復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道修筑技術(shù)探討

侯萬(wàn)興（張家界市道路橋梁開(kāi)發(fā)建設(shè)總公司，湖南　張家界　427000）

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復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道修筑技術(shù)探討

侯萬(wàn)興（張家界市道路橋梁開(kāi)發(fā)建設(shè)總公司，湖南張家界427000）

在復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工中，必須綜合權(quán)衡隧道施工技術(shù)的可行性、減少施工成本以及加快施工進(jìn)度、合理縮短施工工期等要素。對(duì)此，本文首先介紹了復(fù)雜條件下公路隧道開(kāi)挖施工原則，然后對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)探究。

復(fù)雜地質(zhì)；隧道；修筑

1　引言

現(xiàn)階段，公路隧道建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多，在公路隧道施工中，對(duì)于施工技術(shù)的要求比較高，在實(shí)際施工中，需要結(jié)合工程實(shí)際選擇施工技術(shù)，以此加快施工進(jìn)度，縮短施工工期，改進(jìn)施工質(zhì)量，提高公路隧道施工水平。

2　復(fù)雜環(huán)境下公路隧道開(kāi)挖施工原則

在公路隧道施工中，隧道開(kāi)挖是最為基礎(chǔ)的施工步驟。在開(kāi)挖施工中，必須堅(jiān)持因地制宜的原則，對(duì)圍巖進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，結(jié)合實(shí)際情況選擇開(kāi)挖方法和施工技術(shù)。在具體的施工過(guò)程中，需要遵循的基本原則如下：①需要確保圍巖具有一定的穩(wěn)定性，避免對(duì)圍巖進(jìn)行大規(guī)模改動(dòng)。②選擇挖掘方法，確定具體的施工時(shí)間，在此過(guò)程中，技術(shù)人員還需要考慮到圍巖地質(zhì)的變化情況，選擇能夠適應(yīng)地質(zhì)條件的施工方法。在挖掘施工過(guò)程中，有很多因素會(huì)影響施工進(jìn)度，因此，還需要制定一系列應(yīng)對(duì)方案，保證施工安全性。

3　復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工技術(shù)

3.1全斷面開(kāi)挖施工法

全斷面開(kāi)挖法又被稱為全斷面掘進(jìn)法。在公路隧道設(shè)計(jì)中開(kāi)挖斷面，可以在一次施工中完成開(kāi)挖斷面施工。在實(shí)際施工過(guò)程中，常見(jiàn)的開(kāi)挖方式有三種，分別為新奧地利全斷面開(kāi)挖法、護(hù)板全斷面開(kāi)挖法和掘進(jìn)機(jī)護(hù)板全斷面開(kāi)挖法。常規(guī)施工工序如下：使用移動(dòng)式鉆井臺(tái)車，首先進(jìn)行全斷面一次鉆探并裝藥，然后鉆進(jìn)小車，返回至50m安全位置外，然后引爆，一次爆破成型，將鉆孔車開(kāi)往開(kāi)挖面推入到位。在施工開(kāi)始前，還需要采用防水隔離作為支護(hù)，然后再進(jìn)行堆砌施工。全斷面開(kāi)挖施工法的優(yōu)點(diǎn)在于可以在開(kāi)放場(chǎng)所進(jìn)行施工，可以使用大型機(jī)械設(shè)備，另外，由于只需要進(jìn)行一次開(kāi)挖，所以施工速度較快。但是，該施工方法在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于施工連續(xù)性的要求比較高，因此需要使用機(jī)械設(shè)備作為輔助支持，但是如果機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)影響整個(gè)工程施工進(jìn)度。

