特長隧道穿越特殊地質方案設計及施工防治措施探討

覃建源

(廣西智達工程咨詢有限公司 廣西來賓 546100)

特長隧道穿越特殊地質方案設計及施工防治措施探討

覃建源

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最近幾年，我國的公路交通網絡覆蓋范圍正在逐步擴展，一些高速公路需要經過崇山峻嶺，橋梁和隧道工程眾多，地質條件復雜，在穿越特殊地質段時，隧道的開挖很容易引發工程事故，威脅施工人員的人身安全。尤其是特長隧道，在開挖施工環節出現問題的幾率較大。在這種情況下，做好相應的方案設計和防治工作，是非常重要的。本文結合雅康高速公路某隧道的施工，對特殊地質條件下特長隧道的施工問題進行了討論和分析。

特長隧道特殊地質方案設計防治措施

前言：在高速公路施工中，經常會遇到復雜的地質地形問題，如丘陵、河谷等，使得公路項目中的隧道和橋梁數量不斷增加，不僅對于施工的工藝技術提出了更高的要求，而且施工難度較大，容易出現質量和安全問題。在隧道施工中，如何有效應對特殊的地質環境，保障施工的安全穩定開展，是工程合技術人員必須重點研究的問題。

1 工程概況

雅康高速公路起于雅安市西城區的草壩鎮，經過天全、瀘定等地，至于康定縣城，全長135km，雙向四車道設計，路基寬度為25.4m。雅康高速公路通往我國及四川省西部藏族地區，是《國家公路網規劃》高速公路G42橫線“上海—成都”及G4218聯絡線“雅安—葉城”的重要組成部分，屬于川藏高速的一部分，也是《四川省高速公路網規劃》成都引入線“成都—雅安—巴塘—西藏”、橫線“康定—雅安—瀘州—重慶”的重要路段，是連接成都至康定的重要通道，是通往藏區的重要國防線和生命線，在區域路網及社會經濟發展中具有重要的地位和作用。雅安高速的橋隧比達到了 82%，是全國范圍內橋隧比最高，施工難度最大的高速公路項目，其中有著全國第二長度的二郎山特長隧道，全長達到了13.4km，地質地形條件極其復雜，不僅地形陡峭狹窄，溝壑縱橫，而且穿越多個斷裂帶，地震烈度較高，存在著滑坡、泥石流等不良地質發育，加上惡劣的氣候條件和脆弱的生態環境，施工難度極大。

2 地質水文條件與施工難點

經現場勘查分析，隧道所處地段的地下水存在多種不同的補給、賦存和排泄條件，以大氣降水為主，在雨季溝谷內會出現短暫的匯水現象。地下含水層較多，而且經分析，其在斷裂構造和巖溶通道位置可能出現相互連通的問題。隧道圍巖以奧陶系中統厚層狀石灰巖為主，夾雜有泥灰巖和白云質灰巖，施工條件相對特殊，在施工過程中很容易出現塌落、涌水等問題，影響工程的施工質量和施工安全[1]。

在設計施工過程中，存在大量的難點問題，一是斷層問題，隧道經過了十數個斷層帶，而且存在著比較明顯的巖溶發育，地質條件復雜，在開挖過程中，可能會出現圍巖變形的情況；二是隧道埋深問題，隧道本身底板的最大埋深甚至可以達到1100多米，上下起伏可以達到數千米，可能會存在高地應力的問題，在開挖環節，如果缺乏有效的支撐，導致地應力失衡，則很容易引發坍塌、圍巖變形等問題，影響工程的施工安全。同時，施工中需要解決的難點問題還包括了隧道爆破粉塵污染問題、反坡施工問題、高埋深強烈巖爆問題等，對于施工技術人員的專業素質和能力提出了較高的要求，必須為隧道使用者提供安全、快捷、舒適、經濟的行車環境。

3 方案設計與施工防護措施

3.1 方案設計

在隧道施工中，支護問題是需要首先解決的問題，也是保障施工安全的關鍵所在。在對隧道支護方案進行設計時，需要構建起合理的塑性圈，對圍巖變形問題進行有效的控制和引導，以完成應力的釋放，同時保證圍巖的強度，避免其產生松動和破碎問題，通過主動與被動相互結合的方式，提升隧道施工的效果。對于隧道的施工而言，支護系統能夠實現對于變形問題的控制，確保隧道的穩定性和可靠性。對于工程技術人員而言，應該結合地質勘查結果，做好施工方案的合理設計，重視對于施工環節的監控和量測工作，保證支護和襯砌的及時有效，提升隧道的穩固性，避免出現坍塌等事故[2]。

