复杂地质条件下公路隧道施工技术应用分析

摘 要：公路隧道工程具有较高技术含量与施工复杂性，因此需对地质、地形等因素做出综合考虑，让施工质量、安全性得到有效保证。施工中需关注地质勘察结果，并对现场情况进行重点关注，选用合适的施工技术推进施工作业并有序开展。本文以腾泸隧道为主要案例，针对复杂地质条件下的隧道施工要点展开分析，以此促进公路隧道施工质量提升。

关键词：复杂地质条件 公路 隧道施工 应用

0 引言

所谓复杂地质条件，就是指地下工程在进行开挖之后，围岩原有力的平衡状态受施工的影响而遭到破坏，并在地下水的作用下产生膨胀、滑坍、过度变形的地质现象。复杂地质条件会对隧道公路施工造成不利影响，多表现为施工经费的增加、工期的延长，严重时甚至会造成工程损毁使工程难以继续进行，所以必须通过相应的技术手段予以避免和消除。在经济不断发展、城市化进程加快的影响下，公路隧道的建设成为现代交通基础设施的重点内容。特别是在建设规模和技术要求的不断提升下，复杂的地质条件对公路隧道工程的稳定性和施工进度提出严峻挑战。现阶段不同地质条件的隧道施工技术正在不断更新并完善，有效提升了隧道的建设效率和安全性，以促进地方经济发展与进步。

1 工程概况

腾越隧道SG-2标段位于泸水侧，建筑限界净宽11m，净高5m，埋深约1400m。该标段位置为保山市隆阳镇潞江镇百花岭村旱龙寨右侧，线路全长10.79km。标段处于横断山脉滇西纵谷南端，地形地貌为深切割高中山峡谷，地面为崎岖破碎表现，地形坡度处于较陡状态，该地貌的形成与构造侵蚀、剥蚀作用有关，使得山脉走向和河流分布都呈现出一定特征。隧道穿越高黎贡山山脉，包括4个断层带、1个向斜核心以及岩性接触带、洞身与断层带多次相交，地质条件和水文地质条件均显示出明显复杂性，主要面临的不良地质有断层破碎带、软岩大变形、岩爆、涌（突）水、高地热等，需实施大型机械化配套钻爆施工，具有施工距离较长、稳定性较差的特点，如何穿越断层破碎带成为本次施工重难点[1]。

2 复杂地质条件公路隧道施工原则和特点

2.1 原则

基础设施建设的发展对社会进步非常重要，但复杂的地质条件、多样的地形情况均会给施工带来较大挑战，特别是隧道施工。因为隧道施工经常需要穿越地质复杂区域，对施工技术提出较高的要求，因此需遵循以下施工原则：首先，要对岩层稳定性进行关注。实际施工前，需对地质构造、岩性、地层、地下水情况等展开全面且详细的地质勘察、评价，为选择合理的施工技术提供数据依据，以免受到潜在风险影响。其次，要以勘察结果为依据，为施工现场容易出现的地质问题制定相应安全预案，避免因岩层稳定性问题造成不良影响。然后，要严格按照设计图纸、施工方案以及技术规范等进行施工，保障工程质量和安全符合标准要求，同时还要根据施工过程中的实时情况和问题，及时采取相应措施做好问题响应，避免复杂地质环境带来施工问题[2]。最后，要对开挖方式进行灵活选择。复杂地质条件对隧道施工提出较高要求，需对隧道开挖方案进行重点审慎和关注，着重分析施工难度、安全性及可行性，结合工程实际情况制定灵活的开挖施工策略，一般可以选择先进的地质勘察技术、隧道开挖设备对复杂地质条件进行有效应对，并利用先进的监测技术和数据分析手段做好地质变化的实时监测，及时发现和应对地质灾害风险，避免因开挖给周围地质和环境造成不良影响。

2.2 特点

其一，地质条件多变。复杂地质环境下的隧道施工面临的主要问题是地质条件多变。地质构造不规整、地下水潜流、围岩破碎等问题给隧道施工带来了极大的挑战。其二，施工难度大。由于地质条件的多变性，复杂地质环境下的隧道施工难度大。隧道工程需要克服地质灾害、地下水涌泉、岩溶塌陷等多种自然灾害的影响，施工难度较大。其三，安全风险高。复杂地质环境下的隧道施工存在较高的安全风险。地质条件的多变性导致了隧道施工中发生人员伤亡、设备损坏等安全事故的可能性较大。

