復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工技術(shù)應(yīng)用分析

摘 要：公路隧道工程具有較高技術(shù)含量與施工復(fù)雜性，因此需對地質(zhì)、地形等因素做出綜合考慮，讓施工質(zhì)量、安全性得到有效保證。施工中需關(guān)注地質(zhì)勘察結(jié)果，并對現(xiàn)場情況進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，選用合適的施工技術(shù)推進(jìn)施工作業(yè)并有序開展。本文以騰瀘隧道為主要案例，針對復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工要點(diǎn)展開分析，以此促進(jìn)公路隧道施工質(zhì)量提升。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件 公路 隧道施工 應(yīng)用

0 引言

所謂復(fù)雜地質(zhì)條件，就是指地下工程在進(jìn)行開挖之后，圍巖原有力的平衡狀態(tài)受施工的影響而遭到破壞，并在地下水的作用下產(chǎn)生膨脹、滑坍、過度變形的地質(zhì)現(xiàn)象。復(fù)雜地質(zhì)條件會對隧道公路施工造成不利影響，多表現(xiàn)為施工經(jīng)費(fèi)的增加、工期的延長，嚴(yán)重時甚至?xí)斐晒こ虛p毀使工程難以繼續(xù)進(jìn)行，所以必須通過相應(yīng)的技術(shù)手段予以避免和消除。在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、城市化進(jìn)程加快的影響下，公路隧道的建設(shè)成為現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的重點(diǎn)內(nèi)容。特別是在建設(shè)規(guī)模和技術(shù)要求的不斷提升下，復(fù)雜的地質(zhì)條件對公路隧道工程的穩(wěn)定性和施工進(jìn)度提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段不同地質(zhì)條件的隧道施工技術(shù)正在不斷更新并完善，有效提升了隧道的建設(shè)效率和安全性，以促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展與進(jìn)步。

1 工程概況

騰越隧道SG-2標(biāo)段位于瀘水側(cè)，建筑限界凈寬11m，凈高5m，埋深約1400m。該標(biāo)段位置為保山市隆陽鎮(zhèn)潞江鎮(zhèn)百花嶺村旱龍寨右側(cè)，線路全長10.79km。標(biāo)段處于橫斷山脈滇西縱谷南端，地形地貌為深切割高中山峽谷，地面為崎嶇破碎表現(xiàn)，地形坡度處于較陡狀態(tài)，該地貌的形成與構(gòu)造侵蝕、剝蝕作用有關(guān)，使得山脈走向和河流分布都呈現(xiàn)出一定特征。隧道穿越高黎貢山山脈，包括4個斷層帶、1個向斜核心以及巖性接觸帶、洞身與斷層帶多次相交，地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件均顯示出明顯復(fù)雜性，主要面臨的不良地質(zhì)有斷層破碎帶、軟巖大變形、巖爆、涌（突）水、高地?zé)岬?，需?shí)施大型機(jī)械化配套鉆爆施工，具有施工距離較長、穩(wěn)定性較差的特點(diǎn)，如何穿越斷層破碎帶成為本次施工重難點(diǎn)[1]。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件公路隧道施工原則和特點(diǎn)

2.1 原則

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展對社會進(jìn)步非常重要，但復(fù)雜的地質(zhì)條件、多樣的地形情況均會給施工帶來較大挑戰(zhàn)，特別是隧道施工。因?yàn)樗淼朗┕そ?jīng)常需要穿越地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域，對施工技術(shù)提出較高的要求，因此需遵循以下施工原則：首先，要對巖層穩(wěn)定性進(jìn)行關(guān)注。實(shí)際施工前，需對地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地層、地下水情況等展開全面且詳細(xì)的地質(zhì)勘察、評價，為選擇合理的施工技術(shù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，以免受到潛在風(fēng)險影響。其次，要以勘察結(jié)果為依據(jù)，為施工現(xiàn)場容易出現(xiàn)的地質(zhì)問題制定相應(yīng)安全預(yù)案，避免因巖層穩(wěn)定性問題造成不良影響。然后，要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙、施工方案以及技術(shù)規(guī)范等進(jìn)行施工，保障工程質(zhì)量和安全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時還要根據(jù)施工過程中的實(shí)時情況和問題，及時采取相應(yīng)措施做好問題響應(yīng)，避免復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境帶來施工問題[2]。最后，要對開挖方式進(jìn)行靈活選擇。復(fù)雜地質(zhì)條件對隧道施工提出較高要求，需對隧道開挖方案進(jìn)行重點(diǎn)審慎和關(guān)注，著重分析施工難度、安全性及可行性，結(jié)合工程實(shí)際情況制定靈活的開挖施工策略，一般可以選擇先進(jìn)的地質(zhì)勘察技術(shù)、隧道開挖設(shè)備對復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行有效應(yīng)對，并利用先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)和數(shù)據(jù)分析手段做好地質(zhì)變化的實(shí)時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，避免因開挖給周圍地質(zhì)和環(huán)境造成不良影響。

