复杂地质环境下的隧道施工技术分析

文/郭凯 云南省交通发展投资有限责任公司 云南昆明 650000

在隧道工程施工过程中，地质环境不断发生变化且极为复杂，这样一来，选择的施工技术和方式不同，将会对隧道建设造成不同的影响。从某种程度上来说，所选择的施工技术是否足够合理，就会关系到隧道工程施工能否取得成功。所以，为了保证隧道施工质量，必须针对复杂地质条件进行深入研究，根据工程实际需求选择合理的施工技术，这对隧道工程施工的顺利开展具有重要意义。

1、复杂地质环境下隧道施工的基本原则

1.1 保证岩石层稳定安全

在复杂地质环境下进行隧道施工，要保证岩石层的稳定性与安全性。为此，在隧道施工中，施工队伍不能对岩石采取大规模的变动，这也就意味着在选择开挖方式时，能够取得速度方面的优势。在进行隧道施工过程中，施工队伍除了要考虑围岩地质条件外，还可加强对围岩地质变化的关注，这样能够更为全面地考虑隧道实际施工需求，确保岩石结构稳定安全。

1.2 选择合理的开挖方式

在隧道施工过程中，所选择的开挖方式是否合理，将直接关系到隧道施工作业效率与质量。因此，在选择施工方式时，应当立足于隧道工程实际，对隧道地质环境与施工技术进行合理分析，对施工技术的合理性、安全性以及施工难度等做出评估，尽可能地保证隧道开挖方式的安全合理，保证隧道施工的顺利进行。

2、复杂地质环境下的隧道施工技术

2.1 富水带施工技术

在隧道施工中，经常遇到富水带的问题，这时需要施工队伍采取有效地渗水处理，保障隧道安全。施工中隧道一旦出现少量滴水、渗水现象，为了有效防止粉砂岩发生软化、灰质泥岩强度降低，必须在完成富水段隧道开挖作业施工后，采取封闭围岩的处理方式，以达到延缓岩石风化的目的。具体是通过4cm到6cm的喷射砼，并与锚杆、挂网相互联合，对隧道洞进行有效支护，同时，还要加强对围岩的观测，并结合观测情况进行二次混凝土施工。

除了要对围岩采取密封式处理外，还要着手对水流问题进行有效处理。隧道开挖过程中，如果出现明显水流或者线状水流。其中，对于散状水流主要是在初喷砼前，利用防水板进行集中引水，然后借助于HPDE管将水排至隧道边墙排水沟。而对于集中水流而言，则应在初喷砼前，设置一道Ω型弹簧排水管，将其与原设计纵向排水管相互连接，从而将多余的水排出隧道外。

2.2 隧道变形控制技术

如果隧道施工区域地质属于灰质泥岩、粉质砂岩，围岩一旦遇水，就会发生膨胀和软化，造成强度降低。倘若隧道水平收敛超过2mm/d，或者支护发生明显形变，就需要采取有效地方法应对隧道变形问题。

首先，如果隧道发生局部变形，则应使用化学药卷锚杆联合钢筋网，紧接着补喷设计同级混凝土，对围岩变形进行快速限制，然后通过二衬限制隧道的进一步形变。其次，如果隧道出现偏帮现象，致使岩体出现顺层滑动，或者拱腰发生V字形塌腔，则应在稳定围岩四周增设化学药卷锚杆，同时还要在塌腔范围内挂设钢筋网，将其与锚杆焊接在一起，然后按隧道设计同级标准进行喷射砼支护，对围岩变形加以有效限制，此外，还要加强隧道水平与拱顶沉降观测，以防发生进一步形变。最后，一旦发现隧道变形，就需要加强收敛观测和拱顶沉降观测，增加观测频率，每天至少要进行2-3次观测。然后对观测数据进行有效整理和分析，为隧道塌方、偏帮、掉拱等问题的治理提供有利依据。

2.3 灰质泥岩与粉砂岩施工技术

一是无水洞段施工。在无水洞段施工过程中，主要根据围岩完整性与岩石硬度采取光面爆破工艺，但要求爆破周边光爆眼间距不得超过45cm，抵抗线控制在1-1.2倍周边眼间距，至于进尺则应控制在两榀钢架，周边眼则应去不连续的耦合装药结构，紧接着采用毫秒雷管进行光面爆破。

