隧道施工中的常見(jiàn)問(wèn)題分析及其處置措施

陳曉忠

（廣東華隧建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，廣州 510308）

1 引言

在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的過(guò)程中交通工程也在發(fā)生著巨大的變化，尤其是隧道工程發(fā)展尤為迅速。隧道工程在山區(qū)公路項(xiàng)目中所占的比例越來(lái)越大。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截至目前，我國(guó)隧道以及地下工程建設(shè)規(guī)模位居全世界前列。雖然隧道建設(shè)已有一定的成就，但是在建設(shè)過(guò)程中也存在著一定的問(wèn)題。因此，需要明確施工過(guò)程中所存在的問(wèn)題以及所需要采取的解決措施，確保隧道能夠發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值。

2 隧道施工常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 隧道滲漏水

引起隧道滲漏水的主要因素包括了地下水作用、圍巖因素、設(shè)計(jì)因素以及施工因素。水的參與會(huì)導(dǎo)致巖土體的性能受到影響，從而降低圍巖的強(qiáng)度，此外地下水還會(huì)從襯砌薄弱的區(qū)域入侵，從而造成滲漏水現(xiàn)象[1]。對(duì)于富水區(qū)域，由于地下水的物理、化學(xué)、力學(xué)作用就會(huì)使得圍巖條件朝著更加復(fù)雜的方向發(fā)展，在長(zhǎng)期的作用下，就會(huì)產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象。

水流動(dòng)的通道是由圍巖結(jié)構(gòu)所提供的，尤其是圍巖破碎的區(qū)域，如果在這些區(qū)域地下水較為豐富，地下水就會(huì)沿著破碎圍巖所形成的通道進(jìn)行流動(dòng)。圍巖的孔隙通常能夠?yàn)榈叵滤木奂峁l件。在隧道中一旦發(fā)生滲漏，往往就會(huì)形成較大的水流量。

在隧道建設(shè)的過(guò)程中，其相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也在不斷地提高完善，之前標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的排水方案已經(jīng)逐漸不能夠滿(mǎn)足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。除此之外，勘察階段的不仔細(xì)，設(shè)計(jì)階段的不合理，都可能會(huì)導(dǎo)致排水管道發(fā)生阻塞等，影響水的正常排出。山區(qū)的巖土水文工程情況較為復(fù)雜，在勘察的過(guò)程中難度也較大，勘察也往往不能夠準(zhǔn)確地揭示當(dāng)?shù)氐恼鎸?shí)工程水文情況，就會(huì)造成設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足真實(shí)的情況。

初期支護(hù)和二襯結(jié)構(gòu)是隧道的重要支護(hù)結(jié)構(gòu)，其也屬隱蔽工程，一旦出現(xiàn)問(wèn)題是很難發(fā)現(xiàn)的。在隧道的施工過(guò)程中往往會(huì)因?yàn)橥倒p料、質(zhì)量控制不嚴(yán)格而使得初支出現(xiàn)較大的變形，二襯表面也出現(xiàn)蜂窩麻面、空洞等問(wèn)題。在施工的過(guò)程中，由于排水系統(tǒng)的不當(dāng)處置，排水板會(huì)被刺破、堵塞、脫節(jié)等。

2.2 隧道二襯裂縫

在施工的過(guò)程中如果在混凝土結(jié)合面處理得不夠徹底、振搗也不充分、偷工減料、支護(hù)類(lèi)型選擇不合理且標(biāo)準(zhǔn)較低、襯砌厚度較小等多方面的因素綜合作用下就可能會(huì)造成二襯出現(xiàn)裂縫[2]。此外，在隧道爆破的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，影響圍巖的穩(wěn)定性，而二襯的混凝土就需要承受較大的外部壓力，引發(fā)裂縫的形成。在施工中如果仰拱、二襯的環(huán)向施工未能夠在一個(gè)環(huán)，反而是錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，會(huì)產(chǎn)生沉降而拉裂二襯混凝土。如果部分地段未能夠按照設(shè)計(jì)的要求設(shè)置沉降縫，也會(huì)使得支護(hù)結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)不均勻沉降。在二襯施工時(shí)如果拆模過(guò)早，可能使得二襯混凝土的強(qiáng)度未能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的承載力。應(yīng)用光面爆破容易出現(xiàn)超挖和欠挖的現(xiàn)象，超挖會(huì)使得回填不夠密實(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)空洞，而欠挖使得進(jìn)尺未能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求則需要繼續(xù)開(kāi)挖，就會(huì)再次對(duì)圍巖造成擾動(dòng)。以上種種施工過(guò)程中的操作都會(huì)引起隧道二襯某部位出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)裂縫的產(chǎn)生。

2.3 隧道塌方

隧道發(fā)生塌方其主要的原因在于圍巖發(fā)生的大變形，對(duì)于破碎的圍巖，其自身強(qiáng)度較低，承載能力弱，如果在開(kāi)挖過(guò)程中，未能夠及時(shí)地進(jìn)行支護(hù)或者支護(hù)的強(qiáng)度不足，在重力以及圍巖應(yīng)力的作用下就會(huì)出現(xiàn)大的變形與位移，最終導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，出現(xiàn)隧道塌方。在發(fā)生塌方之前往往會(huì)有一段長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)渡期，一旦圍巖應(yīng)力超過(guò)閾值，變形就會(huì)加速，引發(fā)塌方[3]。引起塌方的因素主要可以分為兩大類(lèi)：其一為自然因素，主要包括了地震作用、巖體應(yīng)力、圍巖的強(qiáng)度以及地下水因素等方面；其二則是人為的設(shè)計(jì)或者施工因素。隧道出現(xiàn)塌方的概率較大，且危害嚴(yán)重，會(huì)對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的損失。

