復(fù)雜條件下山嶺隧道施工不良地質(zhì)及處治技術(shù)

摘要：我國交通運輸業(yè)隨著社會的持續(xù)發(fā)展取得了良好的進步，各個區(qū)域?qū)匪淼澜煌üこ痰男枨罅坎粩嘣龆啵瑫r隧道工程建設(shè)規(guī)模也在不斷擴大。我國很多地區(qū)在建設(shè)公路隧道工程中都會受到復(fù)雜地質(zhì)條件、氣候條件等因素影響出現(xiàn)較多困難，導(dǎo)致施工中需要采取有效技術(shù)才能確保工程建設(shè)質(zhì)量。為此，應(yīng)當(dāng)加強研究不良地質(zhì)災(zāi)害因素對隧道工程產(chǎn)生的危害，從而合理選擇并應(yīng)用施工技術(shù)，積極應(yīng)對復(fù)雜條件，保證隧道工程施工順利完成。

Abstract： With the continuous development of society， China's transportation industry has made good progress. The demand for highway tunnel traffic engineering in various regions is increasing， and the scale of tunnel engineering construction is also expanding. In many regions of China， the construction of highway tunnels will be affected by complex geological conditions， climatic conditions and other factors， and it will cause more difficulties. As a result， effective technologies must be adopted to ensure the quality of the project construction. For this reason， it is necessary to strengthen the study of the harm caused by adverse geological hazards to the tunnel engineering， so as to rationally select and apply construction technology， actively respond to complex conditions， and ensure the successful completion of tunnel engineering construction.

關(guān)鍵詞：復(fù)雜條件;山嶺隧道;不良地質(zhì);處治

Key words： complicated conditions;mountain tunnel;bad geology;treatment

中圖分類號：U455.49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0167-03

1? 隧道施工常見不良地質(zhì)災(zāi)害

1.1 巖爆

在公路隧道工程施工種常見的地質(zhì)災(zāi)害之一就是巖爆。在建設(shè)隧道工程過程中，周圍巖石的強度如果小于周圍巖石的壓力那么就容易突然發(fā)生巖石斷裂問題，在斷裂的過程中會突然釋放出巖層的內(nèi)部力，導(dǎo)致迸濺很多巖石碎石。巖爆會從一定程度上破壞已建成的公路隧道項目，還會直接威脅到施工過程中人員的生命財產(chǎn)安全。

1.2 隧道穿過正在使用的公路下方

如果公路隧道施工段上方存在正在使用的公路工程，可能會導(dǎo)致施工難度增加，還可能會威脅到上方公路的安全使用以及使用壽命。雖然當(dāng)前在很多復(fù)雜條件下山嶺隧道施工中很少存在下穿使用的公路的情況，但是不可避免會存在這種情況。對此類工程進行分析可知，威脅到上方使用的公路安全主要存在兩個方面。一方面，在下方隧道開挖過程中如果沒有充分采取支護措施那么容易導(dǎo)致上方使用的公路出現(xiàn)坍塌、沉陷等問題，同時對隧道工程建設(shè)的施工安全、進度、質(zhì)量等也會產(chǎn)生嚴(yán)重影響。另一方面，在隧道施工過程中即使沒有造成上方已使用公路發(fā)生坍塌問題，那么也需要挖穿下方的基礎(chǔ)，會導(dǎo)致上方路基沉降加快，進而造成路基出現(xiàn)滑移的問題，對原有公路使用安全和使用壽命同樣會存在一定不良影響。

1.3 巖溶

巖溶地質(zhì)有著較為廣泛的分布區(qū)域并且有著較多的類型。在隧道工程建設(shè)過程中如果存在巖溶地質(zhì)就非常容易出現(xiàn)突泥、涌水等地質(zhì)災(zāi)害問題，此外，在開挖過程中，巖溶地質(zhì)的區(qū)域還非常容易發(fā)生變形問題，進而可能會造成隧道工程出現(xiàn)落石、塔防等問題，導(dǎo)致隧道工程建設(shè)進度、安全、質(zhì)量難以得到充分保障。

