隧道穿越富水砂土復(fù)合地層的施工處理技術(shù)

程子洪

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)的建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全面化的狀態(tài)。許多原本難以建設(shè)的地區(qū)，在科技的作用下，也開(kāi)始了建設(shè)的路程。其中最為主要的就是隧道的建設(shè)，原本我國(guó)的隧道大多只是城市隧道，因?yàn)槌鞘兴淼栏媒ㄔO(shè)。但是現(xiàn)在為了方便人們的出行和運(yùn)輸，就進(jìn)行了全面的隧道建設(shè)。其中，較為困難的隧道建設(shè)類(lèi)型就是一些復(fù)合地層的隧道建設(shè)。而本次我們所要探究的富水砂土底層就是一個(gè)復(fù)合地層。本文就針對(duì)當(dāng)前的復(fù)合地層隧道施工技術(shù)進(jìn)行探究，來(lái)得出如何更好的建設(shè)穿越復(fù)雜地層的隧道。

關(guān)鍵詞： 松散砂礫石；隧洞；復(fù)合地層；綜合施工

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

我國(guó)是一個(gè)國(guó)土面積廣闊的國(guó)家，因此我國(guó)民族眾多，環(huán)境多樣。各種復(fù)合型底層更是層出不窮。在這種情況，我國(guó)想要進(jìn)行隧道施工就需要極為豐富的施工技術(shù)才能保證施工的可行性。這在過(guò)去的幾十年中是無(wú)法想象的，施工技術(shù)達(dá)不到就無(wú)法進(jìn)行施工。而隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)的隧道施工技術(shù)已經(jīng)非常的完善了。但是砂礫和富水地層一直都是難以處理的隧道施工地層種類(lèi)，而當(dāng)二者結(jié)合在一起，更是會(huì)對(duì)施工造成巨大的阻礙。這就需要施工團(tuán)隊(duì)做好應(yīng)對(duì)方案，提出相應(yīng)的施工處理技術(shù)。接下來(lái)我們就以一個(gè)實(shí)際的案例進(jìn)行分析。

1 工程概況

干慶隧道是一個(gè)典型的富水砂土地層隧道。干慶隧道是大西鐵路客運(yùn)專線工程長(zhǎng)大隧道之一，設(shè)計(jì)為單洞雙線隧道，全長(zhǎng)6693m，最大開(kāi)挖斷面達(dá)187.08m2，隧道大面積穿越富水砂土復(fù)合地層，極易出現(xiàn)由涌水涌泥砂引起的塌方或隧道支護(hù)大變形，并且如此超大斷面、特長(zhǎng)段落富水砂土復(fù)合地層隧道在相關(guān)工程中尚屬首例。尤其是1號(hào)斜井與2號(hào)斜井兩作業(yè)面之間長(zhǎng)達(dá)330m的Ⅵ級(jí)圍巖，施工過(guò)程中多次呈現(xiàn)突水涌砂及涌泥險(xiǎn)象，初期支護(hù)沉降收斂控制難度大，施工進(jìn)度受到嚴(yán)重制約。

富水砂土層，這種地質(zhì)的特色比較明顯，首先是水含量比較多，但是并不是地下水，而是水元素，也就是我們常說(shuō)的潮濕狀態(tài)。然后其主要的材質(zhì)為砂土，其主要的構(gòu)成就是砂礫。這些砂礫是一種碳化物的形狀，因此其自身非常的堅(jiān)硬而且光滑。這就讓這一層成巖作用變得非常差，不具備一定的強(qiáng)度?？梢哉f(shuō)，這種復(fù)合地形下，想要進(jìn)行施工，其困難程度是非常大的。而困擾著施工的主要問(wèn)題就是土層的承載力非常的差，一旦進(jìn)行開(kāi)挖，就算在支護(hù)工程的掩護(hù)下，依舊會(huì)產(chǎn)生坍塌、超挖的情況。這樣就會(huì)對(duì)施工團(tuán)隊(duì)形成巨大的安全隱患。而且開(kāi)挖后還存在著成洞困難的現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象會(huì)讓隧道無(wú)法成型，之前的工作幾乎形同于浪費(fèi)。

