)03斷層沒有斷層及富水現(xiàn)象，但與地址縱斷圖相比，F(xiàn)03斷層位置稍稍滯后了約50m左右，施工過程中為了盡量減少工程損失，可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整實時支護(hù)參數(shù)。預(yù)報顯示，F(xiàn)04斷層圍巖主要是中風(fēng)化粉碎巖，強度較低，不夠穩(wěn)定，但不會出現(xiàn)突水的現(xiàn)象，因此實際施工時為了節(jié)約建設(shè)資金，該段可以采用超前小導(dǎo)管注漿工藝。

隧道工程施工過程中，超前地質(zhì)預(yù)報及收斂觀測必不可少，隨著相關(guān)技術(shù)的研究發(fā)展，超前地質(zhì)預(yù)測的準(zhǔn)確度明顯提升，為技術(shù)人員的支護(hù)施工奠定了良好的基礎(chǔ)，為保證不良地質(zhì)路段的施工安全做出了重要的貢獻(xiàn)。

（2）隧道富水、炭質(zhì)泥巖施工技術(shù)研究。粉砂巖及巖質(zhì)泥巖技術(shù)。無水洞段及富水洞段粉砂巖及巖質(zhì)泥巖處理方法存在較大的區(qū)別。無水洞段施工時，現(xiàn)場施工人員要首先對圍巖的完整性以及巖石的堅固程度進(jìn)行勘測分析，然后進(jìn)行爆破施工。一般情況下，無水洞段圍巖爆破主要采用光面爆破工藝，光爆眼通常小于45cm，抵抗線長度一般是周邊眼間距的1～1.2倍，光面爆破可以選用毫秒雷管電力起爆手段。富水洞段施工情況相對比較復(fù)雜，施工之前，現(xiàn)場工作人員要做好超前規(guī)劃工作，確保隧道施工過程中不會因為突水、涌水等突發(fā)情況使得地質(zhì)條件惡化加劇。該樁號地段施工之前，有關(guān)人員要能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)計的最大涌水量做好動態(tài)水量監(jiān)測工作，同時制作量水堰，開挖積水井，避免地下水大量聚集，浸泡圍巖段拱腳。富水段軟弱圍巖采用雙液帷幕注漿施工工藝、臺階法施工技術(shù)、機械開挖方式。隧道開挖支護(hù)完成之后，施工人員要能夠根據(jù)拱頂沉降監(jiān)測以及水平收斂監(jiān)測結(jié)果，分析圍巖穩(wěn)定后是否需要采取仰拱及二次鋼筋混凝土襯砌。

隧道變形控制技術(shù)。本段施工隧道存在粉質(zhì)砂巖及炭質(zhì)泥巖，遇水后，圍巖很容易出現(xiàn)膨脹、軟化的問題，導(dǎo)致圍巖強度降低，如果初期支護(hù)出現(xiàn)明顯的變形或者隧道水平收斂超過2mm/d時，需要結(jié)合隧道變形的實際情況選擇恰當(dāng)?shù)目刂谱冃畏椒?，以免隧道出現(xiàn)掉拱、塌方等安全事故。隧道局部變形時，可以利用化學(xué)藥卷錨桿及鋼筋網(wǎng)，在變形出補噴混凝土，限制圍巖變形進(jìn)一步擴張。隧道出現(xiàn)偏幫，導(dǎo)致拱腰出現(xiàn)V字形塌腔或者巖體順層滑動時，可以在穩(wěn)定圍巖周圍打化學(xué)藥卷錨桿，并按照塌腔的范圍掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，將鋼筋網(wǎng)與錨桿焊接起來，最后噴射設(shè)計同級混凝土，從而限制圍巖進(jìn)一步變形。隧道出現(xiàn)明顯的變形之后，要加強收斂觀測及拱頂沉降觀測，每天的觀測頻率不能少于2～3次，做好數(shù)據(jù)的記錄整理分析工作，為后期塌方、偏幫、掉拱的治理工作提供依據(jù)。

富水帶施工。富水帶施工時，現(xiàn)場施工人員需要結(jié)合具體的工程概況合理選擇施工方法。隧道出現(xiàn)滲水、滴水等不良現(xiàn)象時，粉砂巖、炭質(zhì)泥巖被軟化，強度可能會有所下降，隧道開挖之后，施工人員要能夠利用噴射混凝土、錨桿及掛網(wǎng)支護(hù)的方法，將圍巖封閉，從而有效的減緩圍巖風(fēng)化的速度。除此之外，現(xiàn)場施工人員還需要做好后期圍巖觀測工作，要能夠根據(jù)具體的觀測結(jié)果決定是否進(jìn)行二次鋼筋混凝土施工；隧道開挖之后，如果存在明顯的散狀水流，初噴混凝土之前，現(xiàn)場施工人員要能夠利用防水板進(jìn)行集中引水，然后采用HPDE管將水流引排到排水溝內(nèi)，如果存在集中水流，初噴混凝土之前，需要在出現(xiàn)點位置設(shè)置一道彈簧排水管，并將其與原設(shè)計中的縱向排水管連接起來。

3 結(jié)束語

本次高速公路隧道施工技術(shù)難度較高，施工過程中存在著許多潛在的隱患，本文主要就實際的隧道施工過程中隧道軟弱圍巖超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控測量技術(shù)以及隧道富水、炭質(zhì)泥巖施工技術(shù)進(jìn)行了研究分析。實際上，該段路段隧道施工中，下部巖層主要是二疊系童子巖組煤系地層，局部夾由較薄的煤層煤線，因此施工過程中還需要采用隧道瓦斯控制技術(shù)，就隧道內(nèi)部瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測控制，做好施工通風(fēng)以及煤層防突處理，對裝載機、挖掘機、混凝土攪拌車等有關(guān)機械進(jìn)行防爆性能改裝，受篇幅所限，本文不能一一詳述，謹(jǐn)在此簡單歸納，希望能夠?qū)︻愃乒こ淌┕び兴鶐椭?/p>

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