復(fù)雜地質(zhì)條件下特長隧道施工過程控制研究

易志強(qiáng)

近幾年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)逐漸發(fā)展，對(duì)于公路隧道施工過程中出現(xiàn)的問題也愈加重視。把握好在危險(xiǎn)復(fù)雜的地質(zhì)情況下對(duì)特長公路隧道的控制能力，是確保安全施工的前提基礎(chǔ)。否則，一旦隧道出現(xiàn)坍塌將面臨慘重的經(jīng)濟(jì)危機(jī)與嚴(yán)重的人員傷亡。本文從公路的復(fù)雜地質(zhì)入手，針對(duì)特長隧道的施工提出恰當(dāng)?shù)目刂拼胧?，并以此為建設(shè)公路隧道的施工人員提供借鑒與思考。

一、特長公路隧道與施工技術(shù)

1.特長公路隧道

特長隧道于1996年提出，特長公路隧道普遍應(yīng)用于高速公路中，只有隧道全長超過3000m的才能稱作特長隧道。隧道普遍應(yīng)用于交通、水工、市政及礦山等多種途徑，以隧道所處的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分類，可以劃分為石質(zhì)的隧道與土質(zhì)的隧道。云南省在公路隧道方面應(yīng)用較多，地勢(shì)復(fù)雜、地質(zhì)條件多變、各種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，設(shè)計(jì)的特長隧道很多，本文以某高速公路11km長的特長隧道施工過程中存在問題的解決方法，充分闡述特長隧道在各種風(fēng)險(xiǎn)情況下的施工控制措施。

2.特長公路隧道的施工技術(shù)

特長公路建設(shè)對(duì)保護(hù)自然環(huán)境、維護(hù)經(jīng)濟(jì)效益與保護(hù)自身安全有重要意義。在特長公路隧道的挖掘與施工過程中必須遵守的第一原則是避免擾亂圍漿層，并趁早實(shí)施初期支護(hù)以避免坍塌。在實(shí)際的施工操作過程中，要注意因地制宜，密切關(guān)注具體的施工條件與施工面積大小、設(shè)計(jì)方案等并結(jié)合實(shí)際情況改進(jìn)完善。隧道的挖掘施工主要有三種方法。第一種是全斷面開挖法，可以在施工過程中能夠完整保護(hù)我國的二類圍巖，但其在挖掘施工中必須與大型先進(jìn)機(jī)械設(shè)備相結(jié)合，且不能用于較長的隧道；第二種方法主要是臺(tái)階法或兩步開挖法，對(duì)全斷面進(jìn)行挖掘，并起到早期支護(hù)的效果，技術(shù)人員把臺(tái)階的具體長度作為依據(jù)把臺(tái)階法依次劃分為：長步長法、短步的長法及超短的步法，根據(jù)閉合時(shí)間及相關(guān)尺寸進(jìn)行選擇。最后技術(shù)人員運(yùn)用步分枝切割法，并且把開挖段分別劃分為環(huán)形拱、上拱與下臺(tái)階，大多適用于圍巖。三種方法各有特點(diǎn)要結(jié)合實(shí)際情況具體分析選擇合適的方法。

二、復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工特點(diǎn)

1.淺埋偏壓地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道施工

弄清楚以淺埋偏壓的條件下其地質(zhì)的特點(diǎn)與構(gòu)造及要準(zhǔn)確理解施工目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)極其重要。淺埋偏壓的地形特點(diǎn)非常不利于隧道工人在此進(jìn)行施工，其誘發(fā)的地質(zhì)變形將會(huì)嚴(yán)重威脅人的性命安全。因?yàn)槠渎裆钌疃容^淺等特殊的地質(zhì)特點(diǎn)致使隧道無法建設(shè)成正常的拱形出現(xiàn)坍塌、地表下沉甚至地表移動(dòng)等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)其生態(tài)環(huán)境造成了難以預(yù)估的損壞。

2.隧道在施工過程中遇到軟弱圍巖地質(zhì)

