复杂地质条件下隧道施工技术研究

付红卫 宋文学

摘要：随着我国经济的发展，我国的隧道工程施工技术也随之发展，而且随之也要克服各种复杂地质环境。本文通过对我国隧道工程施工技术问题进行分析，并提出一些措施来将其加强，从而促进隧道工程的发展。

关键词：复杂地质；隧道施工；施工技术

中图分类号：U45文献标识码： A

引言

近年来随着社会经济的不断发展，人们对交通的需求量越来越大，在我国，公路的建设规模越来越大，为交通运输事业的发展做出了重要的贡献，促进了可持续发展战略的有效实施。的建设环境一般都比较复杂，分布的地域比较广，近年来大量涌现出大断面的隧道，有些客运专线的面积甚至达到了150m2-180m2，隧道建设已经开始进入“大断面化”时代。要想将大断面隧道建设的合理、安全，并达到快速施工的目的，就必须对传统施工方法和设计技术进行重新认识，与此同时，积极引用新的理念和新方法、新工艺对大断面隧道中的相关设计与施工问题进行解决。随着工程建设理论的不断完善，施工技术也得到了不断的发展，根据节约土地的相关需要，越来越多的隧道在软弱地层中进行修建，尤其是大断面隧道的建设，在施工流程、施工技术、施工工艺以及施工管理、施工控制等方面提出了更高的要求，但是目前的情况是，可以供参考的施工与设计非常少，相关的管理者的经验也很少，所以，软弱地层大断面隧道施工技术研究具有至关重要的意义。

一、复杂环境下隧道开挖施工原则

我们所知道的隧道施工，是将山体内的岩石进行挖除，与此同时，也要保持在施工过程中岩石的稳定性。在隧道施工的过程中，最关键的一步是第一步，开挖。因为在开始施工的过程中，对于围岩的判断很重要，不仅需要因地制宜，还要拥有正确的开挖方法和过硬的技术支持。这对接下来的工作有着重要的影响。在进行隧道开挖的过程的工作中，我们遵循的基本原则就是:我们要保证首要前提是围岩一定要稳定，并且不能对围岩进行大规模的扰动。在这种情况下，我们才能进一步的选择挖掘方法，也能从速度方面得到突破。再考虑如何进行施工的时候，技术人员需要考虑围岩的地质条件还有变化的情况，这样的选择能够适应地质条件的变化，能够保证安全，也要考虑威严的稳定性；另一点需要考虑的就是在我们挖掘的过程中出现的意想不到的情况，要能够及时的应付，并保证部队施工进度产生影响，不会降低施工的安全性。隧道施工中，影响围岩稳定的最重要的一个因素是施工人员选择的开挖方法。所以，技术人员一般在选择前，都会进行专业性的分析，施工是否安全，是否有难度，稳定性怎么样，施工时间是多少，经济问题都会被考虑进去，这样字选择出来的开挖方法才是最恰当的。

二、当前隧道施工技术的现状

（一）在爆破过程中是否能够精确地控制与稳定爆破范围的技术

隧道施工的场地有山地、地底和水下，主要集中于山地，因此良好的隧道挖掘技术是隧道顺利施工的前提与基础，一般都是采用大型机器设备进行挖掘。为了提高大型机器设备的挖掘质量，充分发挥机器设备的功能，提高挖掘作业的效益，保证挖掘工作者的安全，减少工作人员的工作负担，挖掘方式由传统的分布挖掘逐渐转变为全断面挖掘。在新型的挖掘技术中，精心控制的爆破技术和岩石固定技术是关键，如果爆破的范围不能够精确控制或者是周围岩石经过挖掘之后不够牢固，就会造成严重的事故影响隧道的安全性。

（二）最优施工工法的选择

两种施工工法所产生的围岩位移与应力都在安全范围内，都能满足隧道开挖支护强度的要求，能确保施工安全。

CD法的围岩拱顶位移、应力值均小于三台阶七步开挖法，但是它能够有效控制围岩位移是以初期支护承受较大的形变压力为代价的；而三台阶七步开挖法在分部开挖的过程中，通过适度的围岩变形使得围岩应力得到了有效释放，从而减小了初期支护的受力，充分发挥了围岩自身的承载能力。此外，考虑到采用三台阶七步开挖法的施工进度比CD法快，机械设备利用率也比CD法高，因此从可行性、经济合理性和安全可靠性三方面综合比较，选择三台阶七步开挖法为该隧道在塌方且掌子面前方为复杂地质情况下的最优施工工法。