3 复杂地质条件下公路隧道施工技术要点——以腾泸隧道为例

3.1 暗洞进洞施工

暗洞施工需以“早进晚出”为原则，让边仰坡开挖量得到尽可能减少，为洞口安全提供一定保证。具体来说，需在进洞施工前结合设计需求做好套拱混凝土和超前大管棚相关施工，然后在开挖施工时着重关注“上下台阶”法，让施工的安全性、稳定性得到保证。同时，对洞口段进行开挖时，需对洞顶与洞壁面的距离进行控制，让其处于10m之内，避免受到岩层崩塌的影响。待洞口段开挖至30-50m后，以围岩情况和监测数据作为依据，开展二次衬砌施工，让洞口段结构安全得到保证[3]。

3.2 洞口及明洞施工

开展洞口施工前，需对边、仰坡以上的地质情况进行关注，对其上存在的悬石、危石进行及时处理，并在施工中做好动态化监测与防护，以免受到边坡落石、失稳坍塌等问题的影响。同时，洞口施工宜按照“由上而下”的原则使用人工+挖掘机反铲配合手段展开挖掘，并在遇到硬岩时选用适合开挖方式对其进行解体处理，然后将其置于装载机中做好运输管理。对于边仰坡部分，一般是按照每层2-3m的高度，从顶部开始逐层开挖，并对其实施分层的锚杆网喷支护，以此促进施工稳定性、安全性提升。明洞基础施工与洞口施工手段相同，结合设计需求做好地基处理，使用大块钢模板构成混凝土外模，以插入式振捣器展开相关振捣操作，让混凝土均匀性、强度得到有效保证。待混凝土强度达到规定数值，需开展防水层施工。洞门、明洞施工具体如图1所示。

3.3 超前支护施工

本工程需超前搭接长管棚预注浆超前支护，该施工可对工作面进行有效加固，让地质条件不稳定导致的事故风险得以降低。同时，超前支护可让施工按照预定进度开展，避免因地质变化引发施工中断等问题。首先为管棚施工，主要是以不同级别的围岩超前支护参数作为依据，针对管棚型号做出合理选择。其次，要对钻孔、清孔及验孔操作进行关注。主要是对各种设备、仪器进行有效利用，对定位、定向孔口及孔轴线进行重点关注，做好初钻操作，让钻进方向得到保证。在清孔过程，需利用钻杆+钻头的方式实现反复扫孔，让孔径、孔深与相关要求保持相符，避免受到堵孔问题影响。完成钻孔操作后，需借助全站仪、斜测仪等工具，对孔深、倾角、外插角进行检测，待验孔合格后使用装载机和管棚钻机实施管棚安装。最后，需对注浆施工进行关注。注浆前需做好压水试验，并对机械设备的正常与否、管路连接情况进行关注，孔道内应畅通，无水和其他杂物。让注浆速度、设备应用效率得到有效提升。以洞口大管棚为例，主要是在明暗洞交界位置进行四榀工字钢支撑的有效架设，并在其上安装Φ140mm导向钢管，管口拉丝连接成为整体之后，向其浇筑C20套拱混凝土，厚度可控制在60cm。接着，可对仰坡面喷射15cm的C25混凝土，利用止浆墙预防浆液泄漏问题[4]。同时，要对多功能地质钻机进行有效利用，由此实现机械顶进。节段间连接需使用丝扣，并且要对管棚与导向管之间的间隙进行堵塞，以免受到浆液冒出的影响。另外，在灌注浆液时，需对注浆机进行积极利用，待排气孔流出浆液后关闭排气孔，待注浆量或注浆压力达到相应设计标准后，稳压3-5min停止注浆操作。

3.4 洞身开挖施工

腾泸隧道围岩为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，主要是对光面爆破技术进行关注，借此实现震动、噪音的减少与降低，获得良好的爆破效果。因此，需对工程具体的地质条件、开挖断面、开挖进尺等因素进行关注，做好爆破设计的编制。接着，要对爆破参数进行仔细检查和分析，让其合理性、适应性得到提升。同时，需在爆破后做好效果的检查、评估，让爆破方案得到灵活调整，促进其效果提升。最后，还要对爆破技术经济指标的改善进行关注，达到安全、高效和经济的开挖目标。

