復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的隧道施工技術(shù)分析

文/郭凱 云南省交通發(fā)展投資有限責(zé)任公司 云南昆明 650000

在隧道工程施工過(guò)程中，地質(zhì)環(huán)境不斷發(fā)生變化且極為復(fù)雜，這樣一來(lái)，選擇的施工技術(shù)和方式不同，將會(huì)對(duì)隧道建設(shè)造成不同的影響。從某種程度上來(lái)說(shuō)，所選擇的施工技術(shù)是否足夠合理，就會(huì)關(guān)系到隧道工程施工能否取得成功。所以，為了保證隧道施工質(zhì)量，必須針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行深入研究，根據(jù)工程實(shí)際需求選擇合理的施工技術(shù)，這對(duì)隧道工程施工的順利開(kāi)展具有重要意義。

1、復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下隧道施工的基本原則

1.1 保證巖石層穩(wěn)定安全

在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行隧道施工，要保證巖石層的穩(wěn)定性與安全性。為此，在隧道施工中，施工隊(duì)伍不能對(duì)巖石采取大規(guī)模的變動(dòng)，這也就意味著在選擇開(kāi)挖方式時(shí)，能夠取得速度方面的優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行隧道施工過(guò)程中，施工隊(duì)伍除了要考慮圍巖地質(zhì)條件外，還可加強(qiáng)對(duì)圍巖地質(zhì)變化的關(guān)注，這樣能夠更為全面地考慮隧道實(shí)際施工需求，確保巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全。

1.2 選擇合理的開(kāi)挖方式

在隧道施工過(guò)程中，所選擇的開(kāi)挖方式是否合理，將直接關(guān)系到隧道施工作業(yè)效率與質(zhì)量。因此，在選擇施工方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)立足于隧道工程實(shí)際，對(duì)隧道地質(zhì)環(huán)境與施工技術(shù)進(jìn)行合理分析，對(duì)施工技術(shù)的合理性、安全性以及施工難度等做出評(píng)估，盡可能地保證隧道開(kāi)挖方式的安全合理，保證隧道施工的順利進(jìn)行。

2、復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的隧道施工技術(shù)

2.1 富水帶施工技術(shù)

在隧道施工中，經(jīng)常遇到富水帶的問(wèn)題，這時(shí)需要施工隊(duì)伍采取有效地滲水處理，保障隧道安全。施工中隧道一旦出現(xiàn)少量滴水、滲水現(xiàn)象，為了有效防止粉砂巖發(fā)生軟化、灰質(zhì)泥巖強(qiáng)度降低，必須在完成富水段隧道開(kāi)挖作業(yè)施工后，采取封閉圍巖的處理方式，以達(dá)到延緩巖石風(fēng)化的目的。具體是通過(guò)4cm到6cm的噴射砼，并與錨桿、掛網(wǎng)相互聯(lián)合，對(duì)隧道洞進(jìn)行有效支護(hù)，同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)圍巖的觀測(cè)，并結(jié)合觀測(cè)情況進(jìn)行二次混凝土施工。

除了要對(duì)圍巖采取密封式處理外，還要著手對(duì)水流問(wèn)題進(jìn)行有效處理。隧道開(kāi)挖過(guò)程中，如果出現(xiàn)明顯水流或者線狀水流。其中，對(duì)于散狀水流主要是在初噴砼前，利用防水板進(jìn)行集中引水，然后借助于HPDE管將水排至隧道邊墻排水溝。而對(duì)于集中水流而言，則應(yīng)在初噴砼前，設(shè)置一道Ω型彈簧排水管，將其與原設(shè)計(jì)縱向排水管相互連接，從而將多余的水排出隧道外。

2.2 隧道變形控制技術(shù)

如果隧道施工區(qū)域地質(zhì)屬于灰質(zhì)泥巖、粉質(zhì)砂巖，圍巖一旦遇水，就會(huì)發(fā)生膨脹和軟化，造成強(qiáng)度降低。倘若隧道水平收斂超過(guò)2mm/d，或者支護(hù)發(fā)生明顯形變，就需要采取有效地方法應(yīng)對(duì)隧道變形問(wèn)題。