1.4 黃土洞穴

在公路隧道施工經(jīng)過黃土地區(qū)時，容易遇到黃土洞穴不良地質(zhì)問題。如果需要經(jīng)過洞穴上方完成隧道工程建設(shè)那么在后期或者施工中可能會存在公路隧道地基下沉的問題。如果公路隧道需要從洞穴下方經(jīng)過那么在施工中可能會出現(xiàn)冒頂?shù)膯栴}。如果公路隧道從洞穴旁邊經(jīng)過可能會由于隧道內(nèi)部受力過大出現(xiàn)偏壓問題，隧道中可能會灌入地表水，導(dǎo)致浸泡侵蝕隧道工程，對工程建設(shè)產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響。

2? 對于不良地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測方法

2.1 塌方的預(yù)測方法

雖然人為控制塌方問題十分困難，但是施工單位還是可以預(yù)測并采取一定的應(yīng)對措施的。經(jīng)過多年的施工經(jīng)驗及教訓(xùn)總結(jié)能夠發(fā)現(xiàn)塌方隧道存在一定規(guī)律。首先，出現(xiàn)塌方事故的隧道中在開挖隧道過程中頂部會有巖石發(fā)生掉落。其次，開挖隧道之后，支架鋼筋負責(zé)固定，隧道坍塌前支架鋼筋會出現(xiàn)扭曲變形的情況，同時會有大面積混凝土裂紋和混凝土脫離問題。最后，通過監(jiān)測設(shè)備能夠發(fā)現(xiàn)隧道坍塌前變形速率水平很高，同時會出現(xiàn)速率突然增大的情況。可見，在隧道工程施工中，為了保證隧道工程安全，可以做好監(jiān)控量測、超前地質(zhì)預(yù)報等隧道勘測工作，對比勘測結(jié)果和前文所述現(xiàn)象情況，從而對出現(xiàn)塌方的可能性進行預(yù)判，利用勘測到的形變速率和形變值判定隧道是否安全，此外，預(yù)判勘測還可以采用聲學(xué)測量法、微地震學(xué)測量法等先進的勘測方式。

2.2 涌水的預(yù)測方法

涌水問題是大多隧道都會面臨的問題，為了避免涌水問題對工程產(chǎn)生嚴(yán)重威脅可以對涌水量進行預(yù)測。當(dāng)前在涌水量預(yù)測中可以采用多種預(yù)測方法，比如常見的包括水平衡原理、地下水動力公式、數(shù)值方法、參考其他類似地貌、建立數(shù)學(xué)模型等。

2.3 偏壓的預(yù)測方法

偏壓的預(yù)測較為簡單。隧道兩側(cè)壁如果負荷量大小出現(xiàn)差異就會出現(xiàn)偏壓，為了保證隧道施工安全可以對山體形狀對稱性進行目測，如果對稱那么不會存在偏壓問題，如果不對稱就需要檢測山體兩側(cè)的土壤以及巖石，同時使用斷面儀測量開挖后的輪廓線，從而對隧道偏壓問題進行判斷。

2.4 巖爆的預(yù)測方法

在預(yù)測巖爆問題時，需要在開展施工前利用超前鉆孔方法檢測山體巖石結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，根據(jù)探測結(jié)果對公路隧道施工是否會出現(xiàn)巖爆問題進行預(yù)測。此外，還可以積極應(yīng)用先進的探測技術(shù)，比如常見的地質(zhì)雷達檢測技術(shù)、巖體電磁輻射監(jiān)測器、紅外線檢測等。此外，微重力法、數(shù)值分析法也是巖爆預(yù)測中常用的探測方法。

2.5 斷層的預(yù)測方法

探測公路隧道工程山體及山體下地殼斷層情況可以對是否存在斷層結(jié)構(gòu)進行預(yù)測。通?？梢圆捎矛F(xiàn)代高科技手段，比如淺層地震勘探、電法勘探、地質(zhì)雷達、井間層析成像等。

