隧道巖土工程勘察及施工技術(shù)研究

張瑞元

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北武漢 430000）

巖土工程勘察指測算隧道施工過程中的地質(zhì)條件、施工環(huán)境，并為施工技術(shù)的選擇提供重要的理論依據(jù)。若未做好勘察工作，會影響隧道巖土工程的質(zhì)量、效率、進(jìn)度。

1 隧道巖土工程綜述

隧道巖土工程是一項涉及土力學(xué)、巖土力學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科知識，并以勘察為主要核心的項目。隧道巖土施工技術(shù)的種類較多，如盾構(gòu)法、蓋挖逆作法、地下工程防水、地基處理、邊坡加固、多道瞬態(tài)面波等施工技術(shù)。隧道巖土工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中較為重要的施工個環(huán)節(jié)，當(dāng)前形勢下，隨著我國經(jīng)濟(jì)與社會的不斷發(fā)展，相關(guān)部門對隧道巖土工程建設(shè)提出了較高的要求，對隧道巖土工程勘察核心及施工技術(shù)進(jìn)行分析較為重要。

2 隧道巖土工程勘察

2.1 施工現(xiàn)場勘察

對隧道巖土工程現(xiàn)場勘察的主要目的是確保工程質(zhì)量、效率、進(jìn)度。施工現(xiàn)場勘察的主要內(nèi)容包括隧道巖土施工過程中勘察成果的核查與驗證、監(jiān)理質(zhì)量的控制、各類載荷對巖石及土壤反應(yīng)特性的監(jiān)測、環(huán)境影響監(jiān)測等。其在施工現(xiàn)場勘察獲得的數(shù)據(jù)，可為后續(xù)隧道工程項目的有序推進(jìn)，提供重要的技術(shù)參數(shù)與理論依據(jù)。

2.2 地下水位勘察

地下水位勘察對隧道巖土工程施工具有較為重要的影響，是促進(jìn)隧道安全性的重要因素之一。對隧道進(jìn)行開挖的過程中，須采取降水、排水、止水等措施，為隧道巖土工程建設(shè)項目的安全性與穩(wěn)定性奠定堅實的基礎(chǔ)。在一些特殊情況下，隧道需要穿越城市地下道路，周圍的建筑物距離較近且管線較多，降水、排水、止水均可能影響建筑物體、地下管道。

在對隧道巖土工程地下水位的勘察過程中，應(yīng)合理判斷地下水位層的位置、厚度、涌水、滲透等因素，減少因降水、排水、止水引發(fā)的地面沉降。在對地下水位勘察的過程中，可根據(jù)附近相似地質(zhì)條件的勘察經(jīng)驗，為隧道巖土工程的勘察提供科學(xué)與準(zhǔn)確的參數(shù)[1-2]。

2.3 軟土與地面沉降勘察

在隧道巖土工程施工過程中，其掘進(jìn)模式、注漿壓力、防范失水等的工作的開展，均會影響地面沉降。在隧道開挖過程中，會因隧道土體的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面的變化，造成地面沉降，導(dǎo)致建筑物體開裂。

對隧道巖土工程軟土與地面沉降的勘察較為重要，通過軟土與地面沉降勘察，可全面了解隧道的應(yīng)力、變形情況、強(qiáng)度特點。針對軟土強(qiáng)度低、沉降量較大等現(xiàn)象，可通過野外原位測試和室內(nèi)試驗相結(jié)合的方法，以高效完成對軟土與地面沉降的勘察工作。

在對隧道巖土工程軟土與地面沉降進(jìn)行勘察過程中，應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)部門的協(xié)作，并在此基礎(chǔ)上確定適合隧道巖土工程的施工技術(shù)，降低不良地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率。

2.4 地質(zhì)均勻性勘察

由于隧道巖土工程局具有特殊性，如管片結(jié)構(gòu)、襯砌結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度、整體性等，會增加對不均勻地質(zhì)的要求。在隧道巖土工程施工過程中，在選擇機(jī)械設(shè)備、加固地基、設(shè)置參數(shù)時，應(yīng)根據(jù)隧道巖土工程地質(zhì)均勻性，確定勘察數(shù)據(jù)。

2.5 殘積土與強(qiáng)風(fēng)化巖的勘察

在隧道巖土施工過程中，地下潮濕、上方存在含水層等因素，殘積土與強(qiáng)風(fēng)化的內(nèi)部會出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象。在隧道掘進(jìn)過程中，會擾動周圍土體、結(jié)構(gòu)等，導(dǎo)致隧道的拱頂和側(cè)壁出現(xiàn)松動、掉塊等現(xiàn)象。在一般情況下，可通過注漿、錨噴等方式，對其進(jìn)行加固。

2.6 地理信息技術(shù)勘察

在隧道工程項目建設(shè)過程中，地理信息技術(shù)勘察在工程項目中發(fā)揮著不容忽視的重要作用，科學(xué)合理的地理信息技術(shù)勘察，可以更好地促進(jìn)工程項目的順利推進(jìn)。此外，地理信息技術(shù)勘察具備的空間信息整合的優(yōu)勢，可以幫助施工企業(yè)合理地分配各項資源，為施工方案的調(diào)整提供重要的理論依據(jù)。