（三）矿山法方案

矿山法开挖方案的优点有:①暗挖法对地质条件的适应性强，适用于各种地层及地下水条件；②断面形式和变化断面都比较方便灵活；③采用辅助措施比较灵活，采用分部开挖等土法可以有效的控制地表沉降；④在较短的区间经济型较盾构好。矿山法开挖方案的缺点有:①机械化程度低；②人为因素多，工程质量较盾构控制难度大。

就工程本身而言，矿山法开挖方案对解决区间复杂的地层和地质条件有很大优势，可以采用钻爆法处理岩层，人工或机械开挖处理一般软弱地层。但是暗挖法对掌子面缺少有效的封闭，如果在过江施工过程中掌子面遇软弱面，形成用水，缺乏有效的处理措施，会造成灾难性的后果，所以不适合用于过江段施工。

（四）地表注浆加固

其主要目的是为了防止在开挖过程中地表出现坍塌等现象而采取的措施，为了防止在注浆过程中出现冒浆现象一般在经过处理的地表设置20-30cm厚的钢筋混凝土层以作为注浆的止浆层并作为后期施工的防水面；注浆需设置孔口管，其一般采用钢花管，管身钻孔呈梅花型布置，孔径一般在8-10mm范围内，间距一般为1.5cm，全部注浆管安设完成后方可开始注浆以保证注浆不间断，开始时用1.5倍注浆终压对系统进行吸水试验检查是否正常，试运转时间一般为20min；浆料配置按照填料先轻后重的顺序添加，注浆过程中应先注最外侧两排孔，之后依次向里推进，每排孔施工时应先进行两端孔之后间隔交错灌注。

（五）超前注浆小导管施工

超前注浆小导管采用风动凿岩机钻孔，并保证小导管纵向搭接长度V级浅埋段搭接长度1.43m、V级深埋段搭接长度1.23m、注浆前先喷射混凝土5～10cm,封闭掌子面，以起止浆和稳定掌子面的作用，注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。开挖前试挖掌子面，无明显渗水时进行开挖作业。小导管采用Φ42mm、壁厚4mm热轧无缝钢管加工，长度为4.5m，拱部间距0.4m，外插角10度，其搭接长度不小于1m。小导管在构件加工厂制作，前端做成尖锥形，管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为8mm。 ①注浆管的安装方法：在设计的位置用风动凿岩机钻孔。把管子插入孔内，带好丝扣保护帽，专用顶头顶入到要求的深度，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用锚固剂填充孔口。注浆管的外露长度为50cm。以便连接孔口阀门和管路。顶管时注意保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。②注浆压力控制：注浆压力以孔口压力表显示的值为准，注浆压力控制在0.5～1.0MPa。通过注浆泵控制调节。当管路阻力≤0.2MPa时，可略去阻力损失，而由泵压来监控。根据泵压与油压的关系设定油压值，确保注浆过程安全方便。③注浆量的控制：小导管注浆采用水泥净浆液，即水泥浆水灰比1:1。④注浆结束标准：在正常情况下，采用定压注浆。当注浆压力达到或接近设计终压值时，结束注浆。而当注浆压力接近或达到设计终压的80%，如出现圈套的漏浆，经间歇注浆后，也可结束注浆。

（六）台阶法施工

台阶法是根据台阶达到长度进行施工的技术方法，而台阶长度是根据初次支护形成闭合的断面所决定的，围岩越差，闭合的时间越短。对于一般的隧道断面，正确的选择台阶的长度，适应从土质到岩质的地质条件。长台阶的断面分成上断面和下端面进行开挖，一般上台阶超前五十米，上端面和下端面相距一百米左右，这样就可以采取循环开挖；短台阶法长度一般在五十米以内，两个断面之间相互接近，可以缩短断支闭合的时间，改善受力的条件，更加有利于控制隧道的量值，所以此法的使用也较为广泛。超短台阶法，长度一般小于坑道的跨度，全断面的闭合时间更短，更利于控制围岩变形和控制地表的沉降，但是这种施工的方法对于施工的速度较慢，因此采用这种方法时，尽量的注意开挖的工作面的稳定性，必要时采取一定的辅助措施帮助施工的进程，逐步的减少变形，更好的促进施工的质量。

结束语

综上所述，我国地质比较复杂，隧道施工是与我国交通事业。人民生命财产安全密切相关的事业，国家及施工单位需要提高重视，对复杂地质环境加强研究，改进施工技术，增强施工质量的安全性，从而保障公路隧道施工项目的高效完成，促进我国交通事业的发展。

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