2.2 特點(diǎn)

其一，地質(zhì)條件多變。復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的隧道施工面臨的主要問題是地質(zhì)條件多變。地質(zhì)構(gòu)造不規(guī)整、地下水潛流、圍巖破碎等問題給隧道施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。其二，施工難度大。由于地質(zhì)條件的多變性，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的隧道施工難度大。隧道工程需要克服地質(zhì)災(zāi)害、地下水涌泉、巖溶塌陷等多種自然災(zāi)害的影響，施工難度較大。其三，安全風(fēng)險高。復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的隧道施工存在較高的安全風(fēng)險。地質(zhì)條件的多變性導(dǎo)致了隧道施工中發(fā)生人員傷亡、設(shè)備損壞等安全事故的可能性較大。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道施工技術(shù)要點(diǎn)——以騰瀘隧道為例

3.1 暗洞進(jìn)洞施工

暗洞施工需以“早進(jìn)晚出”為原則，讓邊仰坡開挖量得到盡可能減少，為洞口安全提供一定保證。具體來說，需在進(jìn)洞施工前結(jié)合設(shè)計需求做好套拱混凝土和超前大管棚相關(guān)施工，然后在開挖施工時著重關(guān)注“上下臺階”法，讓施工的安全性、穩(wěn)定性得到保證。同時，對洞口段進(jìn)行開挖時，需對洞頂與洞壁面的距離進(jìn)行控制，讓其處于10m之內(nèi)，避免受到巖層崩塌的影響。待洞口段開挖至30-50m后，以圍巖情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)作為依據(jù)，開展二次襯砌施工，讓洞口段結(jié)構(gòu)安全得到保證[3]。

3.2 洞口及明洞施工

開展洞口施工前，需對邊、仰坡以上的地質(zhì)情況進(jìn)行關(guān)注，對其上存在的懸石、危石進(jìn)行及時處理，并在施工中做好動態(tài)化監(jiān)測與防護(hù)，以免受到邊坡落石、失穩(wěn)坍塌等問題的影響。同時，洞口施工宜按照“由上而下”的原則使用人工+挖掘機(jī)反鏟配合手段展開挖掘，并在遇到硬巖時選用適合開挖方式對其進(jìn)行解體處理，然后將其置于裝載機(jī)中做好運(yùn)輸管理。對于邊仰坡部分，一般是按照每層2-3m的高度，從頂部開始逐層開挖，并對其實(shí)施分層的錨桿網(wǎng)噴支護(hù)，以此促進(jìn)施工穩(wěn)定性、安全性提升。明洞基礎(chǔ)施工與洞口施工手段相同，結(jié)合設(shè)計需求做好地基處理，使用大塊鋼模板構(gòu)成混凝土外模，以插入式振搗器展開相關(guān)振搗操作，讓混凝土均勻性、強(qiáng)度得到有效保證。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定數(shù)值，需開展防水層施工。洞門、明洞施工具體如圖1所示。

