復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工技術(shù)

宋慶毅

摘要：隨著社會的發(fā)展，公路隧道建設(shè)越來越受到重視。就目前的情況來看，在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行的隧道施工工程，要根據(jù)地質(zhì)要求選擇合適的施工技術(shù)，相關(guān)人員要嚴(yán)格按照隧道施工要求靈活運(yùn)用施工技術(shù)，從多方面、多層次的分析復(fù)雜地質(zhì)因素，以此來提高隧道施工的質(zhì)量和施工安全性，實(shí)現(xiàn)完善我國的交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展目標(biāo)?；诖吮疚姆治隽藦?fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工技術(shù)。

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

1、公路隧道施工技術(shù)概述

隨著社會的不斷發(fā)展，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，對公路隧道施工提出了較高的要求。就目前的情況來看，公路隧道施工中會遇到巖溶、軟弱破碎帶、高地溫、放射性氣體、特殊巖層等特殊的地質(zhì)條件，這些條件都會直接影響公路隧道的施工，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要采取有效的措施進(jìn)行優(yōu)化控制，從而能夠有效的確保公路隧道的質(zhì)量。

2、復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工技術(shù)

2.1地質(zhì)勘測

復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境會對隧道施工質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此做好地質(zhì)勘測工作極為必要。一般情況下，公路隧道的地質(zhì)勘測由設(shè)計(jì)單位專業(yè)人員負(fù)責(zé)，主要從以下幾方面開展地質(zhì)勘測工作：首先，根據(jù)中國地貌圖對當(dāng)?shù)氐氖┕さ刭|(zhì)進(jìn)行預(yù)測，并著重分析可能出現(xiàn)的相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害或意外事故，事先準(zhǔn)備測量儀器，制定簡略方案，對當(dāng)?shù)厮淼澜ㄔO(shè)的實(shí)際情況進(jìn)行可行性分析；其次根據(jù)區(qū)域地形地貌進(jìn)行地質(zhì)探孔布置并打設(shè)地質(zhì)探孔，通過直觀的地質(zhì)探孔芯樣進(jìn)行判斷隧道線形范圍內(nèi)地質(zhì)狀況；最后根據(jù)綜合分析，先確定隧道施工范圍內(nèi)的破碎帶、巖溶、涌水量、軟弱圍巖等不良地質(zhì)范圍，確定隧道涌水量，而后綜合確定隧道里程范圍內(nèi)的圍巖級別，形成設(shè)計(jì)地質(zhì)資料。

2.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

2.2.1斷層破碎帶及巖石接觸帶預(yù)報(bào)。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查與地質(zhì)素描，確定斷層破碎帶的大致范圍，以公里作為里程單位。實(shí)際上，隧道施工中，很多斷層破碎帶隱于地表下，因此其實(shí)際數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于預(yù)期，所以在實(shí)際隧道施工中，要輔助于TSP和時(shí)域瞬變電磁法，依據(jù)預(yù)報(bào)內(nèi)容，來觀察掌子面前方圍巖的強(qiáng)度、完整性、富水性以及形態(tài)變化，判斷隧道施工中可能出現(xiàn)斷層的位置，應(yīng)用超前鉆孔法進(jìn)行猜想驗(yàn)證，若符合則要依據(jù)斷裂詳情制定處理措施。

2.2.2巖溶預(yù)報(bào)。巖溶預(yù)報(bào)方法與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法一致。

①以國家已有本地區(qū)的地質(zhì)和工程地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，然后輔助于工程地質(zhì)補(bǔ)充調(diào)繪，將隧道施工地帶的地質(zhì)條件、水文條件進(jìn)行歸納整理，在此基礎(chǔ)上判斷該區(qū)域巖溶發(fā)育的規(guī)律，從而開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。

