復雜地質條件下隧道施工技術研究

付紅衛 宋文學

摘要：隨著我國經濟的發展，我國的隧道工程施工技術也隨之發展，而且隨之也要克服各種復雜地質環境。本文通過對我國隧道工程施工技術問題進行分析，并提出一些措施來將其加強，從而促進隧道工程的發展。

關鍵詞：復雜地質；隧道施工；施工技術

中圖分類號：U45文獻標識碼： A

引言

近年來隨著社會經濟的不斷發展，人們對交通的需求量越來越大，在我國，公路的建設規模越來越大，為交通運輸事業的發展做出了重要的貢獻，促進了可持續發展戰略的有效實施。的建設環境一般都比較復雜，分布的地域比較廣，近年來大量涌現出大斷面的隧道，有些客運專線的面積甚至達到了150m2-180m2，隧道建設已經開始進入“大斷面化”時代。要想將大斷面隧道建設的合理、安全，并達到快速施工的目的，就必須對傳統施工方法和設計技術進行重新認識，與此同時，積極引用新的理念和新方法、新工藝對大斷面隧道中的相關設計與施工問題進行解決。隨著工程建設理論的不斷完善，施工技術也得到了不斷的發展，根據節約土地的相關需要，越來越多的隧道在軟弱地層中進行修建，尤其是大斷面隧道的建設，在施工流程、施工技術、施工工藝以及施工管理、施工控制等方面提出了更高的要求，但是目前的情況是，可以供參考的施工與設計非常少，相關的管理者的經驗也很少，所以，軟弱地層大斷面隧道施工技術研究具有至關重要的意義。

一、復雜環境下隧道開挖施工原則

我們所知道的隧道施工，是將山體內的巖石進行挖除，與此同時，也要保持在施工過程中巖石的穩定性。在隧道施工的過程中，最關鍵的一步是第一步，開挖。因為在開始施工的過程中，對于圍巖的判斷很重要，不僅需要因地制宜，還要擁有正確的開挖方法和過硬的技術支持。這對接下來的工作有著重要的影響。在進行隧道開挖的過程的工作中，我們遵循的基本原則就是:我們要保證首要前提是圍巖一定要穩定，并且不能對圍巖進行大規模的擾動。在這種情況下，我們才能進一步的選擇挖掘方法，也能從速度方面得到突破。再考慮如何進行施工的時候，技術人員需要考慮圍巖的地質條件還有變化的情況，這樣的選擇能夠適應地質條件的變化，能夠保證安全，也要考慮威嚴的穩定性；另一點需要考慮的就是在我們挖掘的過程中出現的意想不到的情況，要能夠及時的應付，并保證部隊施工進度產生影響，不會降低施工的安全性。隧道施工中，影響圍巖穩定的最重要的一個因素是施工人員選擇的開挖方法。所以，技術人員一般在選擇前，都會進行專業性的分析，施工是否安全，是否有難度，穩定性怎么樣，施工時間是多少，經濟問題都會被考慮進去，這樣字選擇出來的開挖方法才是最恰當的。

二、當前隧道施工技術的現狀

（一）在爆破過程中是否能夠精確地控制與穩定爆破范圍的技術

隧道施工的場地有山地、地底和水下，主要集中于山地，因此良好的隧道挖掘技術是隧道順利施工的前提與基礎，一般都是采用大型機器設備進行挖掘。為了提高大型機器設備的挖掘質量，充分發揮機器設備的功能，提高挖掘作業的效益，保證挖掘工作者的安全，減少工作人員的工作負擔，挖掘方式由傳統的分布挖掘逐漸轉變為全斷面挖掘。在新型的挖掘技術中，精心控制的爆破技術和巖石固定技術是關鍵，如果爆破的范圍不能夠精確控制或者是周圍巖石經過挖掘之后不夠牢固，就會造成嚴重的事故影響隧道的安全性。

（二）最優施工工法的選擇

兩種施工工法所產生的圍巖位移與應力都在安全范圍內，都能滿足隧道開挖支護強度的要求，能確保施工安全。

CD法的圍巖拱頂位移、應力值均小于三臺階七步開挖法，但是它能夠有效控制圍巖位移是以初期支護承受較大的形變壓力為代價的；而三臺階七步開挖法在分部開挖的過程中，通過適度的圍巖變形使得圍巖應力得到了有效釋放，從而減小了初期支護的受力，充分發揮了圍巖自身的承載能力。此外，考慮到采用三臺階七步開挖法的施工進度比CD法快，機械設備利用率也比CD法高，因此從可行性、經濟合理性和安全可靠性三方面綜合比較，選擇三臺階七步開挖法為該隧道在塌方且掌子面前方為復雜地質情況下的最優施工工法。