2 隧洞開(kāi)挖支護(hù)

在這次工程中，最為重要的部分就是開(kāi)挖支護(hù)，因?yàn)橹ёo(hù)承載著隧道安全的重要責(zé)任。這樣的土層結(jié)構(gòu)中，如果不能做好支護(hù)工作，工程出現(xiàn)問(wèn)題事小，出現(xiàn)安全問(wèn)題事大。所以做好支護(hù)工作就需要從以下幾個(gè)方面入手：

2.1 作業(yè)線施工技術(shù)

在進(jìn)行隧道施工的時(shí)候，一般采用的是多條作業(yè)線并行的技術(shù)。這樣能夠保證施工的順利進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，多條作業(yè)線包括了中墻的建立，中導(dǎo)洞，左右洞4個(gè)第一次鑄模作業(yè)，和襯砌這個(gè)第二次鑄模作業(yè)。除了兩次作業(yè)之間要考慮先后性，還需要考慮到第一次鑄模中各個(gè)部分的先后性。雖然這幾條作業(yè)線被稱為并行作業(yè)線，但是還是有著前后順序的。只是因?yàn)槠浣M合為一個(gè)統(tǒng)一的部分，才被成為并行。如果施工團(tuán)隊(duì)只理解字面意義，同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)部分，那么就會(huì)造成嚴(yán)重的安全隱患。尤其是在第一次鑄模后，圍巖還不夠穩(wěn)固的時(shí)候，直接進(jìn)行第二次作業(yè)的話，就會(huì)引發(fā)巨大的災(zāi)難。

2.2 隧道內(nèi)通風(fēng)和防塵控制技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，隧道的修建都需要進(jìn)行爆破。如果爆破后直接進(jìn)行作業(yè)，就會(huì)對(duì)施工人員造成極大的身體傷害。因此就需要施工隊(duì)采用一定的方法，來(lái)降低爆破所產(chǎn)生的煙塵。其中有效的方式就是灑水操作。通過(guò)水來(lái)中和空氣中的煙塵，這樣能夠保證施工快速進(jìn)行。而不需要等待煙塵自然散盡。同時(shí)，因?yàn)楸浦皇钦ǔ鲆粋€(gè)缺口便進(jìn)行開(kāi)挖，其內(nèi)部的空氣稀薄，就需要使用器械進(jìn)行供氣，否則會(huì)導(dǎo)致人員的呼吸困難。

2.3 施工排水控制方法

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)隧道影響最大的元素就是水。因此在建設(shè)隧道的時(shí)候需要考慮如何進(jìn)行防水和排水的處理。這種處理中，施工部門(mén)一般采用多種方式結(jié)合。將防水、堵水、排水幾個(gè)項(xiàng)目整合成一個(gè)統(tǒng)一的水系統(tǒng)。這個(gè)水系統(tǒng)能夠全方面地針對(duì)隧道中出現(xiàn)的水進(jìn)行處理。尤其是雨水和地下水。這兩種水對(duì)于隧道的殺傷最大。如果隧道的防水措施不夠好，很容易在隧道的頂部發(fā)生滲漏，導(dǎo)致頂層結(jié)構(gòu)內(nèi)部積水，造成隧道頂部的坍塌。而地下水的排除則需要依靠排水溝。如果排水溝設(shè)置的不好，就會(huì)導(dǎo)致地下積水，在冬季的時(shí)候，一旦發(fā)生凍結(jié)，就會(huì)對(duì)路面造成巨大的殺傷，讓路面出現(xiàn)斷裂或者破損的情況。

3 全站儀免棱鏡圍巖監(jiān)控量測(cè)

