隧道洞口段不良地質(zhì)施工技術(shù)

朱日成

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

隧道洞口段不良地質(zhì)施工技術(shù)

朱日成

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

通過介紹洞口不良地質(zhì)段施工措施與注意事項(xiàng)，對(duì)隧道坍塌的預(yù)防與整治進(jìn)行研究分析，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，為相似工程提供有力參考。

隧道；洞口不良地質(zhì)；防治

1 洞口不良地質(zhì)處理方法

1.1 地表加固

當(dāng)隧道洞口段處于不良地質(zhì)條件下時(shí)，洞口施工一般在預(yù)加固系統(tǒng)下進(jìn)行隧道的修建，尤其是地層破碎、偏壓較大而且存在地下水的情況下，預(yù)加固體系對(duì)施工安全的保障也就愈加重要。

當(dāng)隧道斷面較大，淺埋段隧道較長(zhǎng)，而且地層較軟弱的情況下，隧道開挖后極易發(fā)生隧道的失穩(wěn)、坍塌，如果僅在隧道內(nèi)進(jìn)行處理，施工風(fēng)險(xiǎn)依然較大，因此一般會(huì)采用地表注漿或者通過高壓旋噴法進(jìn)行地表預(yù)加固，從而改良隧道段地質(zhì)條件。對(duì)于一些隧道洞口段地質(zhì)為堆積體或者坡積體以及存在較大偏壓的情況下，一般可通過卸載減壓的方式與地表預(yù)加固樁的方式結(jié)合進(jìn)行處理。

1.2 強(qiáng)化支撐方式對(duì)于地質(zhì)條件較差的情況下，除了采取地表預(yù)加固的方式，還要在隧洞內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)化支撐處理。對(duì)于隧道跨度小于8m的情況，可直接利用強(qiáng)化支撐的方式進(jìn)行隧道開挖，常見的強(qiáng)化支撐方法有超欠導(dǎo)管注漿、超前管棚和強(qiáng)化襯砌參數(shù)等。

長(zhǎng)管棚技術(shù)適用于大斷面隧道埋深較淺，而且地層為軟弱土層的情況下，通過超前管棚對(duì)隧道拱部巖土體進(jìn)行支撐，防止在隧道開挖過程隧道的坍塌，管棚外插角等參數(shù)可通過隧道斷面與掘進(jìn)進(jìn)尺等參數(shù)確定，為安全起見，可加大管棚長(zhǎng)度，當(dāng)管棚長(zhǎng)度大于30 m時(shí)，需要利用管棚機(jī)進(jìn)行施工。管棚的支撐能力強(qiáng)，而且使用周期長(zhǎng)，但是需要有足夠的管棚施工空間，對(duì)于洞口段可在洞外進(jìn)行施工，但是對(duì)于淺埋段較長(zhǎng)的情況下，需要適當(dāng)縮減管棚長(zhǎng)度，分環(huán)施工。

超前導(dǎo)管注漿法加固地層主要適用于斷面較小而且埋深較淺的軟土地層，相比于超前管棚法施工，其不需要設(shè)置混凝土導(dǎo)向墻，可利用隧洞內(nèi)鋼架進(jìn)性施工，而且該方法對(duì)施工空間要求不高，操作較便捷。但是超前導(dǎo)管注漿的超前量不高，對(duì)于自穩(wěn)性極差的圍巖，該方法無法支撐。

強(qiáng)化支護(hù)參數(shù)的方法主要適用于地質(zhì)條件并不非常差，圍巖具有一定的自穩(wěn)能力，通過及時(shí)封閉襯砌，加強(qiáng)襯砌等方式可進(jìn)行隧道支護(hù)。對(duì)于加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)一般采取的方式為采用早強(qiáng)混凝土和剛度較大的初期支護(hù)進(jìn)行圍巖變形的控制，而且二次襯砌與初期支護(hù)的距離不可太大。除此之外，加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)還可通過提高錨桿與鋼筋網(wǎng)等參數(shù)與材料強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行，還可減小鋼拱架之間的距離，提高支護(hù)體系的整體強(qiáng)度與剛度，抑制圍巖變形，進(jìn)而防止隧道由于變形較大而坍塌。

