公路隧道工程不良地質(zhì)段施工技術(shù)分析

馬奇

（陜西利維工程管理有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

公路隧道的建設(shè)與國家的發(fā)展息息相關(guān)，但不良地質(zhì)條件會(huì)極大影響隧道的施工，要想保證隧道的施工質(zhì)量，就需要在施工前全面、仔細(xì)調(diào)查了解施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，采取行之有效的施工方法，制定合理的施工方案，逐步提高隧道的安全性與穩(wěn)定性。

1 公路隧道不良地質(zhì)段概述

當(dāng)下，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路隧道工程隨之增多。在隧道工程實(shí)際施工中，常常會(huì)遇到不良地質(zhì)路段，加大施工難度，延長施工工期，不僅影響整個(gè)工程的施工質(zhì)量，也會(huì)導(dǎo)致后期工程維護(hù)工作無法正常進(jìn)行。公路隧道不良地質(zhì)段主要與自然因素有關(guān)，并且在施工中控制難度較大。在隧道工程施工周邊，會(huì)出現(xiàn)山體滑坡、泥石流等情況，這些都是導(dǎo)致隧道工程出現(xiàn)不良地質(zhì)的原因，影響工程地基的穩(wěn)定性和安全性。由于不良地質(zhì)段結(jié)構(gòu)較松散，且穩(wěn)定性不高，部分土質(zhì)含水量較高，很容易導(dǎo)致不良地質(zhì)段發(fā)生軟化現(xiàn)象。在該地質(zhì)開挖過程中，需要提前采取施工應(yīng)對(duì)措施，避免出現(xiàn)坍塌等安全事故。此外，部分隧道工程建有圍巖結(jié)構(gòu)，在施工前期，施工單位就需要提前做好加固工作，樹立早治理和早預(yù)防理念，保障工程施工質(zhì)量和安全性。在施工過程中，施工人員需要使用較高強(qiáng)度的構(gòu)件開展工作，形成有效的支護(hù)掩體，降低安全事故的發(fā)生率，保證隧道工程施工安全性（見圖1）。

圖1 隧道不良地質(zhì)

2 公路隧道不良地質(zhì)段施工技術(shù)

2.1 爆破技術(shù)

爆破技術(shù)是隧道建設(shè)中最常見的工藝之一。建筑中需要在各個(gè)角度做好爆破工作，并對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行控制。爆破技術(shù)主要分為兩種，即光面爆破和預(yù)裂爆破。通過對(duì)隧道整體輪廓設(shè)置，建立相對(duì)完善的施工輪廓，最大限度地減少對(duì)周圍巖體的損傷和破壞，保證現(xiàn)場(chǎng)的安全性。爆破技術(shù)的運(yùn)用依靠科技與設(shè)備，爆破人員要熟練掌握工藝技術(shù)，具備過硬的專業(yè)知識(shí)，了解不同爆破材料的性能，以及爆破時(shí)波及的范圍。在爆破作業(yè)中使用大量的炸藥，危險(xiǎn)性比較高，所以必須采取安全措施進(jìn)行人員防護(hù)。制定技術(shù)措施前，技術(shù)人員要到施工現(xiàn)場(chǎng)開展地質(zhì)研究，進(jìn)行專業(yè)評(píng)估后，提出可行的爆破方案。根據(jù)爆破的有關(guān)規(guī)定，完善安全保護(hù)預(yù)案，確保爆破安全。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)條件，科學(xué)選擇爆破方案，及時(shí)采取支護(hù)措施，通過支護(hù)的方式減少爆破作業(yè)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的損害，最大程度地為整體施工提供安全防護(hù)與保障。

2.2 隧道洞口的施工技術(shù)