3.2臺(tái)階施工法

在我國(guó)公路隧道施工發(fā)展初始階段，常見(jiàn)的修建方法是明挖法，但是，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，隧道修建范圍逐漸擴(kuò)大，這就會(huì)導(dǎo)致公路隧道施工難度越來(lái)越高，尤其是在復(fù)雜地質(zhì)條件下，公路隧道施工質(zhì)量很難得到保障，其投資主要在質(zhì)構(gòu)以及附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)以及制造中有所體現(xiàn)。在進(jìn)行隧道開(kāi)挖時(shí)，如果土體干燥，未見(jiàn)地下水滲出開(kāi)挖條件明顯優(yōu)于未實(shí)施加固的地段，則可以采用攪拌樁與旋噴樁加固改良地層的技術(shù)措施，但是該施工方法對(duì)于地面沉降要求比較高。如果公路隧道圍巖的穩(wěn)定性較差，而且工期長(zhǎng)、緊迫，則可以使用盾構(gòu)法施工技術(shù)。

3.3盾構(gòu)施工法

臺(tái)階法又被分為正臺(tái)階和反臺(tái)階法，一般被應(yīng)用于穩(wěn)定性差的公路隧道施工中。在實(shí)際施工過(guò)程中，可以將隧道斷面分為若干層，采用由上到下的開(kāi)挖施工法進(jìn)行施工。上部臺(tái)階的鉆探作業(yè)和下部臺(tái)階的出渣可以在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，這樣有利于提高施工速度。另外，在整個(gè)斷面開(kāi)挖完成后，可以從邊墻到拱頂進(jìn)行襯砌施工。在隧道的第一層頂部的第一個(gè)挖掘是一個(gè)彎曲的導(dǎo)坑，需要鉆探多個(gè)井眼，這樣有利于避免出現(xiàn)倒塌問(wèn)題。導(dǎo)坑超前距離比較短，這樣能夠使得石碴爆破能夠直接拋落至施工范圍以外的坑中，從而減少扒碴的工作量，保障施工速度。如果巖石隧道頂部出現(xiàn)松動(dòng)的問(wèn)題，則應(yīng)該立即使用臨時(shí)支撐螺栓或鋼拱坑，避免出現(xiàn)倒塌問(wèn)題。在實(shí)際施工中，臺(tái)階法的應(yīng)用十分廣泛，但是，其應(yīng)用缺點(diǎn)在于上部作業(yè)和下部作業(yè)會(huì)形成相互干擾，因此，施工人員必須嚴(yán)密觀察下部作業(yè)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的影響。

3.4淺埋暗挖法

淺埋暗挖法的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是能夠以較小的地表沉降來(lái)完成公路隧道的修筑施工。淺埋暗挖法一般適用于城市公路隧道修建時(shí)，松散土介質(zhì)圍巖的施工環(huán)境下，隧道直徑大于等于隧道深埋的地質(zhì)條件下。對(duì)于城市地區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件，淺埋暗挖法有一定的優(yōu)勢(shì)，該種方法不僅不會(huì)影響城市交通，而且無(wú)污染、無(wú)噪聲，對(duì)于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室有一定的適應(yīng)能力。

4　復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道修筑實(shí)例分析

4.2.2全斷面法開(kāi)挖

式中，median為中位數(shù)函數(shù)；xi、xj為序列數(shù)據(jù)，表示不同年份的植被覆蓋度；ti、tj為與序列數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，序列長(zhǎng)度為n，有i

某公路隧道全長(zhǎng)290m，其中明挖段進(jìn)出口各有60m+ 20m，暗挖段210m。經(jīng)棚隧道出口端120m的洞身處于風(fēng)積砂-強(qiáng)風(fēng)化-弱風(fēng)化巖層的交接面上，即隧道開(kāi)挖面的左側(cè)拱腰部至面?zhèn)裙澳_為風(fēng)積砂，向下分別為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（Ⅱ-Ⅲ類），弱風(fēng)化花崗巖（Ⅲ-Ⅳ類），風(fēng)積砂主要為粉細(xì)砂，稍濕，厚度20～40m，直至地表，砂中粘土含量小于50%，未膠結(jié)，自穩(wěn)性極差，隧道下部 5～7m范圍內(nèi)為弱風(fēng)化花崗巖，巖石硬度大，巖體完整，結(jié)理不發(fā)育，非爆破段難以開(kāi)挖，隧道結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　隧道開(kāi)挖面地質(zhì)

