漫談礦山法隧道技術(shù)講座－ 開(kāi)場(chǎng)白

關(guān)寶樹(shù)

(西南交通大學(xué)，四川成都 610031)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2014年底，我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)隧道已達(dá)11 516座，總長(zhǎng)約10 482.152 km;目前正在建設(shè)中的4 500座，總長(zhǎng)8 300 km。已修建公路隧道12 404處，累計(jì)長(zhǎng)度10 756.7 km。已建成的各類水工隧洞也超過(guò)10 000 km。這些鐵路、公路、水工隧道絕大多數(shù)是用礦山法修建的。因此，對(duì)修建隧道的礦山法而言，我國(guó)積累的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)極為豐富，對(duì)發(fā)展礦山法隧道技術(shù)具有重要意義。本講座以此為重點(diǎn)，漫談礦山法隧道中的一些技術(shù)問(wèn)題，目的是:一方面總結(jié)我國(guó)的基本經(jīng)驗(yàn)，另一方面說(shuō)明國(guó)外在這方面的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以便引起關(guān)注。找出差距、大力創(chuàng)新，努力將我國(guó)礦山法隧道的修建技術(shù)提高到一個(gè)符合時(shí)代需求的水平。

我國(guó)采用礦山法修建隧道的施工經(jīng)驗(yàn)是最豐富的，在解決一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題中，不斷地發(fā)展和進(jìn)步。如今，礦山法已經(jīng)成為全地質(zhì)型的施工方法，并隨著技術(shù)的進(jìn)步，與掘進(jìn)機(jī)法、盾構(gòu)法一樣，一步一步向著工廠化的施工技術(shù)方向發(fā)展。

過(guò)往的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明:在礦山法隧道的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理中要牢記作為其對(duì)象的2個(gè)問(wèn)題－－圍巖和地下水。只有把這2個(gè)問(wèn)題整理明白并處理好，才能解決實(shí)質(zhì)性的問(wèn)題。但問(wèn)題往往就出在這2個(gè)問(wèn)題上。

圍巖和地下水是客觀存在的。開(kāi)挖隧道時(shí)，會(huì)擾動(dòng)坑道周邊圍巖的初始狀態(tài)或改變地下水流的平衡和流動(dòng)徑路，這是不可避免的。因此，隧道設(shè)計(jì)和施工需要竭盡全力解決這2個(gè)問(wèn)題。

1)從目前已經(jīng)達(dá)到的隧道技術(shù)水平看，解決"圍巖"問(wèn)題的基本技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是解決隧道"開(kāi)挖"和"支護(hù)"的關(guān)系問(wèn)題。視圍巖的具體情況，隧道開(kāi)挖和支護(hù)的關(guān)系，不是"先開(kāi)挖、后支護(hù)"，就是"先支護(hù)、后開(kāi)挖"這2種情況。前者是具有自支護(hù)能力的圍巖采用的技術(shù)，后者則是不良圍巖或自支護(hù)能力不充分的圍巖采用的技術(shù)。因此，形成了各式各樣的組合方法。例如視圍巖情況可形成:先開(kāi)挖+初期支護(hù)、先開(kāi)挖+強(qiáng)化的初期支護(hù)、先(預(yù))支護(hù)+后開(kāi)挖+初期支護(hù)及先(預(yù))支護(hù)+后開(kāi)挖+強(qiáng)化的初期支護(hù)+二次襯砌等組合方法。這也是確保隧道及地下工程結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐久性的基本對(duì)策。

2)而解決"地下水"問(wèn)題的基本技術(shù)，也只有2種，一種是"排"，一種是"堵"，而正確處理"排"與"堵"的關(guān)系是解決地下水問(wèn)題的關(guān)鍵。前者是在容許地下水位降低條件下采用的技術(shù)，后者是在考慮對(duì)周邊環(huán)境影響時(shí)采用的技術(shù)。

因此，厘清"圍巖"和"地下水"的相關(guān)問(wèn)題，理順"開(kāi)挖"和"支護(hù)"的關(guān)系，正確處理"排"與"堵"的關(guān)系是非常重要的。這也是我們獲得的基本經(jīng)驗(yàn)。

在千變?nèi)f化的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下，隧道開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)也是千變?nèi)f化的，但萬(wàn)變不離其宗，總是圍繞上述的基本技術(shù)而變化。

本講座旨在從上述問(wèn)題出發(fā)，重新整理思路，探討解決問(wèn)題的方法。有些是"老生常談"，有些是新的認(rèn)識(shí)。本講座不是全面闡明礦山法隧道技術(shù)的各個(gè)方面，而是重點(diǎn)說(shuō)明筆者認(rèn)為最重要的問(wèn)題。如圍巖的特性、控制地下水的關(guān)鍵、初期支護(hù)和永久支護(hù)中的關(guān)鍵問(wèn)題及以山嶺隧道為主體的設(shè)計(jì)施工一體化技術(shù)等。本講座共分為圍巖、噴混凝土、錨桿、鋼架、襯砌(一)、初砌(二)、纖維混凝土襯砌、中流動(dòng)性混凝土的應(yīng)用、隧道開(kāi)挖和支護(hù)方法、軟弱圍巖中隧道中開(kāi)挖斷面早期閉合施工技術(shù)、隧道施工機(jī)械化、隧道情報(bào)化施工的"情報(bào)"、施工精細(xì)化管理、隧道涌水及其控制方法、隧道涌水控制技術(shù)及建立以"預(yù)防管理"的綜合維修管理體系，共16講。為提高現(xiàn)行的隧道設(shè)計(jì)、施工、維修管理的技術(shù)水平提供思路，以滿足不斷持續(xù)發(fā)展的隧道工程建設(shè)的要求。