（三）礦山法方案

礦山法開挖方案的優點有:①暗挖法對地質條件的適應性強，適用于各種地層及地下水條件；②斷面形式和變化斷面都比較方便靈活；③采用輔助措施比較靈活，采用分部開挖等土法可以有效的控制地表沉降；④在較短的區間經濟型較盾構好。礦山法開挖方案的缺點有:①機械化程度低；②人為因素多，工程質量較盾構控制難度大。

就工程本身而言，礦山法開挖方案對解決區間復雜的地層和地質條件有很大優勢，可以采用鉆爆法處理巖層，人工或機械開挖處理一般軟弱地層。但是暗挖法對掌子面缺少有效的封閉，如果在過江施工過程中掌子面遇軟弱面，形成用水，缺乏有效的處理措施，會造成災難性的后果，所以不適合用于過江段施工。

（四）地表注漿加固

其主要目的是為了防止在開挖過程中地表出現坍塌等現象而采取的措施，為了防止在注漿過程中出現冒漿現象一般在經過處理的地表設置20-30cm厚的鋼筋混凝土層以作為注漿的止漿層并作為后期施工的防水面；注漿需設置孔口管，其一般采用鋼花管，管身鉆孔呈梅花型布置，孔徑一般在8-10mm范圍內，間距一般為1.5cm，全部注漿管安設完成后方可開始注漿以保證注漿不間斷，開始時用1.5倍注漿終壓對系統進行吸水試驗檢查是否正常，試運轉時間一般為20min；漿料配置按照填料先輕后重的順序添加，注漿過程中應先注最外側兩排孔，之后依次向里推進，每排孔施工時應先進行兩端孔之后間隔交錯灌注。

（五）超前注漿小導管施工

超前注漿小導管采用風動鑿巖機鉆孔，并保證小導管縱向搭接長度V級淺埋段搭接長度1.43m、V級深埋段搭接長度1.23m、注漿前先噴射混凝土5～10cm,封閉掌子面，以起止漿和穩定掌子面的作用，注漿作業中認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進作業，并注意觀察施工支護工作面的狀態。開挖前試挖掌子面，無明顯滲水時進行開挖作業。小導管采用Φ42mm、壁厚4mm熱軋無縫鋼管加工，長度為4.5m，拱部間距0.4m，外插角10度，其搭接長度不小于1m。小導管在構件加工廠制作，前端做成尖錐形，管壁上每隔15cm交錯鉆眼，眼孔直徑為8mm。 ①注漿管的安裝方法：在設計的位置用風動鑿巖機鉆孔。把管子插入孔內，帶好絲扣保護帽，專用頂頭頂入到要求的深度，使麻絲柱塞與孔壁充分擠壓緊。然后再用錨固劑填充孔口。注漿管的外露長度為50cm。以便連接孔口閥門和管路。頂管時注意保護鋼管尾部不被損壞，以便與高壓注漿管連接。②注漿壓力控制：注漿壓力以孔口壓力表顯示的值為準，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa。通過注漿泵控制調節。當管路阻力≤0.2MPa時，可略去阻力損失，而由泵壓來監控。根據泵壓與油壓的關系設定油壓值，確保注漿過程安全方便。③注漿量的控制：小導管注漿采用水泥凈漿液，即水泥漿水灰比1:1。④注漿結束標準：在正常情況下，采用定壓注漿。當注漿壓力達到或接近設計終壓值時，結束注漿。而當注漿壓力接近或達到設計終壓的80%，如出現圈套的漏漿，經間歇注漿后，也可結束注漿。

（六）臺階法施工

臺階法是根據臺階達到長度進行施工的技術方法，而臺階長度是根據初次支護形成閉合的斷面所決定的，圍巖越差，閉合的時間越短。對于一般的隧道斷面，正確的選擇臺階的長度，適應從土質到巖質的地質條件。長臺階的斷面分成上斷面和下端面進行開挖，一般上臺階超前五十米，上端面和下端面相距一百米左右，這樣就可以采取循環開挖；短臺階法長度一般在五十米以內，兩個斷面之間相互接近，可以縮短斷支閉合的時間，改善受力的條件，更加有利于控制隧道的量值，所以此法的使用也較為廣泛。超短臺階法，長度一般小于坑道的跨度，全斷面的閉合時間更短，更利于控制圍巖變形和控制地表的沉降，但是這種施工的方法對于施工的速度較慢，因此采用這種方法時，盡量的注意開挖的工作面的穩定性，必要時采取一定的輔助措施幫助施工的進程，逐步的減少變形，更好的促進施工的質量。

結束語

綜上所述，我國地質比較復雜，隧道施工是與我國交通事業。人民生命財產安全密切相關的事業，國家及施工單位需要提高重視，對復雜地質環境加強研究，改進施工技術，增強施工質量的安全性，從而保障公路隧道施工項目的高效完成，促進我國交通事業的發展。

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