第三系砂泥巖隧道貫通段安全施工技術(shù)研究

郭 靖

中鐵十七局集團第五工程有限公司 山西太原 030032

香山3 號隧道隧址區(qū)位于西漢水左側(cè)西禮盆地內(nèi)，位于禮縣- 羅家堡斷裂南側(cè)約1.8km，區(qū)域穩(wěn)定性差。本隧道均為V 級圍巖，圍巖主要由泥巖、疏松砂巖、砂礫巖組成，圍巖自穩(wěn)能力差，地下水主要為孔隙性潛水、基巖裂隙水。洞身段主要通過粉質(zhì)黏土及細砂層，承載力低、穩(wěn)定性差；香山3 號隧道左右洞均已掘進240m，掌子面情況和原設(shè)計地質(zhì)情況較為相符，掌子面及拱頂為泥巖夾疏松砂巖，滲水呈階段性出現(xiàn)，水量雖然不大，但水對泥巖和砂層的軟化、流動等造成的危害較大，掘進過程中已采取每環(huán)加密超前小導(dǎo)管數(shù)量、縮小拱架間距、減少每循環(huán)進尺長度、每榀施做超前小導(dǎo)管并嚴格注漿等措施。為了保證安全施工采取了加強措施后進度較為緩慢，該隧道預(yù)計2022 年上半年貫通，對隧道貫通段安全施工技術(shù)的研究迫在眉睫。當前的隧道貫通段安全施工需要關(guān)注隧道貫通段安全施工的工作效率和工作質(zhì)量同步提升，保證施工過程中數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能，針對隧道貫通段施工的洞身周邊進行完善全面的注漿工作。隧道貫通段安全施工中應(yīng)充分重視砂泥巖段貫通施工技術(shù)，強化注漿材料種類及配比調(diào)整和支護施工技術(shù)，發(fā)揮全斷面超前注漿加固施工的明顯效用，提高隧道貫通段安全施工的速度和效率。

1 強化隧道貫通段安全施工技術(shù)的重要性

1.1 保障隧道貫通段施工過程的安全性和質(zhì)量

富水砂泥巖隧道貫通段的施工難度大，需要在充分掌握周邊信息和施工要求的基礎(chǔ)上，從初期開始應(yīng)用科學(xué)合理的支護施工技術(shù)系統(tǒng)，采用泄水、降水、減壓措施，滿足施工過程中全方位、立體空間的要求。還需要注意工程結(jié)構(gòu)的加固，使用帷幕注漿、回填注漿、徑向注漿、局部注漿技術(shù)，實現(xiàn)工程運作的超前加固，采用一些高科技的機械來實現(xiàn)施工技術(shù)的提升，配合人工進行開挖，避免施工過程中擾動過大，實現(xiàn)效率的提升。隨著施工速度加快，技術(shù)人員能夠更加優(yōu)化發(fā)揮圍巖土體自承能力，在原設(shè)計初期支護基礎(chǔ)上實現(xiàn)內(nèi)支撐系統(tǒng)的不斷優(yōu)化。

富水砂泥巖隧道貫通段的施工需要注意分部、分塊掘進，在施工過程中落實短進尺、強支護，施工工作人員應(yīng)當注重數(shù)據(jù)的量測與更新，堅持“快成環(huán)”的施工原則。隨著施工的階段變化，圍巖變形量測數(shù)據(jù)也會發(fā)生變化，因此數(shù)據(jù)監(jiān)測與實時更新非常重要，需要根據(jù)數(shù)據(jù)來確定預(yù)留變形量、拱架加工弧度，保證拱架圓順，提升支護結(jié)構(gòu)受力的均衡程度。富水砂泥巖隧道貫通段的施工中很容易遇到地質(zhì)差的部位，容易出現(xiàn)較大程度變形，技術(shù)人員面對這種情況需要及時采取加強措施控制變形量。

為了實現(xiàn)施工效率的提升，需要在地質(zhì)相對較好、變形較小的部位提升施工速度。總之，隧道內(nèi)部的穩(wěn)定性需要以牢固、嚴實的支護結(jié)構(gòu)來作為支撐，第三系砂泥巖隧道貫通段安全施工過程中必須不斷強化控制各項施工技術(shù)，尤其是需要把控注漿加固施工流程，從而保障隧道工程注漿加固施工過程的安全性和質(zhì)量，提升砂泥巖段隧道工程的注漿加固施工和方案設(shè)計質(zhì)量。另外，砂泥巖段貫通施工技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用能夠在很大程度上科學(xué)調(diào)控施工的進度，合理調(diào)整隧道貫通段安全施工過程周期，提升了隧道貫通段安全施工的社會效益和經(jīng)濟效益。由于施工中存在比較大的技術(shù)難度，砂泥巖段隧道工程的實際使用性能和使用壽命會受到負面影響。砂泥巖段貫通施工技術(shù)應(yīng)用于砂泥巖段隧道工程施工中能夠保障砂泥巖段隧道工程建設(shè)的質(zhì)量，實現(xiàn)更高的砂泥巖段隧道工程質(zhì)量水平。