2.6 巖溶的預(yù)測方法

預(yù)測巖溶過程中需要充分對各個區(qū)間預(yù)報結(jié)果進行考慮。地質(zhì)素描法適合應(yīng)用于距離在兩百米以上的地質(zhì)預(yù)報。聲波反射法適合應(yīng)用于距離在三十米到兩百米的地質(zhì)預(yù)報中。地質(zhì)鉆探法、地質(zhì)素描法可以應(yīng)用于距離在三十米以內(nèi)的地質(zhì)預(yù)報中。

3? 復(fù)雜條件下山嶺隧道地質(zhì)處治技術(shù)

3.1 塌方崩破處治技術(shù)

塌方崩坡處治技術(shù)主要從以下幾方面開展工作。第一，在隧道工程開挖前，首先在垂直線路相關(guān)軸線進行排抗性滑樁的設(shè)置，從而避免在施工中出現(xiàn)洞口下滑的問題，避免出現(xiàn)洞口滑坡。第二，在選擇隧道洞口距離和角度時要保證盡量洞口靠前，同時有效控制仰坡，科學(xué)合理地設(shè)計高度，建議避免開挖仰坡。此外，應(yīng)當(dāng)加強并完善周邊堵排水工作，保證周圍排水順暢，避免洞口仰坡開挖中受到水的影響出現(xiàn)滑移等問題。第三，充分了解并掌握洞頂上的土質(zhì)、水文條件等情況，對是否存在蓄水等情況進行充分了解。第四，有效控制隧道爆破振動程度，同時合理監(jiān)控振動情況，避免主觀臆斷。應(yīng)當(dāng)以實際施工情況為基礎(chǔ)監(jiān)控振動速度，同時應(yīng)當(dāng)保證機械和人工的充分配合。

3.2 超前支護施工技術(shù)

在具體支護施工中應(yīng)當(dāng)做好現(xiàn)場實際情況的調(diào)查研究，合理設(shè)計工作面，合理選擇支護方式，通常采用的支護形式包括素噴、臨時管縫錨網(wǎng)等?？梢圆捎萌珨嗝嬉淮伪凭蜻M的方式處理砂巖、頁巖等不穩(wěn)固巖層段，及時跟進臨時噴漿、長錨索、臨時錨網(wǎng)工作，在工作面30m外滯后平行完成永久性澆灌支護工作。可以利用鋼拱架支護或者超前管棚支護方式完成特殊不良底端的支護工作，完成地坪及水溝澆灌等巷道貫通支護后，可以根據(jù)巖層具體情況做好進一步支護工作。第一，如果所在施工區(qū)域存在白云巖或者灰?guī)r等地質(zhì)情況，支護方式可以選擇全斷面混凝土技術(shù)，噴厚和強度分別為70mm和C30。在施工過程中要保證和掘進平面平行完成噴射施工，有效控制噴射角度，確保拱頂?shù)幕炷羾娚浜穸葷M足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，將雜物清理干凈，保障混凝土施工質(zhì)量。第二，如果施工段存在白云巖、砂巖、頁巖等不穩(wěn)固巖層，支護方式可以選用全斷面錨網(wǎng)噴施工技術(shù)，錨桿選擇使用Φ40@1800開縫式，用Φ6.5圓鋼編制的錨網(wǎng)，網(wǎng)格和間距分別為150mm×150mm和800mm×1000mm，為保證其支護穩(wěn)定性要將搭接長度進行合理控制，通常至少為200mm。

3.3 噴漿料攪拌技術(shù)