4.2施工方案比選

作者貢獻(xiàn)聲明 鄒文軍：收集數(shù)據(jù)及撰寫(xiě)論文；參與選題、設(shè)計(jì)及資料的分析和解釋；修改論文中關(guān)鍵性結(jié)果、結(jié)論；根據(jù)編輯部的修改意見(jiàn)進(jìn)行核修。武志峰、張潔：參與選題、設(shè)計(jì)和修改論文的結(jié)果、結(jié)論。孟小妹、陸水：收集數(shù)據(jù)，參與資料的分析和解釋

①拱部大管棚超前支護(hù)→②人工開(kāi)挖拱部→③拱部支護(hù)→④下導(dǎo)坑開(kāi)挖→⑤下導(dǎo)坑支護(hù)→⑥全斷面襯砌。

本方案是在原地勘隧道為風(fēng)積砂地質(zhì)條件下的開(kāi)挖方式，其做法是先進(jìn)行隧道拱腳以下兩側(cè)壁的開(kāi)挖，然后拱部，然后核心土，完成開(kāi)挖。其優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)挖安全能夠保證，較為穩(wěn)妥，缺點(diǎn)是側(cè)壁導(dǎo)坑的成洞需靠爆破手段，工序繁多，人力物力投入大，施工速度慢，側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工流程如下：

同樣地，從表3各算法的排名值可看出，7個(gè)改進(jìn)算法的序值不受維度影響，故在低維D=30的條件下，畫(huà)出了部分函數(shù)(f1、f4、f12、f16、f22)的7個(gè)改進(jìn)算法收斂曲線，如圖1所示。

（2）格柵與大管棚必須通過(guò)焊接連接牢固，使其成為一個(gè)整體共同受力。

監(jiān)測(cè)范圍為地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道下行線310～405環(huán)。其中，在340～375環(huán)注漿區(qū)域，每2環(huán)布置1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，以及兩端各延伸30環(huán)每5環(huán)布置1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，共39個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。每個(gè)斷面設(shè)立5塊監(jiān)測(cè)點(diǎn)棱鏡，分別位于隧道管片中腰兩側(cè)和隧道頂部(測(cè)試管徑收斂)、道床兩側(cè)軌道邊(測(cè)試隧道水平位移和豎直位移)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意如圖1所示。監(jiān)測(cè)工作從2014年12月底開(kāi)始，到2015年5月10日注漿結(jié)束。

4.1工程概況

在民俗學(xué)研究領(lǐng)域，民間敘事或日常敘事至少暗含著兩條理解途徑：一是作為口頭傳統(tǒng)或民間文學(xué)體裁的敘事；二是作為記憶載體的敘事文本。長(zhǎng)久以來(lái)，民俗學(xué)對(duì)作為民間文學(xué)體裁的敘事研究已經(jīng)非常宏富，甚至出現(xiàn)許多影響深遠(yuǎn)的研究范式，如故事類型學(xué)中的AT分類法、故事形態(tài)學(xué)等，但對(duì)于作為記憶載體的敘事文本，則有待進(jìn)一步深入討論。

本開(kāi)挖方法一般在石質(zhì)隧道中使用，利用光爆技術(shù)一次成洞，整體襯砌，其優(yōu)點(diǎn)是常規(guī)，快速，但此方案最大的缺點(diǎn)是震動(dòng)力太大，對(duì)拱部砂層的擾動(dòng)巨大，拱部容易坍塌，漏頂，其工藝流程如下：