2 洞口段施工工法

當(dāng)洞口已預(yù)加固技術(shù)時(shí)，隧道洞口施工工法對(duì)隧道穩(wěn)定性與施工安全有重要影響。在確定隧道洞口施工工法時(shí)，需要充分考慮水文地質(zhì)條件、坡面情況、工期以及對(duì)突發(fā)事故的處理方案等方面，綜合對(duì)比各種施工工法，從而選出一定條件下的最優(yōu)方案，現(xiàn)對(duì)幾種典型施工工法進(jìn)行介紹，通過這幾種施工方法的特點(diǎn)分析，為施工方案的選擇提供依據(jù)，具體見表1。

表1 3種主要施工方法特點(diǎn)對(duì)比

續(xù)表1

由于隧道地質(zhì)條件一直在變化，尤其是淺埋段較長(zhǎng)的情況下，地質(zhì)條件變化較大，需要根據(jù)具體情況對(duì)施工工法及時(shí)調(diào)整，支護(hù)參數(shù)等也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，不可一成不變。

3 坍塌的防治措施

3.1 隧道坍塌原因及預(yù)防

隧道之所以出現(xiàn)塌方等事故，主要在于隧道地質(zhì)條件差，設(shè)計(jì)、施工方法不當(dāng)。地質(zhì)條件是導(dǎo)致隧道坍塌的主要原因，當(dāng)隧道穿越斷層破碎帶、嚴(yán)重風(fēng)化破碎帶和堆積體時(shí)，極易發(fā)生隧道塌方。除此之外，地下水對(duì)隧道圍巖的軟化、滲透等對(duì)隧道的穩(wěn)定也產(chǎn)生影響。當(dāng)然，地質(zhì)條件是客觀因素，對(duì)隧道地質(zhì)狀態(tài)了解不夠，設(shè)計(jì)、施工的不當(dāng)引起隧道的坍塌才是直接原因。

對(duì)于隧道坍塌事故，應(yīng)以預(yù)防為主，一旦發(fā)生隧道坍塌，其損失不可估量。為此，首先要對(duì)隧道洞口段的水文地質(zhì)條件、施工場(chǎng)地周圍的環(huán)境和施工時(shí)氣候條件等進(jìn)行調(diào)查分析，根據(jù)以上信息進(jìn)行隧道洞口段施工設(shè)計(jì)。在隧道正式施工前，需要認(rèn)真核對(duì)分析設(shè)計(jì)文件，對(duì)隧道施工過程中可能出現(xiàn)的隧道安全事故進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，并在施工過程中，針對(duì)此類安全事故采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防。根據(jù)以往隧道坍塌經(jīng)驗(yàn)，在隧道坍塌前一般會(huì)有以下現(xiàn)象出現(xiàn)：隧道圍巖突然出水而且水壓是突然增大的；隧道圍巖變大，隧道支撐被壓壞或者變形過大；隧道裂隙水突然由渾濁變得較清，而且水量有增大的勢(shì)頭；為防止隧道坍塌與安全事故，在隧道施工過程中一定要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)分析。

3.2 隧道坍塌處理

當(dāng)隧道出現(xiàn)塌方事故，應(yīng)加固其前后影響段，防治坍塌范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)于小范圍的坍塌，應(yīng)以清除為主，并進(jìn)行回填加強(qiáng)支護(hù)。對(duì)于大范圍的坍塌，處理較復(fù)雜，一般需要在襯砌后面回填，而且暫時(shí)對(duì)襯砌斷面外的坍塌不處理，進(jìn)而保護(hù)坍塌體周圍的圍巖，對(duì)此需要先支護(hù)后開挖，謹(jǐn)慎施工，穩(wěn)妥的進(jìn)行施工。

4 結(jié) 論

當(dāng)隧道洞口處于不良地質(zhì)條件時(shí)，首先應(yīng)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，例如當(dāng)隧道洞口處于落石、巖堆、泥石流或者滑坡地段時(shí)，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)行對(duì)比分析，分析避讓是否可行，如果能夠避讓，可大大降低工程投入，而且可大大減小施工安全隱患。

[1] 文天平，楊黎明. 不良地質(zhì)隧道洞口段的施工技術(shù)[J]. 世界隧道，2000，(3)：8-12.

[2] 何發(fā)亮，李蒼松，陳成宗. 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)[M]. 成都:西南交通大學(xué)出版社，2006.

[3] 彭偉，劉勁華. 淺析隧道洞口不良地質(zhì)段的施工技術(shù)[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào)，2007，(8)：66-69.

U455.4

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1008-3383(2017)09-0167-02

2017-06-28

朱日成(1977-)，山西陽高人，助理工程師，研究方向：道路與橋梁。