3 隧道施工控制的有效處置措施

3.1 隧道滲漏水的處置措施

要對(duì)隧道漏水進(jìn)行防治，首先需要明確滲漏的原因，治理要遵循由內(nèi)到外、排堵結(jié)合的原則。首先，發(fā)生滲漏是因?yàn)橐r砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了破損，所以，在治理的過(guò)程中需要著重從改善襯砌結(jié)構(gòu)入手。對(duì)于富水區(qū)的隧道，需要著重對(duì)空洞進(jìn)行治理，同時(shí)還需要合理地排導(dǎo)地下水。對(duì)空洞的處理主要為減小圍巖松弛擴(kuò)大，同時(shí)抑制空洞繼續(xù)進(jìn)行發(fā)育，增強(qiáng)襯砌的承載力以及抗變形的性能，加強(qiáng)其防水的效果，避免裂縫的出現(xiàn)。對(duì)空洞的治理主要是通過(guò)壓漿回填的手段，在回填時(shí)如果在空洞中還有水的存在，則需要先排水，避免對(duì)襯砌產(chǎn)生二次傷害。對(duì)于注漿的壓力一方面造成進(jìn)一步的開(kāi)裂，另一方面還能夠起到一定的防護(hù)措施。對(duì)于仰拱厚度不足或者發(fā)生不均勻沉降的情況，采取一般的補(bǔ)強(qiáng)方法效果不明顯，此時(shí)則應(yīng)該采取局部改建的方式進(jìn)行處理。

3.2 隧道裂縫的處置措施

重視隧道的地質(zhì)勘察，準(zhǔn)確劃分各區(qū)域的各級(jí)圍巖，同時(shí)結(jié)合圍巖情況和具體的工程選擇合理的襯砌結(jié)構(gòu)。如果圍巖的劃分不夠詳盡，需要在設(shè)計(jì)圖紙中進(jìn)行表明，提醒施工單位重視。面對(duì)特殊地層或者不良地質(zhì)區(qū)域，襯砌需要有針對(duì)性地進(jìn)行加強(qiáng)，確保承載力可以滿(mǎn)足要求。例如，對(duì)于軟弱和易風(fēng)化的圍巖地段，加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，必要的情況下需要提高襯砌等級(jí)并加設(shè)錨桿等。

施工單位應(yīng)當(dāng)配備地質(zhì)工程師及時(shí)對(duì)已開(kāi)挖地段的地質(zhì)情況進(jìn)行分析，如果在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)隧道該區(qū)域?qū)嶋H的地質(zhì)情況與勘察設(shè)計(jì)中有較大的出入，應(yīng)當(dāng)及時(shí)地上報(bào)建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)變更。加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的控制，盡可能地避免拱部澆筑出現(xiàn)間歇的情況，避免在施工縫處出現(xiàn)裂縫、蜂窩麻面的現(xiàn)象。在二襯澆筑完成之后根據(jù)規(guī)定進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。嚴(yán)格控制混凝土配合比，減少混凝土的拌和誤差。重視隧道施工的過(guò)程控制，避免在澆筑混凝土的過(guò)程中出現(xiàn)斷澆、間隔澆筑、蜂窩麻面等情況。除此之外，在混凝土澆筑之后需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)工作。盡可能地采取措施來(lái)減少由于爆破而造成的裂縫。在硬巖地區(qū)，需要控制二襯與掌子面之間的距離更大，而對(duì)于軟巖地段則需要適當(dāng)減少每個(gè)循環(huán)的開(kāi)挖進(jìn)尺量。

3.3 隧道塌方的處置措施

對(duì)隧道塌方病害的處治需要根據(jù)塌方的原因來(lái)進(jìn)行處置方案的確定，對(duì)塌方的原因務(wù)必有清楚正確的認(rèn)識(shí)，否則很容易造成二次塌方。對(duì)隧道塌方的處治一般是遵循先治水、先加強(qiáng)、穩(wěn)塌體、管超前、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、少擾動(dòng)、勤量測(cè)、多循環(huán)的原則。對(duì)塌方的處治主要包括了反壓回填、噴漿固結(jié)、超前大管棚、超前小導(dǎo)管、錨桿施工和換拱等。對(duì)塌方體的處置需要先進(jìn)行超前支護(hù)，確保塌方體的穩(wěn)定，同時(shí)，還需要對(duì)進(jìn)尺的尺度合理地控制，及早地進(jìn)行初期支護(hù)并封閉成環(huán)。此外，在隧道開(kāi)挖的過(guò)程中還需要進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控量測(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并及時(shí)進(jìn)行支護(hù)方案的調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，隧道在公路的建設(shè)中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位，但施工過(guò)程中出現(xiàn)了隧道滲漏水、二襯裂縫以及塌方等常見(jiàn)的問(wèn)題。問(wèn)題出現(xiàn)主要與地下水作用、圍巖因素、設(shè)計(jì)因素以及施工因素等因素有關(guān)，針對(duì)不同的問(wèn)題需要加強(qiáng)對(duì)病害原因的分析，有針對(duì)性地采取處理措施，提高工程質(zhì)量。