①拱部大管棚超前支護(hù)→②全斷面爆破→③全斷面支護(hù)→④襯砌。

4.2.3正臺(tái)階法

此方案是先開(kāi)挖拱部上導(dǎo)坑，隨后自上而下逐步支護(hù)，直至成洞，其優(yōu)點(diǎn)是拱部砂層開(kāi)挖后可及時(shí)支護(hù)，防止坍塌，成功的把握較大，缺點(diǎn)是向下的逐次開(kāi)挖爆破會(huì)對(duì)拱部砂層進(jìn)行擾動(dòng)，如初期支護(hù)強(qiáng)度不足或壓力過(guò)大，亦容易引起坍方，其工藝流程如下：

現(xiàn)代酒店室內(nèi)設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)用可以直接展現(xiàn)民族精神內(nèi)涵的色彩、圖形、紋飾、一些具備地域文化特點(diǎn)的材質(zhì)以及裝飾飾品等，在設(shè)計(jì)過(guò)程中都能夠呈現(xiàn)出十分特別的效果。這些都屬于特殊的文化符號(hào)，是經(jīng)過(guò)幾百、幾千，甚至上萬(wàn)年積淀所遺留的人類文明，其中包含著民族歷史文化，且具有非常強(qiáng)大的生命力。

4.2.1側(cè)壁導(dǎo)坑法施工

通過(guò)對(duì)三個(gè)方案的認(rèn)真比選，最終采取了第三種方案，即先拱后墻上下導(dǎo)坑法開(kāi)挖。

4.3施工工藝

代謝性高血壓治療的最終目標(biāo)是在降壓的同時(shí)改善糖脂等代謝紊亂，實(shí)現(xiàn)對(duì)靶器官的保護(hù)，降低心血管疾病的發(fā)病率和死亡率。目前，代謝性高血壓的治療方式主要是藥物治療和非藥物治療2種，且都與調(diào)節(jié)胃腸激素相關(guān)。

（1）大管棚內(nèi)壓漿，原設(shè)計(jì)的大管棚為φ108空心鋼管，通過(guò)向管內(nèi)壓注1：1水泥漿，使其變?yōu)閷?shí)心，其抗壓抗折的能力都大為提高，在注漿時(shí)應(yīng)注意注漿壓力不要過(guò)大，應(yīng)均勻、緩慢地使?jié){液注入（管棚有向上1.43°的仰角），確保漿液飽滿，無(wú)氣孔，注漿量應(yīng)根據(jù)鋼管的內(nèi)體積計(jì)算，不可超量，以防漿液由管外回流沖刷管壁外砂層，影響支護(hù)效果。

(a)Minimizepraiseof self (b)Maximizedispraiseof self

對(duì)拱部的支護(hù)采用大管棚超前支護(hù)，格柵噴射混凝土初期支護(hù)，大管棚采用φ108mm，壁厚5mm的無(wú)縫鋼管，環(huán)向布設(shè)，間距為每米3根，大管棚每輪長(zhǎng)20m，兩循環(huán)間搭接4m。格柵采用φ20鋼筋，矩形截面，截面尺寸20cm×20cm。每50cm布設(shè)一榀，每榀間設(shè)縱向連接筋，并全斷面布設(shè)鋼筋網(wǎng)片，增強(qiáng)其整體性，混凝土采用C20級(jí)噴射混凝土，厚度為30cm。在施工時(shí)，采用了以下方法保證支護(hù)的強(qiáng)度：

王祥雖然面不改色，但是心里一顫：“這個(gè)人也不簡(jiǎn)單啊，我到現(xiàn)在都看不出個(gè)所以然，他倒是一眼就看出我的玉器不善?！?/p>

4.3.1加強(qiáng)拱部支護(hù)強(qiáng)度

①側(cè)壁導(dǎo)坑爆破→②側(cè)壁導(dǎo)坑支護(hù)→③施作拱部大管棚超前支護(hù)→④拱部開(kāi)挖→⑤拱部支護(hù)→⑥核心土開(kāi)挖→⑦全斷面襯砌。