二是富水洞段施工。第一，实施超前规划，要保证隧洞洞内不会因突水、涌水等问题使隧道围岩地质条件进一步恶化。一旦隧道施工进行到该桩号附近，施工现场则应根据最大用水量进行水量动态监测，制作量水堰，对设备进行动态调整，在此基础上，还要开挖积水井，防止涌水对围岩拱脚造成浸泡危害。第二，对于富水段软弱围岩问题，除了可以采取双液帷幕注浆施工处理措施外，还可以针对强度较低的围岩洞段，采取台阶法施工的方法，然后通过机械开挖或弱震浅孔爆破的方法进行施工。第三，在完成隧道开挖支护工作后，要根据水平收敛与拱顶沉降监测的结果，待围岩趋于稳定后进行仰拱和二次钢筋混凝土衬砌施工，保障隧道施工安全，避免出现隧道关门事故。

2.4 突泥突水地质环境的施工技术

首先，要对导坑与正洞位置进行调整，将导坑开挖成城门洞模式。对于普通地段而言，可采取全断面开挖的方式，设置循环开挖隧道长度为3m，然后在正洞出口进行装碴，紧接着采用喷锚支护技术进行混凝土结构喷射，厚度控制在25cm左右，其中还要安设180 cm×180 cm的钢架，相邻钢架保持1米左右的距离。

其次，施工队伍要对接近断层位置加以妥善处理，还是采用全面开挖的方式，将循环开挖长度设置为2m，也是在正洞口处进行装碴处理，然后借助于喷锚技术辅以模型衬砌技术，混凝土结构应控制在20cm左右。此外，还要在其外围设置全环形钢架，钢架纵向间距应保持0.8左右。

最后，还要进行管棚施工操作，对正洞进行有效加固，扩大导坑面积，方便大型隧道施工机械操作。施工中应当采用台阶开挖方式，各台阶间的距离设置为4m，循环开挖间距设置为0.8m，采用装载机进行装碴，然后利用汽车出碴。同时，采用预支护技术与喷锚技术以及模型衬砌技术相互联合的方式，对断面进行施工注浆操作，喷射的混凝土结构厚度要保持在25cm左右，并加设管棚与导管支护结构。

2.5 隧道瓦斯条件下的施工技术

一是地质报告技术。考虑到隧道内含有天然气，施工队伍要按照先设计后施工、先勘察后处理的基本原则，并采用地质报告技术。一般而言，对于复杂地质环境下，地质报告可采用的勘察方式主要是地质素描报告、TST报告以及水平钻探报告，施工队伍可以根据地质报告数据和信息，对隧道施工中可能遇到的断裂带位置、规模大小及相关情况进行分析与总结，这样就能更好地掌握隧道天然气的分布，保障施工安全。

二是瓦斯监控技术。在瓦斯隧道施工中，合理运用瓦斯监控技术能够有效保障隧道施工安全。在对瓦斯进行检测监控时，可以采用机械监控与人工监控相结合的模式。通常，机械监控采用KJ90号煤矿综合监控系统，增设甲烷报警装置，如果隧道洞内瓦斯浓度达到0.5%以上，报警装置就会自动报警；如果瓦斯浓度继续增加，超过1%，此时报警装置就会将隧道施工总电源切断，保证施工人员及设备安全。一旦瓦斯监控装置报警，施工队伍必须立即停止施工，加强隧道通风，降低隧道内的瓦斯浓度，只有当瓦斯浓度下降至正常范围时才能恢复作业。

三是加强对防爆设备的改造。按照高瓦斯隧道施工的规范和要求，进洞车辆以及设备都要具备一定的防爆性能，技术部门应当加强对防爆技术与设备的分析，对防爆设备加以改进，提升其防爆性能，改造完成后，还要将相关设备与车辆置于浓度为0.5%的瓦斯隧道环境中进行测试，确保其能够达到隧道施工需求，防止出现隧道爆炸事故。

结语：

综上所述，在隧道施工中，经常会由于复杂地质环境的影响，给隧道施工带来各种安全性问题，既不利于隧道施工质量的提升，也可能对施工人员的施工安全带来隐患。为此，施工中一旦遇到复杂地质环境问题，应对地质环境进行认真分析与研究，在此基础上选择合理地施工技术，保障隧道施工的稳定性与安全性，进而推动隧道建设行业更快更好发展。