復雜地質環境下的隧道施工技術研究

文/鄭焰 貴州省建設職業技術學院 貴州貴陽 551400

1、導言

近年來，我國交通運輸事業開展得如火如荼，隧道工程項目的數量也逐年上升，由此也使得相關工程必須克服更多樣的地質條件完成工程的建設工作。在隧道工程的建設中，常常會遇到復雜的地質條件，如特殊巖層、軟弱破碎帶、巖溶、放射性氣體等，一旦處理不當極易造成突泥、涌突水、巖爆、瓦斯爆炸等突發性災害事故，不僅會造成嚴重的經濟損失，還會造成人員傷亡的慘劇。為此，相關技術研究人員必須投入更大的精力，從技術層面攻克更多難關，以滿足隧道建設的需求。

2、復雜地質條件下的常見地質問題

2.1 大斷層帶

大斷層是鐵路工程中遭遇的危害系數高、比較典型的一種復雜地質狀況。一般來說，斷層破碎帶與塌方、高外水壓力、巷道突水和巷道涌水等事故存在一定的聯系。深埋長隧洞工程中常見的區域性斷層構造對施工活動的危害極大，甚至有可能威脅到整個工程的成敗。這類地質構造發展規模比較大，斷層數目多，具有一定的富水性，容易發生巷道突水或巷道涌水、涌泥等問題；地下水活動劇烈，施工時技術難度較高，并且對施工質量有非常嚴格的要求。

2.2 軟弱圍巖

為了掌握軟弱圍巖隧道施工的要點，我們必須充分了解隧道圍巖。所謂隧道圍巖，就是在應力基礎上建立，在工程中能夠承載應力的巖體，這部分巖體的質量會對隧道工程的安全性造成巨大的影響。軟弱圍巖，顧名思義，就是巖質軟弱，承載力、粘結力和巖體強度都比較差，結構破碎節理裂隙發育、巖體松散破碎的圍巖。這種結構面比較軟弱的巖體在遇水時會快速軟化，嚴重時可能導致塌方事故。在深埋隧洞中，受高地應力的影響，軟弱巖體極易變形。加固巖體時技術難度較大，特別是支護結構施工難度較大，如果技術控制不嚴格，就可能功虧一簣，導致圍巖垮塌，對現場的施工人員和機器設備構成了極大的安全威脅，甚至有可能發生人身傷亡事故。

2.3 膨脹巖

軟巖當中存在特殊膨脹巖，形狀似巖非巖、似土非土，含有大量親水礦物，具有極強的親水性，濕度變化時，體積十分容易產生極大變化，一旦變形受到約束力則會有較大內應力。通過盡量減少圍巖擾動以及設計防水結構，保證隧洞濕度不至于出現較大變化，能夠比較有效地控制膨脹巖的危害。

3、復雜地質環境下的隧道施工技術要點分析

3.1 軟弱圍巖地質條件下的施工技術

軟弱圍巖地質的特點是土層松軟、穩定性較差。在這種地質條件下進行隧道施工，常會出現洞頂仰坡坍塌、堵塞洞口的事故。因此，在施工過程中，為保證施工安全，首先應做好施工現場的排水工作，控制地表水向下滲漏有利于保證土層的穩定性。一般情況下可在地表有塌陷或裂縫的區域填充黏土并進行夯實處理以加強土層的牢固性，再在外側設置截水溝，防止地表水滲入對土層牢固性造成不利影響。然后，再對軟弱圍巖的地表用自進式R32N桿進行注漿加固處理，對土層進行進一步加固，并對已塌陷土層進行清理、防護處理。最后，在初期支護的基礎上，對隧道塌方區域采取二次襯砌和仰拱處理的方法，加強施工安全保障。

3.2 偏壓圍巖地質條件下的施工技術

偏壓圍巖地質的特點是圍巖土層厚度較薄、地形不對稱且陡峭，極易發生塌陷、裂紋等險情。另外，偏壓圍巖地質中的石英云母風化巖數量較多，在惡劣的天氣環境中會在偏壓力的作用下發生土層滑移現象，這些都是需要考慮到隧道施工中的重要因素。因此，在工程的前期設計中，就需要對施工現場的地質情況進行詳細了解，在設計中體現出圍巖支護的重要性，并確定好具體的施工工藝及順序，在施工的準備階段對偏壓區域做好加固處理，并在地表偏壓圍巖區進行注漿加固處理。在施工過程中不斷強調安全施工，提高相關工作人員的安全意識，并提升技術水平，將施工中出現的圍巖裂紋問題控制到最小程度。在偏壓圍巖地質條件下進行隧道施工，還會面臨拱頂下沉、地下沉降等問題，這時需停止施工，并對下沉區域采取支護處理，然后拆除相對的山體加固仰拱，使整個隧道結構形成閉合的支護環，在鋪設好斷面鋼筋后再進行二次襯砌，以保證加固的效果。為盡量減少施工對地質土層穩定性的破壞，在短臺階法的基礎上，在隧道拱架下方設置槽鋼墊底，并以快速封閉、輕度爆破的方法，有條不紊地推進工程施工，同時做好仰拱的二次襯砌加固，以保證工程的順利開展。

3.3 巖溶地質條件下的隧道施工技術

巖溶地質條件下的隧道施工是隧洞工程施工過程中非常重要的一個技術環節。巖溶地質條件下，存在涌水涌泥、洞頂地表坍塌等危險性，因此，施工難度必然很大。如若不能針對相應可能產生的問題和現象及時采取有效的措施，那么，整個隧道工程的施工質量和進度必然會受到嚴重的影響。在巖溶地質條件下進行隧道施工，必須要做好以下兩點：隧道施工必須因地制宜，在隧道施工前，首先應對整個隧道工程所處地區的地形和外貌等進行調查，及時且全面地掌握這個地區的地形以及水文地質情況等，及時采取封堵措施或根據開挖揭示情況增加泄水措施，使整個隧道工程可能出現的問題在可控范圍內；施工人員的開挖方法是影響穩定性的一個最重要的因素。在隧道工程的施工過程中，應靈活地采用躲避涌動的方式進行開挖。施工時盡量不破壞管道原狀，不激活巖溶管道。如施工出現涌水涌泥，應及時采取疏排地下水，穩定固結的原則處理。

結論：

總之，隧道工程是交通工程中一項比較復雜且專業性較強的系統建設工程，尤其是在復雜的地質條件下，對相關施工人員和施工技術的要求都非常高。因此需要建設單位和技術研發人員從保證施工安全和質量的角度出發加強相關的技術研究，從而推動隧道工程建設工作的順利開展。

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