3.2 施工防護

支護僅僅是保持隧道穩定的一個方面，在支護系統的基礎上，做好施工防護工作，通過積極采用新技術、新工藝、新設備，實現襯砌結構的最終穩定。從大致的思路分析，初期支護必須能夠及時對圍巖進行封閉，形成一定的安全支護體系，在保證穩定的同時，對多余應力進行釋放；二次襯砌需要在圍巖變形達到基本穩定或初期支護基本穩定后，提供足夠的支撐力，保持良好的強度和剛度，對抗地壓，通過兩者的相互協調和補充，可以達到預期的防護效果。由于隧道本身的長度大，在特殊地質段與常規地質段需要采用不同的支護方案，這里主要針對斷層破碎帶的超前帷幕注漿進行討論。

結合地質勘查，在隧道規劃中，發現其穿越多個斷層破碎帶，可以采用超前帷幕注漿的方式，對其進行處理。首先，需要通過實驗，明確注漿參數，做好工藝技術和施工材料的深入研究，以確保注漿施工的順利進行。其次，應該明確實施施工中注漿加固的效果，了解漿液的特性，避免施工的隨意性。然后，在注漿實驗環節，需要結合地質條件以及工藝技術，對漿液的強度特性、滲透特性等進行分析，了解注漿前后地層的強度變化。帷幕注漿采用的是環向開挖的方式，開挖寬度為0.8-1.0m，保留1.5m左右的核心土，上下臺階的距離必須控制在3-5m之間，確保掌子面的穩定性和牢固性，為施工提供充足的空間。鋼架的設置必須立足在穩固的基礎上，如果現場以虛土為主，則應該在地上鋪設鋼板或者槽鋼，避免其出現沉陷。在注漿完成后，如果發現涌水量超過0.15L/min，或者局部涌水量超過3L/min，則需要進行追加注漿[3]。注漿參數如表1所示。

表1 超前帷幕注漿參數

在進行超前帷幕注漿施工的過程中，需要注意一些關鍵性的問題，一是每一個注漿面的導管數量應該為 40-80根，根據實際情況進行調整，確保漿液擴散區域的重疊面積能夠達到50%；二是在注漿過程中，必須做好掌子面變形檢測工作，如果變形較大，可以選擇厚度在0.5-1m的模筑混凝土，形成封堵面，保護掌子面在注漿過程中不會產生隆起或者開裂問題；三是應該在注漿達到設計終壓，并且維持一段時候沒有明顯下降時，結束注漿，并對注漿的效果進行檢驗，確認合格后才能進行后續施工。

3.3 技術措施

在施工中，引入了新奧法施工技術，配合大型施工進行機械作業，保證了作業的良好效果。例如，對于斷層破碎帶的富集區，采用的是雙側壁導坑法施工，棚洞段則采用暗挖法與明挖法相互結合的方式。在施工環節，必須依照開挖后的具體情況，采取相應的技術手段，保持圍巖的穩定性。于隧道兩端同時進行斜豎井施工，結合橫向通道，保證了較高的施工效率。在特殊地質段的開挖，堅持強支護、短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測的原則，結合深孔預注漿、超前錨桿等，保證了施工的安全性。

考慮到隧道施工需要穿越多個斷層破碎帶以及溶洞，地質水文條件復雜，引入了TSP203以及地質雷達等先進的探測手段，結合現有的地質勘查資料，針對預施工段的地質狀況進行超前預報，對地質資料進行了完善，并且以此為基礎，優化了設計施工方案，對施工中存在的安全隱患進行了有效排除，確保了施工的順利進行。

3.4 注意事項

一是在隧道開挖過程中，需要對施工用水進行嚴格控制，做好排水工作，防止隧道施工面積水對于結構穩定性和安全性的威脅；二是應該對隧道進出口坡體的穩定性進行檢查，避免其對于施工安全的影響；三是應該做好現場勘查測量工作，結合測量得到的數據信息，及時進行設計施工方案的優化調整；四是斜豎井以及斷層帶施工時，需要做好施工面瓦斯含量的檢測工作，避免瓦斯超標引發的安全問題；五是應該堅持動態設計、動態施工的核心理念，做好隧道支護參數的實時校正以及施工方案、施工工藝的調整，以應對特殊地質的影響；六是應該關注預留洞室以及預埋管線的施工，防止出現遺漏[4]。

4 結語

總而言之，在針對高速公路特長隧道進行施工時，施工人員必須做好施工段的地質勘查工作，引入先進的技術和設備，提升地質超前預報的準確性，明確施工中存在的難點問題，采取切實可行的預防和治理措施，將安全隱患扼殺在萌芽前，保證隧道施工的安全性和可靠性，推動我國公路事業的健康發展。

[1]暢凱.淺談隧道穿越特殊地質段施工[J].科學之友,2012,(4):69-70.

[2]曹建,唐解.淺談棟梁坡隧道穿越復雜和不良地質段的施工技術[J].建材發展導向,2016,14(6):65-67.

[3]王敬.穿越不良地質路段特長隧道的設計和施工措施[J].筑路機械與施工機械化,2014,31(12):94-97.

TU7

B

1007-6344（2017）02-0107-02

覃建源，1977年9月，男，壯族，本科，廣西融水縣人，中級職稱，研究方向：公路隧道及橋梁工程