（3）保證噴射混凝土的強(qiáng)度，噴射混凝土前應(yīng)在格柵不同部位焊接混凝土厚度探桿，保證厚度，混凝土應(yīng)分3-4次噴射，確保混凝土充實(shí)，飽滿，無(wú)空隙，噴射后應(yīng)注意養(yǎng)護(hù)，保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

（4）拱部格柵應(yīng)加設(shè)鎖腳錨桿，與邊墻格柵間用螺栓連接牢固。

（5）控制開(kāi)挖長(zhǎng)度，每挖4m后即施作二次襯砌。

4.3.2減小爆破震動(dòng)力

通過(guò)在拱部初期支護(hù)與開(kāi)挖面間埋設(shè)壓力盒，監(jiān)測(cè)爆破后拱部壓力的變化，為爆破方法提供指導(dǎo)數(shù)據(jù)，拱部壓力變化曲線如圖2所示。

圖2　拱部壓力變化

試驗(yàn)表明，爆破的瞬間壓力增加最大，而后逐漸趨于平緩，但爆破的方法不同，瞬間峰值大小則不同，通過(guò)不斷的試驗(yàn)積累，確定了以下爆破順序。此種爆破的原理是利用拱部開(kāi)挖面作為爆破的凌空面，向下逐漸擴(kuò)大，深入，以達(dá)到減小震動(dòng)力的目的。爆破分布如圖3所示，在施工時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：

（1）一次爆破深度不允許超過(guò)1m；

（2）嚴(yán)格控制裝藥量，全部爆破均為松動(dòng)爆破；

2.流行情況。此病是魚(yú)苗培育階段的主要寄生蟲(chóng)性病害，車輪蟲(chóng)或小車輪主要寄生在魚(yú)體表或鰓部，顯微鏡檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)側(cè)面如“斗笠狀”、運(yùn)動(dòng)時(shí)如車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的蟲(chóng)體活動(dòng)。嚴(yán)重感染時(shí)會(huì)造成魚(yú)苗大量死亡，此病常年都會(huì)發(fā)生，但是造成大量死亡的主要是在高溫季節(jié)。

（3）五部份的爆破需分6次進(jìn)行，而且需在左側(cè)初期支護(hù)完成后進(jìn)行；

貿(mào)易結(jié)合度指數(shù)。又稱貿(mào)易強(qiáng)度指數(shù)，首先由經(jīng)濟(jì)學(xué)家布朗（A.J.Brown）于1947年提出，后經(jīng)小島清等人1959年完善推廣，用來(lái)衡量貿(mào)易伙伴之間的貿(mào)易相互依存度。計(jì)算公式如下：

（4）1～4部的爆破應(yīng)自上而下采用不同段位導(dǎo)爆管，最好跳段使用，盡量拉長(zhǎng)爆炸的時(shí)間，以減小震動(dòng)力；

（5）挖距離達(dá)到4m后（與拱部同步后）立即施作二次襯砌。

圖3　爆破分部

5　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路隧道修筑中，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，施工質(zhì)量很難得到有效控制，隧道工程施工建設(shè)很容易出現(xiàn)各種安全事故，因此，在具體的施工過(guò)程中，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察工作，結(jié)合實(shí)際情況選擇具體的施工技術(shù)，完善施工方案，在施工過(guò)程中加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，這樣才能有效保證隧道工程施工質(zhì)量。

［1］張燕清.復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道綜合施工技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.科技與企業(yè)，2016（03）：36～37.

［2］呂立艷，李厚榮.公路隧道復(fù)雜地質(zhì)情況下淺埋偏壓段施工的探討［J］.科技研究，2014（09）：164～165.

［3］陳昇輝.復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)和安全管理［J］.中華民居旬刊，2014（03）：423.

侯萬(wàn)興（1967-），男，工程師，本科，主要從事路橋施工管理工作。

U455.4

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2095-2066（2016）13-0189-02

2016-4-23