隧道洞口段是公路隧道工程施工薄弱環(huán)節(jié)，地質(zhì)條件較為復(fù)雜。施工人員要結(jié)合開挖處的地質(zhì)情況對(duì)爆破施工進(jìn)行有效控制，應(yīng)用圍巖監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，保障隧道洞口的施工安全。隧道洞口兩側(cè)部位通常為陡峭的山體，覆蓋層較薄，開挖施工難度較大。為保障隧道洞口施工安全，必須嚴(yán)格遵循施工方案開展施工。常用的隧道洞口施工技術(shù)主要包括兩類：

第一，地表加固技術(shù)。隧道地質(zhì)表面是復(fù)雜的，在實(shí)際的施工過程中，必須做好地表的加固工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖等級(jí)及地表情況采用合理的加固方法。在隧道洞口施工前，應(yīng)先對(duì)洞口仰坡部位進(jìn)行刷坡、排除危石等工作，避免山體滑坡。還可用設(shè)置徑向和環(huán)向注漿錨桿的方法加固洞口上方地表巖體，根據(jù)實(shí)際情況選擇恰當(dāng)?shù)腻^桿，連接好鋼筋網(wǎng)面與導(dǎo)管，使用混凝土進(jìn)行坡面的密封，防止坡面風(fēng)化，達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定坡面的作用。

第二，加固洞口段圍巖技術(shù)。隧道圍巖缺乏穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，開挖施工極易導(dǎo)致隧道圍巖出現(xiàn)碎裂或者變形。對(duì)此，可使用各類加固技術(shù)，如注漿加固、構(gòu)造改善等加固洞頂圍巖。

2.3 巖溶地段施工技術(shù)

在隧道工程施工中，存在隧道穿越巖溶地帶的情況，有的溶洞巖質(zhì)破碎，容易發(fā)生坍塌，有的溶洞位于隧道底部，填充物松軟且深，給整個(gè)工程施工造成不利影響。因此，專業(yè)人員要深入分析潛在的地質(zhì)災(zāi)害，并借助相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)施預(yù)報(bào)分析。在此基礎(chǔ)上，借助物探手段或開展超前深孔探測(cè)，對(duì)公路隧道前方的地質(zhì)類型進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并對(duì)各類型巖溶形態(tài)進(jìn)行分析，采取具有較強(qiáng)針對(duì)性和有效性的臨時(shí)支護(hù)措施。隧道穿越巖溶，常用的方法有“引、堵、越、繞”四種，遇暗河或有水流時(shí)即引排，遇已停止發(fā)育、跨徑較小的無水溶洞時(shí)多采用填堵方法，遇狹長且較深溶洞可采用加深邊墻基礎(chǔ)或設(shè)置橋臺(tái)架梁通過，而個(gè)別溶洞處理耗時(shí)且處理困難時(shí)，多迂回繞行，同時(shí)進(jìn)行溶洞處理，從而節(jié)約時(shí)間。隧道在溶洞充填物中掘進(jìn)，若充填物松軟，也可用超前支護(hù)施工，使用預(yù)注漿技術(shù)對(duì)充填物進(jìn)行固結(jié)，嚴(yán)禁在未制定處理方案前對(duì)溶洞進(jìn)行棄渣傾填。

2.4 混凝土噴射技術(shù)

在公路隧道施工過程中，混凝土噴射技術(shù)的使用，重點(diǎn)是確保施工質(zhì)量，監(jiān)督管理貫穿整個(gè)過程，保證混凝土噴射作業(yè)順利完成?；炷羾娚浼夹g(shù)的使用要點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：

第一，合理處置開挖位置，避免混凝土的質(zhì)量、功能受到影響，致使混凝土的硬度無法滿足施工需求，繼而影響隧道安全性、穩(wěn)定性。

第二，在混凝土噴涂作業(yè)中，建筑材料配合是十分重要的。必須及時(shí)進(jìn)行建筑材料配合比試驗(yàn)研究，遵循參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證比例合理，做好水泥強(qiáng)度測(cè)試，確保建筑材料施工強(qiáng)度符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

