軟弱圍巖地質(zhì)山區(qū)高速公路隧道施工難點(diǎn)分析

趙勝祥

摘 ? 要：軟弱圍巖地質(zhì)山區(qū)地形地質(zhì)復(fù)雜，在這個(gè)區(qū)域建設(shè)高速公路的隧道施工，往往會(huì)面臨諸多困難，另一方面，施工過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)多種影響到整體施工質(zhì)量的不良因素，因此需要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)和控制。本文重點(diǎn)分析了軟弱圍巖地質(zhì)山區(qū)高速公路隧道工程施工難點(diǎn)，并結(jié)合具體案例提出優(yōu)化隧道施工工藝的方法和措施。

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖 ?高速公路 ?隧道工程 ?施工難點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U45 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（a）-0048-02

1 ?工程概況

本文選取某地一段山區(qū)高速公路隧道工程為研究案例，結(jié)合案例實(shí)際情況分析軟弱圍巖地質(zhì)山區(qū)高速公路隧道工程的施工難點(diǎn)。本次案例中，隧道工程對(duì)應(yīng)的單洞凈寬為15m，為了有效實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道工程的檢查和作業(yè)，在隧道兩側(cè)還建設(shè)了對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用通道。設(shè)計(jì)隧道內(nèi)部輪廓的時(shí)候，考慮到隧道凈空以及橫斷面以及通車(chē)要求，需要保證隧道高度能夠達(dá)到對(duì)應(yīng)的行車(chē)凈空標(biāo)準(zhǔn);不僅如此，由于隧道內(nèi)基本上沒(méi)有光線(xiàn)，還需要在隧道內(nèi)沿線(xiàn)安裝對(duì)應(yīng)的照明裝置，同時(shí)還需要在隧道內(nèi)部做好相關(guān)的消防設(shè)施建設(shè)，這也是隧道施工建設(shè)過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。本次案例處于軟弱圍巖地質(zhì)山區(qū)，綜合分析高速公路隧道工程的施工環(huán)境，發(fā)現(xiàn)由于當(dāng)?shù)靥厥獾牡刭|(zhì)構(gòu)造，也就是軟弱圍巖地質(zhì)山區(qū)，要求高速公路的隧道工程施工必須達(dá)到更高水準(zhǔn)和要求，才能有效實(shí)現(xiàn)隧道工程的順利施工，才能保證隧道工程達(dá)到相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)和使用效果。

2 ?力學(xué)參數(shù)分析

由于高速公路隧道工程所在地特殊的軟弱圍巖地質(zhì)特點(diǎn)，受到軟弱圍巖自身強(qiáng)度較低的影響，導(dǎo)致隧道在后續(xù)使用過(guò)程中很容易出現(xiàn)不同程度的變形問(wèn)題，這種情況下，隧道相關(guān)部位的受力值出現(xiàn)顯著改變。為了準(zhǔn)確檢測(cè)相關(guān)的數(shù)值，對(duì)工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，在此基礎(chǔ)上基于上下臺(tái)階法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示，本次工程中，應(yīng)力最大值在開(kāi)挖邊界的二襯外側(cè)區(qū)域，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果為37MPa。此外，在實(shí)施導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)的拆除作業(yè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)隧道工程中，仰拱中部出現(xiàn)較為嚴(yán)重的底鼓現(xiàn)象;實(shí)地考察還發(fā)現(xiàn)，隧道內(nèi)部開(kāi)挖邊界的兩側(cè)區(qū)域和對(duì)應(yīng)的拱腳區(qū)域，都存在不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象。施工過(guò)程中，如果基于單側(cè)壁法進(jìn)行施工，這種情況下右側(cè)邊界區(qū)域以及相關(guān)的仰拱部分都出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。從整體上進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)本次隧道工程中二襯受力均在合理范圍以?xún)?nèi)，但是在具體的施工建設(shè)過(guò)程中，必須結(jié)合具體工程以及應(yīng)力集中情況做好相關(guān)區(qū)域的支護(hù)工作，從而確保工程的順利實(shí)施，達(dá)到最佳的施工效果，并促使單側(cè)壁法的施工達(dá)到更好的實(shí)用性和適應(yīng)性。

3 ?數(shù)值模擬分析

3.1 理論模型概述

基于本次隧道工程的實(shí)際情況，尤其是具體的軟弱圍巖地質(zhì)條件，綜合考慮多方面因素和數(shù)據(jù)，建立對(duì)應(yīng)的理論模型，為后續(xù)施工建設(shè)提供參考。具體實(shí)踐方法如下：

在隧道軸線(xiàn)方向選擇長(zhǎng)度為87的距離進(jìn)行研究，基于隧道洞徑大小，在對(duì)應(yīng)區(qū)域延展一定寬度，將仰拱與模型底部的距離控制在75m。為了有效提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要保證理論與模型的狀態(tài)相同。在具體分析過(guò)程中，還需要充分考慮到邊界效應(yīng)的影響，選擇對(duì)應(yīng)的斷面作為分析面，并將各種方案進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最終確定其最優(yōu)施工方案。

3.2 計(jì)算模型分析

在具體實(shí)踐過(guò)程中，首先對(duì)上臺(tái)階部分進(jìn)行開(kāi)挖處理，當(dāng)達(dá)到一定深度時(shí)，就需要實(shí)施錨固和初襯深度的確定，注意確保兩者處于相同水平;在此基礎(chǔ)上實(shí)施后續(xù)開(kāi)挖施工，當(dāng)深度達(dá)到10m，就需要展開(kāi)下臺(tái)階的挖掘工作，這種情況下，需要保證上下臺(tái)階之間的距離達(dá)到一定數(shù)值，具體為10m。進(jìn)行下臺(tái)階施工的過(guò)程中，當(dāng)深度達(dá)到1m，需要做好相關(guān)的錨固處理和初襯處理;施工過(guò)程中，當(dāng)仰拱達(dá)到20m，有必要進(jìn)行二襯的施工。