3.5 初期支护施工

要对湿喷工艺进行利用，通过水泥、矿渣或其他材料、水的混合，借助特定设备实施混凝土喷射加固，将其应用在隧道复杂地质条件的施工中，促进围岩稳定性提升，为后续施工安全提供有效保证。喷射混凝土的拌制主要是对电子计量拌和站进行利用，并使用运输车对其进行运输。对混凝土进行喷射前，需借助高压水按照自上而下的方式实现基岩表面的冲洗，让岩石表面接近饱和状态。对于严重超挖部分，需借助同级别的喷混凝土做好填平处理，按照自下而上的方式实施小圆周运动。钢拱架主要是在加工场内加工，并在使用前对其进行试拼处理，让连接部位的质量得到保证，降低加工误差发生率。同时，要积极借助机具做好拱架的安装，让拱脚的钢架立在坚固的基座上。完成安装后于拱脚位置设置两根锁脚锚管，让初期支护下沉的问题得到有效限制，促进结构稳固性提升。接着，要对锚杆施工进行关注。需结合设计需求于初喷面上做好锚杆孔位的精确标记，并以此为据开展钻孔操作，让钻孔和锚杆规格与相关设计要求保持相符状态。同时，还要对锚杆的布置形式和误差控制进行重点关注，让锚杆与岩面或组合状岩层的节理面保持垂直状态，使得初期支护的稳固性得到有效保证。完成钢筋试验后，需对其实施除锈、除油处理，并于加工厂的作业平台做好分片制作，并在铺设过程中做好钢筋、锚杆、钢拱的牢固连接，使其长度≥20cm[5]。同时，要以岩面起伏为依据，针对钢筋进行有效铺贴，让混凝土的晃动问题得到一定避免。

3.6 仰拱及填充施工

仰拱部分开挖需依赖机械设备，多由人工辅助开挖。开挖过程中，需对隧道底部和侧墙连接处的开挖平顺性进行保证，避免受到应力集中问题的影响。开挖中若遇到软弱围岩，需实施锚杆等加固措施，让开挖安全性得到保证。对于软岩地段，尤其是洞口或洞内存在断层破碎带的情形，需结合设计方案做好施工操作。另外，开挖中需注意不可一次开挖范围过大，避免出现隧道侧墙收敛变形过大的问题，让施工安全得到保证。完成仰拱开挖后，需对初期支护进行关注，先做好混凝土垫层施工后进行仰拱钢架的安装，通过喷射混凝土来促进施工强度提升。初期支护施工中，需对混凝土强度、厚度、钢架质量进行重点关注，并且要对洞内周边收敛等沉降情况加强监测，让施工质量和安全得到保证。钢筋制作、安装需与设计要求相符，对于预埋于仰拱两侧二衬边墙部位的钢筋伸出长度来说，需对二衬环向钢筋焊接进行重点关注，做好接头的错开处理，让同一截面的钢筋接头数＜50%。同时，要对仰拱二衬钢筋的绑扎进行关注，让双层钢筋层距与层钢筋间距保持在规范状态，并且要对钢筋的间距均匀性进行关注，让其均与设计要求保持相符。混凝土填充施工需对混凝土配比进行关注，借助模板和机械做好密实捣固操作，并使用泵送浇筑手段促进施工效果提升。另外，需对施工缝和变形缝的防水处理进行关注，让结构密封性和耐久性得到保证。若存在仰拱超挖问题，可在超挖范围处于允许状态时，对衬砌相同强度等级的混凝土进行应用，做好浇筑处理。在超挖范围处于不允许范围时，结合设计规范做好回填处理[6]。

3.7 二次衬砌施工

二次衬砌拱墙（钢筋）混凝土从整平层位置采用模板台车实施一次整体浇筑，主要是以围岩地质情况与测量数据作为依据，针对钢筋数量、混凝土强度等级进行灵活调整，必要时做好二次衬砌。同时，在二次衬砌施工前，需对中线、标高、断面尺寸和净空大小做好检查，让其与设计要求保持相符。另外，需使用分层分窗对称浇筑及封顶方法，让拱顶混凝土的灌注密实度得到保证，促进结构稳定性、安全性提升。

4 结语

综上所述，公路隧道作为现代交通基础设施的重要组成，具备连接地区、促进经济发展的重要使命。而复杂地质条件下开展公路隧道施工，容易面临诸多挑战，比如地层不稳定、岩层变化和水文条件复杂等，需采用适当的施工技术做好应对处理，促进施工效率和质量提升。针对复杂地质条件的隧道施工技术进行有效优化，可实现施工中缺陷的优化，让隧道工程的整体质量得到提升，让工程建设得到稳步开展。

参考文献：

[1]程松，张斌丽.复杂地质条件下公路隧道施工技术[J].智能城市，2020（24）：125-126.

[2]吴向东.基于复杂地质条件下公路隧道施工技术的有效性研究[J].工程技术研究，2021，6（1）：61-62.

[3]沙英超.复杂地质条件下公路隧道施工技术应用分析[J].建筑技术开发，2021，48（7）：101-102.

[4]弓明.复杂地质条件下公路隧道施工技术[J].工程技术研究，2020，5（9）：69-70.

[5]惠衡.复杂地质条件下公路隧道施工技术应用分析[J].智能城市应用，2024，7（1）：25-27.

[6]廖加和.现阶段复杂地质条件下公路隧道施工技术关键点研究[J].黑龙江交通科技，2019，42（4）：174-175.