1.2 加強隧道貫通段砂泥巖段貫通施工技術(shù)效果

技術(shù)人員采用綜合泄水降水、超前預(yù)加固、三臺階臨時仰拱+ 中管柱、臨時中立柱支撐相結(jié)合的方法，能夠在很大程度上加強隧道貫通段砂泥巖段貫通施工技術(shù)效果。在降低了水壓，改良富水砂泥巖隧道貫通段土質(zhì)、加固地層的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)開挖方法的靈活調(diào)整，能減少富水砂泥巖隧道貫通段圍巖的擾動。因此，泄水降水和超前預(yù)加固相結(jié)合能夠在初期支護階段實現(xiàn)快速封閉成環(huán)。另外，縱橫向鋼管柱支撐能夠非常有效地控制貫通段圍巖的變形，極大維護了施工過程中的安全性，推進了施工進度，能夠以更佳的施工效率來保證隧道工程的順利貫通。

通過富水泥巖地段時，隧道工程施工應(yīng)當調(diào)整施工方案和施工技術(shù)，最先施作洞身拱部泄水孔，以泄水孔來降水減壓，如果圍巖地下水豐富，為了在施工過程中及時有效地排出隧道內(nèi)滲流水系，應(yīng)當向正洞打設(shè)泄水孔，打設(shè)隧道基底降水井，以彌補拱部泄水孔無法降水減壓的不足。隧道工程注漿加固需要具備高技術(shù)水準，砂泥巖段隧道工程的施工單位需要重視砂泥巖段隧道工程施工的實際施工環(huán)境和對于周邊環(huán)境可能造成的影響，砂泥巖段隧道工程管理應(yīng)當立足于砂泥巖段隧道工程竣工之后的使用穩(wěn)定和質(zhì)量、安全，充分發(fā)揮先進砂泥巖段貫通施工技術(shù)的優(yōu)勢，強化注漿材料種類及配比調(diào)整和支護施工技術(shù)，實現(xiàn)更嚴格的參數(shù)設(shè)計，滿足全斷面超前注漿加固施工之中的各方面需求，推動砂泥巖段隧道工程建設(shè)工作的高效運作。

為了在施工過程中及時有效地排出隧道內(nèi)滲流水系，在砂泥巖段隧道工程管理實踐中加強綜合泄水、降水、減壓施工流程和施工安全風(fēng)險因素的控制，就要強化砂泥巖段隧道工程綜合泄水、降水、減壓施工的質(zhì)量監(jiān)督，以更好的砂泥巖段貫通施工技術(shù)和防水層施工技術(shù)來確保砂泥巖段隧道工程結(jié)構(gòu)施工的嚴格性和規(guī)范性。只有對于注漿材料種類及配比調(diào)整和注漿加固工作進行強化，并配合高科技的砂泥巖段貫通施工技術(shù)，才能在砂泥巖段隧道工程之中保證全斷面超前注漿加固施工的施工效果。

2 砂泥巖段隧道工程結(jié)構(gòu)施工過程中存在的難點

2.1 對于砂泥巖段隧道工程施工流程管理的更高要求

隧道通過富水泥巖地段應(yīng)當注意在施工過程中及時有效地排出隧道內(nèi)滲流水系時，科學(xué)合理地安排洞身拱部泄水孔。實踐施工作業(yè)中，隧道段落如果處于第三系砂泥巖地層中，出現(xiàn)漏斗形儲水構(gòu)造，泥巖上方為富水砂巖，首先需要經(jīng)過細致的數(shù)據(jù)測量，得出鉆孔測量水頭高度數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析施工過程中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險，如工程坍塌變形、涌水涌泥、結(jié)構(gòu)變形等安全問題。充分采取預(yù)防措施來保證開挖輪廓外加固圈的牢固程度，避免由于富水砂泥巖隧道貫通段的施工出現(xiàn)安全風(fēng)險，破壞工程結(jié)構(gòu)，甚至危及作業(yè)人員的生命安全。為了有效在富水砂泥巖隧道貫通段施工中防止地下水滲入，避免洞身壓力的不斷增加，應(yīng)當重點觀察施工難點，以泄水降水、超前預(yù)加固措施來技術(shù)控制變形、防止工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。