3.3 超前支護(hù)施工

本工程需超前搭接長管棚預(yù)注漿超前支護(hù)，該施工可對工作面進(jìn)行有效加固，讓地質(zhì)條件不穩(wěn)定導(dǎo)致的事故風(fēng)險得以降低。同時，超前支護(hù)可讓施工按照預(yù)定進(jìn)度開展，避免因地質(zhì)變化引發(fā)施工中斷等問題。首先為管棚施工，主要是以不同級別的圍巖超前支護(hù)參數(shù)作為依據(jù)，針對管棚型號做出合理選擇。其次，要對鉆孔、清孔及驗(yàn)孔操作進(jìn)行關(guān)注。主要是對各種設(shè)備、儀器進(jìn)行有效利用，對定位、定向孔口及孔軸線進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，做好初鉆操作，讓鉆進(jìn)方向得到保證。在清孔過程，需利用鉆桿+鉆頭的方式實(shí)現(xiàn)反復(fù)掃孔，讓孔徑、孔深與相關(guān)要求保持相符，避免受到堵孔問題影響。完成鉆孔操作后，需借助全站儀、斜測儀等工具，對孔深、傾角、外插角進(jìn)行檢測，待驗(yàn)孔合格后使用裝載機(jī)和管棚鉆機(jī)實(shí)施管棚安裝。最后，需對注漿施工進(jìn)行關(guān)注。注漿前需做好壓水試驗(yàn)，并對機(jī)械設(shè)備的正常與否、管路連接情況進(jìn)行關(guān)注，孔道內(nèi)應(yīng)暢通，無水和其他雜物。讓注漿速度、設(shè)備應(yīng)用效率得到有效提升。以洞口大管棚為例，主要是在明暗洞交界位置進(jìn)行四榀工字鋼支撐的有效架設(shè)，并在其上安裝Φ140mm導(dǎo)向鋼管，管口拉絲連接成為整體之后，向其澆筑C20套拱混凝土，厚度可控制在60cm。接著，可對仰坡面噴射15cm的C25混凝土，利用止?jié){墻預(yù)防漿液泄漏問題[4]。同時，要對多功能地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行有效利用，由此實(shí)現(xiàn)機(jī)械頂進(jìn)。節(jié)段間連接需使用絲扣，并且要對管棚與導(dǎo)向管之間的間隙進(jìn)行堵塞，以免受到漿液冒出的影響。另外，在灌注漿液時，需對注漿機(jī)進(jìn)行積極利用，待排氣孔流出漿液后關(guān)閉排氣孔，待注漿量或注漿壓力達(dá)到相應(yīng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，穩(wěn)壓3-5min停止注漿操作。

3.4 洞身開挖施工

騰瀘隧道圍巖為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖，主要是對光面爆破技術(shù)進(jìn)行關(guān)注，借此實(shí)現(xiàn)震動、噪音的減少與降低，獲得良好的爆破效果。因此，需對工程具體的地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖進(jìn)尺等因素進(jìn)行關(guān)注，做好爆破設(shè)計的編制。接著，要對爆破參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)檢查和分析，讓其合理性、適應(yīng)性得到提升。同時，需在爆破后做好效果的檢查、評估，讓爆破方案得到靈活調(diào)整，促進(jìn)其效果提升。最后，還要對爆破技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的改善進(jìn)行關(guān)注，達(dá)到安全、高效和經(jīng)濟(jì)的開挖目標(biāo)。

3.5 初期支護(hù)施工

要對濕噴工藝進(jìn)行利用，通過水泥、礦渣或其他材料、水的混合，借助特定設(shè)備實(shí)施混凝土噴射加固，將其應(yīng)用在隧道復(fù)雜地質(zhì)條件的施工中，促進(jìn)圍巖穩(wěn)定性提升，為后續(xù)施工安全提供有效保證。噴射混凝土的拌制主要是對電子計量拌和站進(jìn)行利用，并使用運(yùn)輸車對其進(jìn)行運(yùn)輸。對混凝土進(jìn)行噴射前，需借助高壓水按照自上而下的方式實(shí)現(xiàn)基巖表面的沖洗，讓巖石表面接近飽和狀態(tài)。對于嚴(yán)重超挖部分，需借助同級別的噴混凝土做好填平處理，按照自下而上的方式實(shí)施小圓周運(yùn)動。鋼拱架主要是在加工場內(nèi)加工，并在使用前對其進(jìn)行試拼處理，讓連接部位的質(zhì)量得到保證，降低加工誤差發(fā)生率。同時，要積極借助機(jī)具做好拱架的安裝，讓拱腳的鋼架立在堅固的基座上。完成安裝后于拱腳位置設(shè)置兩根鎖腳錨管，讓初期支護(hù)下沉的問題得到有效限制，促進(jìn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性提升。接著，要對錨桿施工進(jìn)行關(guān)注。需結(jié)合設(shè)計需求于初噴面上做好錨桿孔位的精確標(biāo)記，并以此為據(jù)開展鉆孔操作，讓鉆孔和錨桿規(guī)格與相關(guān)設(shè)計要求保持相符狀態(tài)。同時，還要對錨桿的布置形式和誤差控制進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，讓錨桿與巖面或組合狀巖層的節(jié)理面保持垂直狀態(tài)，使得初期支護(hù)的穩(wěn)固性得到有效保證。完成鋼筋試驗(yàn)后，需對其實(shí)施除銹、除油處理，并于加工廠的作業(yè)平臺做好分片制作，并在鋪設(shè)過程中做好鋼筋、錨桿、鋼拱的牢固連接，使其長度≥20cm[5]。同時，要以巖面起伏為依據(jù)，針對鋼筋進(jìn)行有效鋪貼，讓混凝土的晃動問題得到一定避免。