我們?nèi)绻胍浞职盐者@種復(fù)雜的軟弱圍巖地質(zhì)類型，必須掌握其特殊性及其對(duì)施工過程中帶來的巨大影響。隧道被建立于應(yīng)力的巖石體之上，其堅(jiān)固程度與巖體的應(yīng)力密切相關(guān)。在施工過程中遇到這種如此復(fù)雜的地質(zhì)狀況，首先重點(diǎn)分析其應(yīng)力，確保其足夠堅(jiān)固，并由相關(guān)專業(yè)部門制定專業(yè)解決方案與施工措施，盡量減少其破壞。為了充分解決該地質(zhì)條件下施工面臨的問題并最大限度減少損失與傷害，選取合適施工類型與大小的材料并充分利用合理資源，圍巖的負(fù)荷能力的大小與負(fù)荷范圍的多少是決定一切的關(guān)鍵性因素之一。隧道施工中面臨軟弱圍巖，相關(guān)專業(yè)人員在充分了解其地質(zhì)類型的基礎(chǔ)上，對(duì)方案計(jì)劃、技術(shù)措施進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)、創(chuàng)新，準(zhǔn)確掌握各個(gè)地質(zhì)的個(gè)性特征與解決辦法，并合理運(yùn)用各種設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量、考察與探索。

3.在下穿地表的情況下開展隧道施工

由于下穿地表這類的復(fù)雜地質(zhì)類型主要由土質(zhì)疏松引起的土質(zhì)層的穩(wěn)固性能較差引起，故施工人員經(jīng)常會(huì)面臨地質(zhì)坍塌的危害，專業(yè)人員應(yīng)在施工場(chǎng)地的四周做好支護(hù)圍欄的任務(wù)，精準(zhǔn)把握其爆破的范圍大小與力度。除此之外，專業(yè)工作人員要密切關(guān)注并牢牢掌握該施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件，仔細(xì)研究該地土層的可承受程度與該隧道的可受壓程度。專業(yè)的技術(shù)人員要格外注意對(duì)該地質(zhì)類型的挖掘，在下穿地表的地質(zhì)，其下面深部大多蘊(yùn)含豐富的地下水，若挖掘時(shí)操作不當(dāng)或用力過度，大力挖掘引起的地表下陷等現(xiàn)象。

三、公路特長隧道施工措施

不同地區(qū)的地理環(huán)境、地址類型差異性較大，具體問題具體分析，選用適合該地理環(huán)境的技術(shù)措施尤為重要。

1.通風(fēng)措施

專業(yè)技術(shù)人員提前準(zhǔn)備好機(jī)械通風(fēng)設(shè)施裝備對(duì)于控制好隧道施工進(jìn)度快慢起著重要作用。工作人員在進(jìn)行施工前一定要準(zhǔn)確計(jì)算出通風(fēng)量，即：施工人員需要的風(fēng)量、爆破散煙時(shí)需要用到的風(fēng)量、柴油機(jī)在使用過程中的通風(fēng)量以及保持洞內(nèi)最小或最大的風(fēng)量及通風(fēng)機(jī)在工作時(shí)的風(fēng)量等。工作人員在計(jì)算出相關(guān)數(shù)據(jù)后根據(jù)數(shù)值選擇合適的通風(fēng)方案。

2.特長隧道加快進(jìn)度措施

相關(guān)專業(yè)部門科學(xué)合理的組織工作人員選擇恰當(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)備與各自的勞動(dòng)充分結(jié)合，并制定高效可行的方案流程，層層遞進(jìn)，嚴(yán)格按照各個(gè)環(huán)節(jié)操作實(shí)施。在保障質(zhì)量的前提下同時(shí)開展多項(xiàng)工作，加快效率，充分利用隧道可被利用的所有空間。工作人員在進(jìn)行出碴工作時(shí)應(yīng)盡可能清楚一切障礙，保持道路通暢。

3.巖爆防護(hù)措施

工作人員要充分做好巖爆準(zhǔn)備工作，做好安全武裝，牢牢掌握該地的地質(zhì)類型。技術(shù)人員在巖爆進(jìn)行過程中應(yīng)該密切關(guān)注圍巖狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)特殊問題及時(shí)匯報(bào)。適當(dāng)合理改造打眼臺(tái)車以確保工作人員安全無礙。為了減輕巖爆帶來的傷害，保持圓潤、平滑且均勻的洞室輪廓并加強(qiáng)光面的爆破。技術(shù)人員在挖掘過程中根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)適當(dāng)改變挖掘方式，避開預(yù)留層。

4.塌方的處理

相關(guān)專業(yè)工作人員首先應(yīng)該提前做好應(yīng)對(duì)施工地區(qū)坍塌的準(zhǔn)備設(shè)施，并準(zhǔn)備好安全預(yù)案；其次，必須采用合理的開挖工法，不同類型的隧道采用不同的方法開挖并且要采取合適的支護(hù)途徑，選取恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)襯砌。此外，工作人員還應(yīng)建立完備的監(jiān)控測(cè)量體系，密切關(guān)注其動(dòng)態(tài)變化。