首先，如果隧道發(fā)生局部變形，則應(yīng)使用化學(xué)藥卷錨桿聯(lián)合鋼筋網(wǎng)，緊接著補(bǔ)噴設(shè)計(jì)同級(jí)混凝土，對(duì)圍巖變形進(jìn)行快速限制，然后通過(guò)二襯限制隧道的進(jìn)一步形變。其次，如果隧道出現(xiàn)偏幫現(xiàn)象，致使巖體出現(xiàn)順層滑動(dòng)，或者拱腰發(fā)生V字形塌腔，則應(yīng)在穩(wěn)定圍巖四周增設(shè)化學(xué)藥卷錨桿，同時(shí)還要在塌腔范圍內(nèi)掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，將其與錨桿焊接在一起，然后按隧道設(shè)計(jì)同級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行噴射砼支護(hù)，對(duì)圍巖變形加以有效限制，此外，還要加強(qiáng)隧道水平與拱頂沉降觀測(cè)，以防發(fā)生進(jìn)一步形變。最后，一旦發(fā)現(xiàn)隧道變形，就需要加強(qiáng)收斂觀測(cè)和拱頂沉降觀測(cè)，增加觀測(cè)頻率，每天至少要進(jìn)行2-3次觀測(cè)。然后對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整理和分析，為隧道塌方、偏幫、掉拱等問(wèn)題的治理提供有利依據(jù)。

2.3 灰質(zhì)泥巖與粉砂巖施工技術(shù)

一是無(wú)水洞段施工。在無(wú)水洞段施工過(guò)程中，主要根據(jù)圍巖完整性與巖石硬度采取光面爆破工藝，但要求爆破周邊光爆眼間距不得超過(guò)45cm，抵抗線控制在1-1.2倍周邊眼間距，至于進(jìn)尺則應(yīng)控制在兩榀鋼架，周邊眼則應(yīng)去不連續(xù)的耦合裝藥結(jié)構(gòu)，緊接著采用毫秒雷管進(jìn)行光面爆破。

二是富水洞段施工。第一，實(shí)施超前規(guī)劃，要保證隧洞洞內(nèi)不會(huì)因突水、涌水等問(wèn)題使隧道圍巖地質(zhì)條件進(jìn)一步惡化。一旦隧道施工進(jìn)行到該樁號(hào)附近，施工現(xiàn)場(chǎng)則應(yīng)根據(jù)最大用水量進(jìn)行水量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，制作量水堰，對(duì)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，在此基礎(chǔ)上，還要開(kāi)挖積水井，防止涌水對(duì)圍巖拱腳造成浸泡危害。第二，對(duì)于富水段軟弱圍巖問(wèn)題，除了可以采取雙液帷幕注漿施工處理措施外，還可以針對(duì)強(qiáng)度較低的圍巖洞段，采取臺(tái)階法施工的方法，然后通過(guò)機(jī)械開(kāi)挖或弱震淺孔爆破的方法進(jìn)行施工。第三，在完成隧道開(kāi)挖支護(hù)工作后，要根據(jù)水平收斂與拱頂沉降監(jiān)測(cè)的結(jié)果，待圍巖趨于穩(wěn)定后進(jìn)行仰拱和二次鋼筋混凝土襯砌施工，保障隧道施工安全，避免出現(xiàn)隧道關(guān)門事故。

2.4 突泥突水地質(zhì)環(huán)境的施工技術(shù)

首先，要對(duì)導(dǎo)坑與正洞位置進(jìn)行調(diào)整，將導(dǎo)坑開(kāi)挖成城門洞模式。對(duì)于普通地段而言，可采取全斷面開(kāi)挖的方式，設(shè)置循環(huán)開(kāi)挖隧道長(zhǎng)度為3m，然后在正洞出口進(jìn)行裝碴，緊接著采用噴錨支護(hù)技術(shù)進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)噴射，厚度控制在25cm左右，其中還要安設(shè)180 cm×180 cm的鋼架，相鄰鋼架保持1米左右的距離。

其次，施工隊(duì)伍要對(duì)接近斷層位置加以妥善處理，還是采用全面開(kāi)挖的方式，將循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度設(shè)置為2m，也是在正洞口處進(jìn)行裝碴處理，然后借助于噴錨技術(shù)輔以模型襯砌技術(shù)，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)控制在20cm左右。此外，還要在其外圍設(shè)置全環(huán)形鋼架，鋼架縱向間距應(yīng)保持0.8左右。