隧洞上臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)，采用鋼尺收斂?jī)x測(cè)量各點(diǎn)間距的變化，計(jì)算其相對(duì)變形差值作為施工及設(shè)計(jì)變更的依據(jù)。隧洞中、下臺(tái)階開(kāi)挖后，如再用鋼尺收斂?jī)x進(jìn)行隧洞的監(jiān)控量測(cè)，登高作業(yè)多、工作時(shí)間受限、施工干擾大。為確保施工安全、保證施工進(jìn)度，采用了全站儀圍巖收斂監(jiān)測(cè)方法。隧洞初期支護(hù)后收斂監(jiān)測(cè)確定為每50m左右為一監(jiān)測(cè)斷面。每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（5點(diǎn)6線）。

圍巖收斂監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容是量測(cè)各點(diǎn)間的相對(duì)距離，為了便于觀測(cè)，把觀測(cè)儀器置于收斂量測(cè)斷面前后3m范圍內(nèi)按要求把儀器整平，不用設(shè)站、不用后視就可以用免棱鏡直接按其順序分別觀測(cè)各個(gè)收斂布置點(diǎn)，進(jìn)行收斂量測(cè)的數(shù)據(jù)采集。然后把采集的收斂量測(cè)數(shù)據(jù)換算成各點(diǎn)間的相對(duì)距離就可以進(jìn)行圍巖收斂情況分析。

4 洞內(nèi)自動(dòng)排水技術(shù)

砼噴護(hù)前，在泥巖與砂卵礫石交接面地下水集中的部位安裝透水盲管，盲管用無(wú)紡?fù)凉げ及乐贡粐娚漤虐鼕A心。盲管用？準(zhǔn)10cm橡膠管將巖層孔隙水導(dǎo)出洞外或臨時(shí)排水溝。洞內(nèi)抽水分為兩塊，第一為洞內(nèi)水匯集，集水坑（每200m設(shè)置一處）匯集過(guò)濾到抽水坑，然后由抽水坑匯集到移動(dòng)水箱，第二為洞外排水，即從移動(dòng)水箱向洞外排放，其中移動(dòng)水箱一般情況下距離掌子面200m左右。簡(jiǎn)易自動(dòng)抽水裝置設(shè)置在抽水坑及移動(dòng)水箱之中，其自動(dòng)抽水原理相同，利用開(kāi)關(guān)及浮球進(jìn)行控制，當(dāng)水位低于浮球標(biāo)高時(shí)，抽水開(kāi)關(guān)由于浮球重力作用自動(dòng)斷開(kāi)，停止抽水，當(dāng)水位超過(guò)浮球標(biāo)高時(shí)，浮球由于水的浮力漂浮于水平面上，抽水開(kāi)關(guān)由于沒(méi)有了浮球重力自動(dòng)合攏，開(kāi)始抽水。

5 二次襯砌先施作邊頂拱技術(shù)

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，隧洞襯砌先澆筑邊頂拱技術(shù)是可行的，邊頂拱砼施工完畢后，集中由內(nèi)往洞口方向施做仰拱砼，由于隧洞主洞中間設(shè)有一條施工支洞，這樣就便于4個(gè)工作面同時(shí)展開(kāi)仰拱砼施工，解決了襯砌施工與隧洞開(kāi)挖相互干擾的問(wèn)題，加快了施工進(jìn)度。

結(jié)語(yǔ)

在富水砂土符合底層中進(jìn)行隧道施工，對(duì)我國(guó)的隧道施工團(tuán)隊(duì)而言是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)在當(dāng)前來(lái)看，都在技術(shù)的幫助下完成了，只是這樣的復(fù)合地層中進(jìn)行施工必須要慎重，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就是對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅的大問(wèn)題。因此，我國(guó)隧道施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該做的任務(wù)依舊是大力地發(fā)展當(dāng)前的施工技術(shù)，只有技術(shù)夠強(qiáng)才能保證施工的順利完成。

參考文獻(xiàn)

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