第三，結(jié)合隧道工程的特點(diǎn)，科學(xué)選擇水泥噴涂作業(yè)方法。

第四，混凝土噴涂技術(shù)需要噴涂機(jī)的技術(shù)支持，噴涂機(jī)的性能須定期檢測(cè)，在噴涂過程中宜時(shí)加入水泥，實(shí)現(xiàn)連續(xù)噴涂施工。

2.5 監(jiān)控技術(shù)

不良地質(zhì)段具有很多特點(diǎn)，例如特殊性、復(fù)雜性等。在施工過程中，需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，落實(shí)監(jiān)控技術(shù)，提高施工質(zhì)量。及時(shí)檢測(cè)隧道內(nèi)部的地質(zhì)情況，為后續(xù)的施工提供必要的數(shù)據(jù)支持。工作人員應(yīng)在內(nèi)部埋設(shè)各類位移計(jì)、壓力盒以及錨桿測(cè)力計(jì)等，把控圍巖部位的移動(dòng)量，將動(dòng)態(tài)指標(biāo)與信息收集起來，做出準(zhǔn)確的評(píng)估。按照支護(hù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求，動(dòng)態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的有序性與穩(wěn)定性。此外，如果施工地段存在不合理地質(zhì)狀態(tài)，就需要了解該地段的實(shí)際情況，調(diào)整施工方法，控制不良地質(zhì)段帶來的影響。

3 現(xiàn)階段公路隧道工程不良地質(zhì)段施工管理中存在的問題與處理措施

3.1 施工中存在的問題

3.1.1 地形環(huán)境復(fù)雜

由于我國地形條件復(fù)雜多樣，在公路隧道工程施工中，常常會(huì)遇到很多施工問題，因?yàn)樗淼拦こ檀蠖嗍峭ㄟ^爆破山體開通的，在山體爆破過程中，也需要考慮很多地質(zhì)因素，并且施工中遇到的困難也較多。在實(shí)際施工過程中，稍有不慎就會(huì)引起安全事故，進(jìn)而影響整體的施工安全性。對(duì)不良地質(zhì)段來說，情況更加嚴(yán)重，比如在我國青藏高原修建公路和鐵路時(shí)，由于海拔過高，施工中常常會(huì)遇到凍土等現(xiàn)象，加大隧道工程施工難度。

3.1.2 施工人員缺乏較高的技能水平

施工人員的技術(shù)水平對(duì)公路工程施工有決定性作用，施工人員的技術(shù)越高，施工時(shí)遇到的問題就越少，尤其是在公路隧道不良地質(zhì)段施工時(shí)，施工技術(shù)的高低，對(duì)施工質(zhì)量的重要性不言而喻。但是，在施工工作中，進(jìn)行實(shí)際操作的大部分都是農(nóng)民工，他們的文化水平有限，整體素質(zhì)偏低，在施工時(shí)遇到的問題也比較多，工人的現(xiàn)狀對(duì)公路建設(shè)施工質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響，嚴(yán)重的時(shí)候，甚至?xí)l(fā)生人員傷亡等安全事故，影響隧道施工進(jìn)度。

3.1.3 設(shè)計(jì)階段監(jiān)督管理不到位

在公路隧道工程設(shè)計(jì)過程中，由于設(shè)計(jì)人員過多考慮隧道工程的美觀和造型新穎，常常會(huì)忽視設(shè)計(jì)中的抗震效果、實(shí)際環(huán)境制約因素及工程后期的維護(hù)等工作，導(dǎo)致工程施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。此外，部分施工單位在工作中，監(jiān)督管理工作落實(shí)不到位，出現(xiàn)施工階段設(shè)計(jì)變更頻率提高的情況，影響整個(gè)公路隧道工程的施工質(zhì)量。