3.3 具體實(shí)施過(guò)程

本次高速公路隧道工程的施工，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，需要以V級(jí)圍巖段式方法進(jìn)行施工;施工前，需要在指定位置做好相關(guān)的超前支護(hù)等準(zhǔn)備措施，在此基礎(chǔ)上結(jié)合雙側(cè)壁導(dǎo)坑展開(kāi)后續(xù)施工，針對(duì)對(duì)側(cè)導(dǎo)洞的施工，需要結(jié)合具體實(shí)際選擇對(duì)應(yīng)方法，一般選擇正臺(tái)階斷面法。開(kāi)挖過(guò)程中，需要結(jié)合斷面預(yù)留法進(jìn)行，一般情況下需要將開(kāi)挖速度控制在兩米以?xún)?nèi)。開(kāi)挖過(guò)程中，需要嚴(yán)格遵守弱爆破、強(qiáng)支護(hù)的方式，不僅如此，在施工過(guò)程中還需要做好相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行分析，以此指導(dǎo)后續(xù)作業(yè)，并幫助施工人員有效掌握隧道工程的施工質(zhì)量。實(shí)施二襯施工的過(guò)程中，針對(duì)拱部和邊墻的施工都需要使用相應(yīng)的混凝土，具體為防水混凝土;需要注意的是，針對(duì)仰拱部分的施工，需要使用普通混凝土，這是需要特別關(guān)注的一個(gè)細(xì)節(jié)。整體施工過(guò)程中，不同環(huán)節(jié)使用的材料和施工方法均存在差異，因此，在施工前必須做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，并注意控制材料的質(zhì)量;施工過(guò)程中需要對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以及時(shí)掌握隧道施工質(zhì)量。

3.3.1 土石方開(kāi)挖技術(shù)

針對(duì)軟弱圍巖地質(zhì)山區(qū)高速公路的隧道施工，其中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是土石方的開(kāi)挖，這也是關(guān)系到整個(gè)工程施工質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。實(shí)施土石方開(kāi)挖技術(shù)的過(guò)程中，需要對(duì)當(dāng)?shù)剀浫鯂鷰r的實(shí)際情況進(jìn)行深入分析，掌握相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合施工要求和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土石方開(kāi)挖技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為實(shí)現(xiàn)良好的施工效果打下基礎(chǔ)。尤其是有效避免土石方開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)當(dāng)?shù)剀浫鯂鷰r造成干擾，從而有效提高其整體安全性?；谲浫鯂鷰r地質(zhì)山區(qū)特殊的地質(zhì)環(huán)境，一般采用多臺(tái)階法進(jìn)行施工。不僅如此，在施工過(guò)程中也可以根據(jù)需要采用2臺(tái)階預(yù)留核心土法，而且這種方法的應(yīng)用范圍更廣，還可以達(dá)到多臺(tái)階的施工優(yōu)勢(shì)，在施工過(guò)程中降低對(duì)相關(guān)圍巖的干擾，避免軟弱圍巖出現(xiàn)嚴(yán)重變形或者松動(dòng)，為確保整體施工安全提供支持。需要注意的是，土石方開(kāi)挖過(guò)程中，需要做好軟弱圍巖的監(jiān)控，根據(jù)圍巖實(shí)際情況控制開(kāi)挖速度和力度，尤其是需要控制好開(kāi)挖距離，促使開(kāi)挖工作的順利開(kāi)展，為實(shí)現(xiàn)良好整體施工效果打下基礎(chǔ)。

3.3.2 隧道掘進(jìn)技術(shù)

隧道掘進(jìn)是高速公路隧道工程施工過(guò)程中非常關(guān)鍵的一個(gè)施工環(huán)節(jié)，也是確保隧道工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵。在實(shí)踐施工過(guò)程中，要基于軟弱圍巖地質(zhì)山區(qū)實(shí)際情況，綜合考慮各種因素，在此基礎(chǔ)上得出最佳的隧道掘進(jìn)施工技術(shù)。需要注意的是，針對(duì)隧道的掘進(jìn)施工，需要確保相關(guān)的施工安全性，保證掘進(jìn)施工的整體安全性。具體來(lái)講，可以綜合使用爆破開(kāi)挖和鉆眼相結(jié)合的方式，達(dá)到最佳的隧道掘進(jìn)效果，并實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道變形的有效控制，確保隧道處于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)，并有效控制軟弱圍巖的整體穩(wěn)定性。

3.3.3 超前支護(hù)技術(shù)

高速公路隧道工程施工過(guò)程中，針對(duì)超前管棚和超前小導(dǎo)管進(jìn)行施工的過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用超前支護(hù)技術(shù)。超前支護(hù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軟弱圍巖的加固作用，并有效提高軟弱圍巖的整體安全性和穩(wěn)定性，這種情況下，就是在施工條件很復(fù)雜的情況下也可以順利進(jìn)行施工，并有效提高超前管棚對(duì)軟弱圍巖的適應(yīng)性。綜合參考隧道工程的實(shí)際狀況，在此基礎(chǔ)上確定出合適的管長(zhǎng)，從而保障隧道工程的施工質(zhì)量。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章將軟弱圍巖地質(zhì)條件作為基本背景，圍繞其高速公路隧道施工展開(kāi)探討，總結(jié)其中的施工難點(diǎn)，綜合考慮工程實(shí)際環(huán)境等因素，從而提出了數(shù)值模型分析法。通過(guò)對(duì)施工技術(shù)方法的探討，所得的施工方案對(duì)于軟弱隧道工程而言具有可行性，取得的成果良好。

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