在巖溶地質(zhì)的預(yù)報(bào)上，還可以根據(jù)褶皺、斷層破碎帶、節(jié)理密集帶、可溶巖與非可溶巖接觸帶、陡傾角可溶性巖、質(zhì)純層厚可溶性巖層等位置與形狀，應(yīng)用地表與地下相關(guān)性進(jìn)行分析，判斷山體中溶洞、暗河的具體位置。②根據(jù)該區(qū)域的地質(zhì)條件，應(yīng)用彈性波反射法完成區(qū)域的長、中長距離探測，根據(jù)探測數(shù)據(jù)分析巖層斷裂帶的位置、規(guī)模，以及巖溶層的基本形態(tài)；其次，在定性探測巖溶水的預(yù)報(bào)上，可以應(yīng)用時(shí)域瞬變電磁探測、紅外探測方法進(jìn)行探測工作；最后，在巖溶詳情的探測上，可以利用地質(zhì)雷達(dá)完成短距離的地質(zhì)勘測。

2.2.3涌水、突泥預(yù)報(bào)。以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，結(jié)合超前鉆孔法和多種物探手段綜合分析預(yù)報(bào)隧道施工地段的涌水、突泥情況，主要預(yù)報(bào)其位置、規(guī)模、物質(zhì)組成、水量、水壓以及危害程度；根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果在可能發(fā)生涌水、突泥的地段進(jìn)行超前鉆探，設(shè)置防突裝置，降低地質(zhì)事故的發(fā)生率，提高隧道施工的安全性。

2.3施工技術(shù)

2.3.1淺埋偏壓隧道施工技術(shù)

淺埋偏壓地質(zhì)是復(fù)雜地質(zhì)中常見的一種，在淺埋偏壓地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道施工時(shí)，要采取有效的技術(shù)手段和措施，以改善淺埋偏壓對施工過程到來的不利影響。

淺埋軟土隧道初期支護(hù)施工中長、大鎖腳鋼管技術(shù)是一種抑制初支下沉變形的加強(qiáng)技術(shù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場圍巖情況、初支變形情況對鋼管直徑、長度、數(shù)量、施作時(shí)機(jī)等技術(shù)參數(shù)及時(shí)調(diào)整。實(shí)踐過程中要用到潛孔鉆機(jī)進(jìn)行成孔、安裝作業(yè)，考慮到潛孔鉆機(jī)使用成本，當(dāng)淺埋軟弱圍巖需加強(qiáng)段落長度越長時(shí)經(jīng)濟(jì)效益越可觀。當(dāng)然，該項(xiàng)技術(shù)在其他類似的不良地質(zhì)條件下，也可考慮作為一項(xiàng)常規(guī)的洞身初支加強(qiáng)技術(shù)。

軟弱圍巖施工需高度重視初支各項(xiàng)工序施工質(zhì)量，為提高施工效率，中、下臺初支施工時(shí)可根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)情況合理調(diào)整鎖腳鋼管的施作時(shí)間，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示變形可控且初支變形量富余較大時(shí)，鎖腳鋼管施工可略滯后初支施工，劃分段落集中進(jìn)行施作。

通過設(shè)置縱向工字鋼托梁加強(qiáng)初支的整體連接并對下設(shè)的鋼管鎖腳起到鎖定作用，長、大鎖腳鋼管與常規(guī)的鋼管鎖腳相比，極大地增加了鎖腳對初支下沉變形的抵抗力。在淺埋軟弱圍巖進(jìn)洞施工中，采用較常規(guī)的三臺階預(yù)留核心土法，輔以打設(shè)較大鋼管鎖腳和設(shè)置工字鋼托梁控制初支變形，與傳統(tǒng)的“CD”法或“CRD”法相比，其工藝簡單、質(zhì)量可控、成本低廉、進(jìn)度快速。

2.2.2軟弱圍巖隧道施工技術(shù)