3.6 仰拱及填充施工

仰拱部分開挖需依賴機(jī)械設(shè)備，多由人工輔助開挖。開挖過程中，需對隧道底部和側(cè)墻連接處的開挖平順性進(jìn)行保證，避免受到應(yīng)力集中問題的影響。開挖中若遇到軟弱圍巖，需實(shí)施錨桿等加固措施，讓開挖安全性得到保證。對于軟巖地段，尤其是洞口或洞內(nèi)存在斷層破碎帶的情形，需結(jié)合設(shè)計方案做好施工操作。另外，開挖中需注意不可一次開挖范圍過大，避免出現(xiàn)隧道側(cè)墻收斂變形過大的問題，讓施工安全得到保證。完成仰拱開挖后，需對初期支護(hù)進(jìn)行關(guān)注，先做好混凝土墊層施工后進(jìn)行仰拱鋼架的安裝，通過噴射混凝土來促進(jìn)施工強(qiáng)度提升。初期支護(hù)施工中，需對混凝土強(qiáng)度、厚度、鋼架質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，并且要對洞內(nèi)周邊收斂等沉降情況加強(qiáng)監(jiān)測，讓施工質(zhì)量和安全得到保證。鋼筋制作、安裝需與設(shè)計要求相符，對于預(yù)埋于仰拱兩側(cè)二襯邊墻部位的鋼筋伸出長度來說，需對二襯環(huán)向鋼筋焊接進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，做好接頭的錯開處理，讓同一截面的鋼筋接頭數(shù)＜50%。同時，要對仰拱二襯鋼筋的綁扎進(jìn)行關(guān)注，讓雙層鋼筋層距與層鋼筋間距保持在規(guī)范狀態(tài)，并且要對鋼筋的間距均勻性進(jìn)行關(guān)注，讓其均與設(shè)計要求保持相符。混凝土填充施工需對混凝土配比進(jìn)行關(guān)注，借助模板和機(jī)械做好密實(shí)搗固操作，并使用泵送澆筑手段促進(jìn)施工效果提升。另外，需對施工縫和變形縫的防水處理進(jìn)行關(guān)注，讓結(jié)構(gòu)密封性和耐久性得到保證。若存在仰拱超挖問題，可在超挖范圍處于允許狀態(tài)時，對襯砌相同強(qiáng)度等級的混凝土進(jìn)行應(yīng)用，做好澆筑處理。在超挖范圍處于不允許范圍時，結(jié)合設(shè)計規(guī)范做好回填處理[6]。

3.7 二次襯砌施工

二次襯砌拱墻（鋼筋）混凝土從整平層位置采用模板臺車實(shí)施一次整體澆筑，主要是以圍巖地質(zhì)情況與測量數(shù)據(jù)作為依據(jù)，針對鋼筋數(shù)量、混凝土強(qiáng)度等級進(jìn)行靈活調(diào)整，必要時做好二次襯砌。同時，在二次襯砌施工前，需對中線、標(biāo)高、斷面尺寸和凈空大小做好檢查，讓其與設(shè)計要求保持相符。另外，需使用分層分窗對稱澆筑及封頂方法，讓拱頂混凝土的灌注密實(shí)度得到保證，促進(jìn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性提升。

4 結(jié)語

綜上所述，公路隧道作為現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成，具備連接地區(qū)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要使命。而復(fù)雜地質(zhì)條件下開展公路隧道施工，容易面臨諸多挑戰(zhàn)，比如地層不穩(wěn)定、巖層變化和水文條件復(fù)雜等，需采用適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)做好應(yīng)對處理，促進(jìn)施工效率和質(zhì)量提升。針對復(fù)雜地質(zhì)條件的隧道施工技術(shù)進(jìn)行有效優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)施工中缺陷的優(yōu)化，讓隧道工程的整體質(zhì)量得到提升，讓工程建設(shè)得到穩(wěn)步開展。

參考文獻(xiàn)：

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