最后，還要進(jìn)行管棚施工操作，對(duì)正洞進(jìn)行有效加固，擴(kuò)大導(dǎo)坑面積，方便大型隧道施工機(jī)械操作。施工中應(yīng)當(dāng)采用臺(tái)階開(kāi)挖方式，各臺(tái)階間的距離設(shè)置為4m，循環(huán)開(kāi)挖間距設(shè)置為0.8m，采用裝載機(jī)進(jìn)行裝碴，然后利用汽車出碴。同時(shí)，采用預(yù)支護(hù)技術(shù)與噴錨技術(shù)以及模型襯砌技術(shù)相互聯(lián)合的方式，對(duì)斷面進(jìn)行施工注漿操作，噴射的混凝土結(jié)構(gòu)厚度要保持在25cm左右，并加設(shè)管棚與導(dǎo)管支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.5 隧道瓦斯條件下的施工技術(shù)

一是地質(zhì)報(bào)告技術(shù)?？紤]到隧道內(nèi)含有天然氣，施工隊(duì)伍要按照先設(shè)計(jì)后施工、先勘察后處理的基本原則，并采用地質(zhì)報(bào)告技術(shù)。一般而言，對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下，地質(zhì)報(bào)告可采用的勘察方式主要是地質(zhì)素描報(bào)告、TST報(bào)告以及水平鉆探報(bào)告，施工隊(duì)伍可以根據(jù)地質(zhì)報(bào)告數(shù)據(jù)和信息，對(duì)隧道施工中可能遇到的斷裂帶位置、規(guī)模大小及相關(guān)情況進(jìn)行分析與總結(jié)，這樣就能更好地掌握隧道天然氣的分布，保障施工安全。

二是瓦斯監(jiān)控技術(shù)。在瓦斯隧道施工中，合理運(yùn)用瓦斯監(jiān)控技術(shù)能夠有效保障隧道施工安全。在對(duì)瓦斯進(jìn)行檢測(cè)監(jiān)控時(shí)，可以采用機(jī)械監(jiān)控與人工監(jiān)控相結(jié)合的模式。通常，機(jī)械監(jiān)控采用KJ90號(hào)煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)，增設(shè)甲烷報(bào)警裝置，如果隧道洞內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.5%以上，報(bào)警裝置就會(huì)自動(dòng)報(bào)警；如果瓦斯?jié)舛壤^續(xù)增加，超過(guò)1%，此時(shí)報(bào)警裝置就會(huì)將隧道施工總電源切斷，保證施工人員及設(shè)備安全。一旦瓦斯監(jiān)控裝置報(bào)警，施工隊(duì)伍必須立即停止施工，加強(qiáng)隧道通風(fēng)，降低隧道內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，只有?dāng)瓦斯?jié)舛认陆抵琳７秶鷷r(shí)才能恢復(fù)作業(yè)。

三是加強(qiáng)對(duì)防爆設(shè)備的改造。按照高瓦斯隧道施工的規(guī)范和要求，進(jìn)洞車輛以及設(shè)備都要具備一定的防爆性能，技術(shù)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)防爆技術(shù)與設(shè)備的分析，對(duì)防爆設(shè)備加以改進(jìn)，提升其防爆性能，改造完成后，還要將相關(guān)設(shè)備與車輛置于濃度為0.5%的瓦斯隧道環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，確保其能夠達(dá)到隧道施工需求，防止出現(xiàn)隧道爆炸事故。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在隧道施工中，經(jīng)常會(huì)由于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的影響，給隧道施工帶來(lái)各種安全性問(wèn)題，既不利于隧道施工質(zhì)量的提升，也可能對(duì)施工人員的施工安全帶來(lái)隱患。為此，施工中一旦遇到復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，應(yīng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真分析與研究，在此基礎(chǔ)上選擇合理地施工技術(shù)，保障隧道施工的穩(wěn)定性與安全性，進(jìn)而推動(dòng)隧道建設(shè)行業(yè)更快更好發(fā)展。