隧道貫通段砂泥巖段貫通施工施工技術(shù)的重難點很多，隧道內(nèi)部的施工環(huán)境比較復(fù)雜，受許多外界條件的影響，砂泥巖段隧道工程的過程中需要在砂泥巖段隧道工程結(jié)構(gòu)施工之中采取科學(xué)先進的支護施工技術(shù)，確保數(shù)據(jù)監(jiān)測的高性能?，F(xiàn)階段我國隧道貫通段安全施工流程之中還有很多缺陷，設(shè)計中常出現(xiàn)忽視風(fēng)險識別工作和參數(shù)設(shè)計的問題，砂泥巖段貫通施工技術(shù)的實際應(yīng)用能力不夠，導(dǎo)致了砂泥巖段隧道工程質(zhì)量和效益的破壞。為了使砂泥巖段貫通施工技術(shù)的效果實現(xiàn)最優(yōu)化，施工單位必須關(guān)注砂泥巖段隧道工程運作各方面的管理，實踐中總是忽視了工程注漿加固施工和質(zhì)量控制，需要在砂泥巖段隧道工程設(shè)計工作中進行全方位的改進與完善。

2.2 隧道貫通段安全施工過程中的牢固程度不夠

由于隧道貫通段安全施工過程中的牢固程度不夠，主要原因為巖石飽和抗壓強度低，富水砂泥巖隧道貫通段的施工過程中遇到很多極軟巖，失水易開裂崩解，遇水軟化膨脹之后巖石強度急劇降低。上覆第三系富水泥質(zhì)粉砂巖會出現(xiàn)節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖軟弱破碎，穩(wěn)定性差。富水砂泥巖隧道貫通段的施工需要做到快速施工、封閉成環(huán)，如何在解決遇水軟化膨脹問題的基礎(chǔ)上，不斷實現(xiàn)施工控制能力的增強，不斷加強隧道貫通段砂泥巖段貫通施工技術(shù)效果是隧道工程施工的重難點。為了解決砂泥巖遇水軟化特性帶來的問題，必須在隧道施工掘進過程中注意防治涌水突泥災(zāi)害，隧道拱部泄水孔必須實現(xiàn)降水減壓，避免隧道工程實現(xiàn)貫通之后發(fā)生涌水、坍塌。

3推進優(yōu)化砂泥巖段隧道工程技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的策略

現(xiàn)階段隧道工程施工對于計算機信息化系統(tǒng)有了最新要求，需要應(yīng)用更加合理的信息化監(jiān)測平臺和遠程系統(tǒng)，以科學(xué)合理的人工智能化和大數(shù)據(jù)分析來解決隧道貫通段數(shù)據(jù)管理的要求，施工過程中信息化管理系統(tǒng)的技術(shù)水平需要不斷進步，以及時的信息反饋來調(diào)整施工方案和其他具體參數(shù)。砂泥巖段隧道工程項目施工過程必須滿足技術(shù)上的要求，施工單位必須準確完成砂泥巖段貫通施工技術(shù)質(zhì)量控制工作，隧道內(nèi)部的穩(wěn)定性需要以牢固、嚴實的結(jié)構(gòu)來作為支撐。

施工團隊必須確定隧道貫通段安全施工技術(shù)運作過程中的工作內(nèi)容，不斷完善施工的機械設(shè)備，根據(jù)隧道貫通段施工環(huán)境的地質(zhì)條件和其他客觀因素來增強施工管理的合理性，有效進行砂泥巖段貫通施工技術(shù)施工過程，保證砂泥巖段隧道工程綜合泄水、降水、減壓施工方案能夠滿足行業(yè)規(guī)范和技術(shù)要求，提高遠程系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)測的實際效果，實現(xiàn)隧道工程注漿加固的數(shù)據(jù)監(jiān)測水準和承載能力。

4 結(jié)語

綜上所述，為了在施工過程中及時有效地排出隧道內(nèi)滲流水系，在砂泥巖段隧道工程管理實踐中加強綜合泄水、降水、減壓施工流程和施工安全風(fēng)險因素的控制，就要強化砂泥巖段隧道工程綜合泄水、降水、減壓施工的質(zhì)量監(jiān)督，以更好的砂泥巖段貫通施工技術(shù)和防水層施工技術(shù)來確保砂泥巖段隧道工程結(jié)構(gòu)的嚴格性和規(guī)范性。只有對于注漿材料種類及配比調(diào)整和注漿加固工作進行強化，并配合高科技的砂泥巖段貫通施工技術(shù)，才能在砂泥巖段隧道工程之中保證全斷面超前注漿加固施工的施工效果。