軟弱圍巖隧道通常是指隧道施工區(qū)段上存在部分巖石，這部分巖石在公路隧道施工過程中，可以作為隧道主體的一部分，并且能夠?qū)匪淼榔鸬揭欢ǖ闹С肿饔茫谝欢ǔ潭壬咸岣吡斯匪淼赖姆€(wěn)定性，延長其使用壽命。但是，軟弱圍巖不屬于人工施工的范疇，對其缺乏針對性的控制，如果軟弱圍巖的部分特性發(fā)生了一定程度的改變，將會對公路隧道施工的進(jìn)度和質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此，在進(jìn)行公路隧道施工技術(shù)使用過程中，要根據(jù)隧道的具體施工要求及地質(zhì)條件，來對其圍巖隧道的荷載量給予準(zhǔn)確的確定，從而確保隧道的荷載量可以更好的滿足隧道結(jié)構(gòu)的合理范圍，同時(shí)還需要對隧道工程的襯砌結(jié)構(gòu)作出科學(xué)、合理的分析，對其襯砌的種類與尺寸給予全方位的了解和掌握，以更好的確定勞動定額和圍巖隧道的消耗標(biāo)準(zhǔn)。總之，目前地質(zhì)判別技術(shù)作為軟弱圍巖隧道施工來說具有十分重要的意義，只有不斷提高其技術(shù)水平和應(yīng)用水平，才可以更好的滿足公路隧道施工要求，并構(gòu)建一套完整、完備、完善的軟弱圍巖隧道施工技術(shù)體系，以更好的提高其施工進(jìn)度和質(zhì)量。

2.2.3預(yù)加固處理技術(shù)

加固處理技術(shù)包括洞內(nèi)加固和洞外加固，兩種加固技術(shù)的要求以及具體施工都存在較大的不同。預(yù)加固處理一般采用注漿進(jìn)行加固，在實(shí)際施工中，要確定合適的加固處理方案。

在隧道挖掘中，可以實(shí)施地表注漿加固暗挖方案，可以對地質(zhì)較軟或者是上體破壞嚴(yán)重的隧道地表進(jìn)行注漿固結(jié)，爾后進(jìn)行隧道暗挖，這種預(yù)加固化處理方式可以提高隧道外圍的自身承載力，改善巖體的物理性質(zhì)，提高開挖的安全性，并且也可以防止地表水滲透到軟圍巖中，提高施工的安全性。

注漿加固處理包括鋼管樁注漿以及帷幕注漿等注漿方式，每一種注漿的時(shí)間、注漿順序等都存在差異，在注漿過程中要關(guān)注注漿要點(diǎn)，及時(shí)做好注漿準(zhǔn)備工作。

注漿需要設(shè)計(jì)注漿孔，注漿操作的過程中要嚴(yán)格按照操作工藝要求進(jìn)行注漿，確保各種物質(zhì)=1：1：2：0.02）的比例正常，提高注漿質(zhì)量，縮短注漿時(shí)間。

3、復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工技術(shù)管理

3.1材料選擇

（1）是中應(yīng)注意材料的大小和規(guī)格，要均勻合理。一般情況，材料均勻系數(shù)要合理。（2）在施工之前，首先要檢驗(yàn)材料是否適用。這是因?yàn)橐恍┨盍媳旧砭哂形匦?，隨時(shí)間增加，填料本身會產(chǎn)生風(fēng)化，或自身水分含量增加，材料自身承載力下降，進(jìn)而影響穩(wěn)定性。（3）現(xiàn)場施工管理。科學(xué)合理的現(xiàn)場施工管理，可以使技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有的作用。這就要求管理人員做好施工過程中的現(xiàn)場管理，要求技術(shù)人員注重地質(zhì)勘查的情況，科學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)的施工，保證施工質(zhì)量。

3.2加強(qiáng)施工人員的審查

對于各類施工技術(shù)手段在公路橋洞隧道工程項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用來看，其都需要具體的施工操作人員進(jìn)行落實(shí)，進(jìn)而也就需要加強(qiáng)對于施工人員的審查和控制，促使其能夠滿足于施工技術(shù)手段的相應(yīng)需求，能夠保障施工技術(shù)手段的應(yīng)用體現(xiàn)出較為理想的可靠性效果，提升其落實(shí)精確性。這也就需要在施工人員入場時(shí)，加強(qiáng)資質(zhì)審查力度，保障相應(yīng)的施工人員能夠具備較強(qiáng)素質(zhì)和能力，杜絕濫竽充數(shù)問題的出現(xiàn)。

總之，在進(jìn)行公路建設(shè)過程中，一些先進(jìn)的公路隧道施工技術(shù)起到了不可替代的作用，其可以有效的克服復(fù)雜的地質(zhì)條件，從而確保隧道工程建設(shè)的順利進(jìn)行，保證了施工人員和后續(xù)隧道使用的安全，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對其的研究非常有必要。