3 隧道巖土工程施工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代，我國隧道巖土工程施工過程中，液壓鉆孔使用鉆爆法、復(fù)合襯砌技術(shù)，成功修建了大遙山雙線隧道、大秦線軍都山雙線隧道、京九線五指山隧道、南昆線的米花嶺隧道等。1986年修建的地鐵復(fù)興門折返線中，淺埋暗挖法的成功應(yīng)用，加快了隧道巖土工程建設(shè)的速度[3-4]。

當(dāng)前，我國工程建設(shè)項目正處于快速發(fā)展的過程中，但大部分施工企業(yè)對新技術(shù)的接收能力較差，仍運用落后的施工技術(shù)進(jìn)行隧道巖土工程施工，其制約了巖土工程施工技術(shù)的發(fā)展。

針對這一現(xiàn)象，隧道巖土工程新技術(shù)的應(yīng)用已成為當(dāng)前施工企業(yè)亟待解決的一個重要問題。施工企業(yè)應(yīng)不斷提升自身技術(shù)水平，并通過大力引進(jìn)人才，進(jìn)一步推廣新技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)隧道巖土工程施工技術(shù)水平的提升。

4 隧道巖土工程施工技術(shù)

4.1 盾構(gòu)法施工技術(shù)

盾構(gòu)法是在隧道巖土工程施工過程中使用的一種全機(jī)械化的施工方法，在隧道中持續(xù)推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)，通過盾構(gòu)的外殼與管片支撐隧道四周的圍巖，避免出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，可利用切削裝置對隧道土體進(jìn)行開挖，最后通過出土機(jī)械將土運出洞外。

隧道巖土工程盾構(gòu)法施工流程如圖1所示。

圖1 隧道巖土工程盾構(gòu)法施工流程

4.2 蓋挖逆作法施工技術(shù)

蓋挖逆作法施工技術(shù)指在隧道巖土工程施工過程中，先完成對外墻和中間承重柱的構(gòu)筑，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)頂板構(gòu)筑，最后在外墻、中間承重柱和頂板的共同保護(hù)下，自上而下完成隧道巖土施工。例如，北京地鐵8號線、王府井大廈等的工程項目均為蓋挖逆作法的成功案例。

4.3 地下工程防水施工技術(shù)

大量隧道巖土工程項目的成功修建，證明了結(jié)構(gòu)自身具備的防水功能是防水施工技術(shù)的關(guān)鍵。

在具體的隧道巖土施工過程中，若出現(xiàn)貫穿性裂縫的現(xiàn)象，應(yīng)采取同時具有抗裂與防滲作用的混凝土外加劑。例如，U形膨脹劑、FS防水劑已在北京地鐵項目中獲得了顯著效果。

復(fù)合式襯砌防水技術(shù)被應(yīng)用于大遙山隧道后，在隧道建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，地下工程防水施工技術(shù)在隧道巖土工程中，發(fā)揮了重要的作用。

4.4 地基處理施工技術(shù)

當(dāng)前，在隧道巖土工程地基處理技術(shù)方面，技術(shù)人員在傳統(tǒng)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷突破，自主研發(fā)了渣土與鋼渣土復(fù)合地基、二灰樁復(fù)合地基等地基處理技術(shù)。新型地基處理技術(shù)的應(yīng)用與推廣，降低了隧道巖土施工對環(huán)境的污染，幫助施工企業(yè)有效降低工程費用[5-6]。

4.5 邊坡加固施工技術(shù)

目前，邊坡加固技術(shù)在我國隧道巖土工程施工過程中已被廣泛采用，可提升隧道的安全性、穩(wěn)定性。隨著這項技術(shù)的不斷成熟與完善，其在其他行業(yè)領(lǐng)域中得到了快速發(fā)展，如水利水電、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等[7]。

4.6 多道瞬態(tài)面波施工技術(shù)

多道瞬態(tài)面波施工技術(shù)是隧道巖土工程建設(shè)過程中的核心技術(shù)，通過利用各類介質(zhì)傳遞速度面波，為隧道巖土工程提供科學(xué)依據(jù)[8-9]。除此之外，多道瞬態(tài)面波施工技術(shù)可幫助工作人員結(jié)合介質(zhì)振動情況對面波進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上合理判斷振幅與巖土的性能。

5 結(jié)語

綜上所述，隧道巖土工程需要以勘察為基礎(chǔ)，并根據(jù)勘察的結(jié)果選擇合理的施工技術(shù)，以此提升隧道巖土工程的安全性與穩(wěn)定性。隧道巖土工程勘察作具有全面性、系統(tǒng)性，在具體的勘察工作中，除了做好以上工作外，還應(yīng)當(dāng)了解和掌握工程項目建設(shè)周圍的水文特點、勘察位置以及勘察深度，確保取樣、原位測試的結(jié)果可以滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。因此，施工企業(yè)理應(yīng)將巖土工程勘察作為一項重要的工作進(jìn)行落實，明確隧道巖土工程勘察核心及施工技術(shù)，為工程項目的順利推進(jìn)奠定堅實基礎(chǔ)。