5.隧道涌水的防治

工作人員應(yīng)該在充分掌握了施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件、水文地質(zhì)特征的前提下，判斷出地下水的位置、出水量大小等于排水器械相互配合。

6.隧道涌泥的防治

在施工過程中如果面臨巖溶的地質(zhì)環(huán)境，一定要提前做好預(yù)防和治理隧道出現(xiàn)涌泥的情況。相關(guān)專業(yè)工作人員務(wù)必加強(qiáng)對(duì)該施工地區(qū)的地質(zhì)勘測(cè)，并與其勘測(cè)結(jié)果相互結(jié)合，運(yùn)用各種勘測(cè)方式充分對(duì)該施工地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)探索研究。為了最大程度上降低涌泥對(duì)隧道造成的危害，專業(yè)工作人員運(yùn)用多種措施如跨越、加固及增強(qiáng)漿體的強(qiáng)度等。

7.地?zé)岬奶幹?/h3>

如果在隧道的施工過程中出現(xiàn)了隧道內(nèi)溫度較高的情況，相關(guān)專業(yè)工作人員務(wù)必及時(shí)做好散熱降溫的措施。我們通常從三個(gè)方面入手，其一是要盡可能增強(qiáng)隧道內(nèi)的通風(fēng)能力；其二是以噴霧降溫系統(tǒng)為主形成全方位立體式的降溫模式；最后則是要充分利用冷卻循環(huán)系統(tǒng)對(duì)隧道降溫。

8.預(yù)防車輛傷害措施

工作人員要在隧道內(nèi)粘貼鮮艷明亮的標(biāo)識(shí)，并運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)事監(jiān)督。

四、施工風(fēng)險(xiǎn)控制一體化措施的研究

1.防止隧道坍塌與變形的控制方法

（1）注漿施工的控制把握

相關(guān)工作人員要結(jié)合具體的地質(zhì)條件來分析，有三種情況，一個(gè)是在四周注漿，這種方法可以有效應(yīng)對(duì)四周邊緣出現(xiàn)軟化、剝落等現(xiàn)象，另一個(gè)是徑直或在隧道底面注漿，對(duì)于牢固初支背面的圍巖及保證工作安全起著重要作用；最后一種是沿著掌子面的局部進(jìn)行注漿。

（2）施工過程中的降水控制

在較為復(fù)雜的地質(zhì)條件下，偶爾會(huì)出現(xiàn)水涌現(xiàn)象，增加了施工的難度，添加了安全隱患。所以，為了解決這一問題，必須制定詳細(xì)的降水方案設(shè)計(jì)，切實(shí)按流程做好降水要求，使圍巖狀態(tài)與施工場(chǎng)地條件逐漸好轉(zhuǎn)。除此之外，工作人員必須保證降水保持連續(xù)且專一，建立完善的工作體系。

2.隧道七大系統(tǒng)的應(yīng)用

特長公路隧道以其線路特長、工程量巨大、安全系數(shù)較低及施工人員較多等原因存在許多憂患。相關(guān)專業(yè)部門為了更系統(tǒng)的管理以及確保實(shí)施的質(zhì)量與效率并保障好工作人員的生命安全，設(shè)置了七個(gè)系統(tǒng)以保障隧道施工的順利進(jìn)行。

五、結(jié)語

現(xiàn)如今，隨著我國經(jīng)濟(jì)的逐步發(fā)展，人們的政治意識(shí)、思想意識(shí)、環(huán)保意識(shí)逐步增強(qiáng)，公路工業(yè)發(fā)展也十分迅速。特長公路隧道基本上成為各個(gè)國家或地區(qū)建設(shè)高速公路的首選。在隧道施工過程中一定要與實(shí)際環(huán)境相結(jié)合，具體問題具體分析，把握好復(fù)雜的地質(zhì)條件，結(jié)合實(shí)際情況選擇科學(xué)合理的技術(shù)措施。本文針對(duì)上述特長公路的隧道施工中位于各種復(fù)雜多變的地質(zhì)條件下如何充分結(jié)合實(shí)際條件，盡可能最大程度上降低其復(fù)雜地質(zhì)對(duì)隧道施工過程中帶來的危害及影響，確保工作人員生命安全。