用攪拌機將混凝土材料充分攪拌均勻，加強對原材料的配合比控制，保證計量的精準(zhǔn)性以及備料的科學(xué)性。在誤差控制中應(yīng)當(dāng)做到如下規(guī)定：水、水泥、外加劑、相關(guān)混合材料的誤差都要控制在1%左右。為了確保材料配置的合理性和誤差，可以從以下幾方面加強重視：其一，控制原材料。山嶺隧道施工的主要原材料為混凝土，應(yīng)當(dāng)在混凝土原材料使用前嚴(yán)格檢查其質(zhì)量，例如水泥出廠日期如果超過三個月并且存在結(jié)塊等質(zhì)量問題那么杜絕其投入使用。國家相關(guān)部門對水泥、沙子等材料檢測有著明確規(guī)定，應(yīng)當(dāng)進行隨機取樣并且做好試驗檢測。其二，有效控制配合比。合理計算各種材料的配合比，并且生產(chǎn)試塊送樣檢測，對基準(zhǔn)配合比進行提交，由檢測機構(gòu)進行審核驗證后方可將配比清單投入到生產(chǎn)當(dāng)中。通過這種方式能夠?qū)⒒炷辽a(chǎn)規(guī)范化，更好地保障施工質(zhì)量。

3.4 加強安全施工管理機制

通過分析山嶺隧道施工中不良地質(zhì)條件和環(huán)境后能夠明確其施工風(fēng)險隱患，有助于做好管理機制的優(yōu)化，有助于制定有效的預(yù)防方案。在山嶺隧道工程施工中為了保證施工安全應(yīng)當(dāng)從設(shè)備、技術(shù)、環(huán)境等多個方面做好安全管理的制定，加強安全管理制度的制定和落實。為此，可以從以下幾方面開展工作。其一，根據(jù)山嶺隧道施工特點建立責(zé)任機制，明確各個施工環(huán)節(jié)工作責(zé)任，規(guī)避施工環(huán)節(jié)和流程中可能存在的風(fēng)險問題，避免受到復(fù)雜條件的影響出現(xiàn)安全事故問題。其二，采用精細化管理方式，量化、細化管理施工中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險。山嶺隧道施工中需要面臨十分復(fù)雜的環(huán)境條件，想要順利安全地完成施工工作就要采用精細化的安全管理辦法。為此，需要充分設(shè)置安全管理人員，做好安全責(zé)任人、監(jiān)督員的布置以及工作責(zé)任的劃分，統(tǒng)籌規(guī)劃和調(diào)度機械設(shè)備、人員、技術(shù)等，保證所有員工能夠有條不紊地開展工作，避免工作散漫、肆意妄為。其三，加強培養(yǎng)技術(shù)人才，為山嶺隧道施工順利完成奠定堅實的人才基礎(chǔ)。在復(fù)雜的環(huán)境中，施工技術(shù)人員成為了工程能否順利完成的關(guān)鍵因素之一，工程建設(shè)考驗著技術(shù)人員的專業(yè)水平、理論知識等，只有保證技術(shù)人員有足夠的能力才能達到工程保質(zhì)保量完成的目的。為此，在復(fù)雜情況下山嶺隧道施工中，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)積極引入專業(yè)技術(shù)人才，同時加強自身單位技術(shù)人員的培訓(xùn)教育，不斷提高施工技術(shù)水平。

4? 結(jié)語

我國交通運輸行業(yè)的發(fā)展以及人民生命財產(chǎn)安全都和隧道工程施工質(zhì)量息息相關(guān)。為了保證公路隧道施工的順利完成，保證工程質(zhì)量安全，應(yīng)當(dāng)加強研究不良地質(zhì)問題，確保施工中能夠有效解決不良地質(zhì)帶來的一些難題，確?？梢皂樌赝瓿墒┕すぷ?，同時為我國社會的進一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]孫建勛，鄭會歌.不良地質(zhì)段隧道施工技術(shù)研究[J].中國水運（下半月），2017，17（09）：244-245.

[2]李志達.公路隧道及其不良地質(zhì)段施工處理技術(shù)探索[J].山西建筑，2017，43（22）：174-175.

[3]王同春.鐵路隧道施工不良地質(zhì)災(zāi)害對策研究[J].低碳世界，2017（12）：216-217.

[4]李明洪.隧道不良地質(zhì)段施工技術(shù)及其管理探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（05）：154.

[5]王超銀.隧道不良地質(zhì)段施工技術(shù)及管理淺談[J].建材與裝飾，2016（36）：233-234.

作者簡介：李熙穎（1977-），男，山西陽高人，工程師，從事隧道工程施工管理。