3.2 處理措施

3.2.1 不斷提高人員技能水平

隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，隧道工程也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，引進(jìn)全新的設(shè)計(jì)手段和方法，推動(dòng)工程的可持續(xù)發(fā)展。例如可以搜集國內(nèi)外相關(guān)案例，進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)研，再結(jié)合自身工程特點(diǎn)，做好統(tǒng)計(jì)分析工作，更加重要的是，不斷吸納專業(yè)人才，為公路隧道建設(shè)行業(yè)增添全新血液，帶來不同的觀點(diǎn)，也可以通過定期培訓(xùn)的方式，強(qiáng)化設(shè)計(jì)和施工人員的技術(shù)能力，不斷提升施工工藝，要鼓勵(lì)工作人員在符合建設(shè)理論的基礎(chǔ)上，不斷挖掘、創(chuàng)新思維，不斷優(yōu)化公路隧道施工設(shè)計(jì)思路。

3.2.2 加大設(shè)計(jì)監(jiān)督力度

公路隧道建設(shè)的材料、施工工藝比較復(fù)雜，施工要求特殊，在設(shè)計(jì)上需要引起高度重視，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，各施工參與方應(yīng)及時(shí)審核設(shè)計(jì)圖紙，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)正確處理。應(yīng)引進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)，如BIM 等，優(yōu)化公路隧道的設(shè)計(jì)模式，建立信息化工程設(shè)計(jì)體系，利用計(jì)算機(jī)信息手段，促進(jìn)開發(fā)、設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，減少設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題，保障公路隧道施工過程一直處于可控狀態(tài)。與隧道施工設(shè)計(jì)、實(shí)施相關(guān)的資料，特別是地質(zhì)調(diào)查、構(gòu)造資料等，必須經(jīng)過認(rèn)真的考慮和核查才能使用，從細(xì)節(jié)上嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)工作過程中，需要加大監(jiān)督管理工作，在設(shè)計(jì)前就對(duì)施工質(zhì)量造成影響的隱患進(jìn)行分析，避免后期施工中發(fā)生安全事故。

3.2.3 健全管理制度

在隧道工程施工中，對(duì)各種建筑施工技術(shù)手段的運(yùn)用都必須嚴(yán)格管理，保證工程技術(shù)措施正確落實(shí)。首先，針對(duì)公路隧道施工特點(diǎn)，建立健全工程質(zhì)量管理制度，充分發(fā)揮質(zhì)量控制的作用，質(zhì)控組定期組織專業(yè)培訓(xùn)，確保管理措施和質(zhì)控計(jì)劃得到有效實(shí)施，提高質(zhì)控組整體水平。其次，明確責(zé)任制度，尤其是在工程建設(shè)安全管理領(lǐng)域，要及時(shí)健全監(jiān)管體系，分工明確，責(zé)任到人，確保隧道工程建設(shè)順利完成。最后，通過動(dòng)態(tài)控制的方式，利用現(xiàn)代化手段，及時(shí)、提前了解公路隧道實(shí)施過程。進(jìn)行預(yù)防性管理措施，有效防范隧道實(shí)施過程可能發(fā)生的情況或事件，最大程度地實(shí)現(xiàn)公路隧道建設(shè)效益。

3.2.4 加強(qiáng)數(shù)據(jù)的采集與整理

針對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，應(yīng)加大地質(zhì)勘察的資金與時(shí)間投入，引進(jìn)先進(jìn)的檢測(cè)手段，應(yīng)用多種探測(cè)方法，使地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、全面，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)歷史資料，對(duì)比國內(nèi)外同類型地質(zhì)狀況下的施工工藝，選擇最佳設(shè)計(jì)與施工方案，減少施工中的不可控因素，使施工有序、穩(wěn)步地推進(jìn)。

4 結(jié)語

綜上所述，我國幅員遼闊，地形地貌多變，伴隨經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們出行需求增加，公路隧道工程施工工藝愈加復(fù)雜，尤其在地域跨度較大的地方，難度更是直接升級(jí)，在這種情況下，找到導(dǎo)致公路隧道施工出現(xiàn)問題的根源，創(chuàng)新施工技術(shù)，切實(shí)彌補(bǔ)施工短板，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。