復雜地質環境下的隧道施工技術分析

文/郭凱 云南省交通發展投資有限責任公司 云南昆明 650000

在隧道工程施工過程中，地質環境不斷發生變化且極為復雜，這樣一來，選擇的施工技術和方式不同，將會對隧道建設造成不同的影響。從某種程度上來說，所選擇的施工技術是否足夠合理，就會關系到隧道工程施工能否取得成功。所以，為了保證隧道施工質量，必須針對復雜地質條件進行深入研究，根據工程實際需求選擇合理的施工技術，這對隧道工程施工的順利開展具有重要意義。

1、復雜地質環境下隧道施工的基本原則

1.1 保證巖石層穩定安全

在復雜地質環境下進行隧道施工，要保證巖石層的穩定性與安全性。為此，在隧道施工中，施工隊伍不能對巖石采取大規模的變動，這也就意味著在選擇開挖方式時，能夠取得速度方面的優勢。在進行隧道施工過程中，施工隊伍除了要考慮圍巖地質條件外，還可加強對圍巖地質變化的關注，這樣能夠更為全面地考慮隧道實際施工需求，確保巖石結構穩定安全。

1.2 選擇合理的開挖方式

在隧道施工過程中，所選擇的開挖方式是否合理，將直接關系到隧道施工作業效率與質量。因此，在選擇施工方式時，應當立足于隧道工程實際，對隧道地質環境與施工技術進行合理分析，對施工技術的合理性、安全性以及施工難度等做出評估，盡可能地保證隧道開挖方式的安全合理，保證隧道施工的順利進行。

2、復雜地質環境下的隧道施工技術

2.1 富水帶施工技術

在隧道施工中，經常遇到富水帶的問題，這時需要施工隊伍采取有效地滲水處理，保障隧道安全。施工中隧道一旦出現少量滴水、滲水現象，為了有效防止粉砂巖發生軟化、灰質泥巖強度降低，必須在完成富水段隧道開挖作業施工后，采取封閉圍巖的處理方式，以達到延緩巖石風化的目的。具體是通過4cm到6cm的噴射砼，并與錨桿、掛網相互聯合，對隧道洞進行有效支護，同時，還要加強對圍巖的觀測，并結合觀測情況進行二次混凝土施工。

除了要對圍巖采取密封式處理外，還要著手對水流問題進行有效處理。隧道開挖過程中，如果出現明顯水流或者線狀水流。其中，對于散狀水流主要是在初噴砼前，利用防水板進行集中引水，然后借助于HPDE管將水排至隧道邊墻排水溝。而對于集中水流而言，則應在初噴砼前，設置一道Ω型彈簧排水管，將其與原設計縱向排水管相互連接，從而將多余的水排出隧道外。

2.2 隧道變形控制技術

如果隧道施工區域地質屬于灰質泥巖、粉質砂巖，圍巖一旦遇水，就會發生膨脹和軟化，造成強度降低。倘若隧道水平收斂超過2mm/d，或者支護發生明顯形變，就需要采取有效地方法應對隧道變形問題。

首先，如果隧道發生局部變形，則應使用化學藥卷錨桿聯合鋼筋網，緊接著補噴設計同級混凝土，對圍巖變形進行快速限制，然后通過二襯限制隧道的進一步形變。其次，如果隧道出現偏幫現象，致使巖體出現順層滑動，或者拱腰發生V字形塌腔，則應在穩定圍巖四周增設化學藥卷錨桿，同時還要在塌腔范圍內掛設鋼筋網，將其與錨桿焊接在一起，然后按隧道設計同級標準進行噴射砼支護，對圍巖變形加以有效限制，此外，還要加強隧道水平與拱頂沉降觀測，以防發生進一步形變。最后，一旦發現隧道變形，就需要加強收斂觀測和拱頂沉降觀測，增加觀測頻率，每天至少要進行2-3次觀測。然后對觀測數據進行有效整理和分析，為隧道塌方、偏幫、掉拱等問題的治理提供有利依據。

2.3 灰質泥巖與粉砂巖施工技術

一是無水洞段施工。在無水洞段施工過程中，主要根據圍巖完整性與巖石硬度采取光面爆破工藝，但要求爆破周邊光爆眼間距不得超過45cm，抵抗線控制在1-1.2倍周邊眼間距，至于進尺則應控制在兩榀鋼架，周邊眼則應去不連續的耦合裝藥結構，緊接著采用毫秒雷管進行光面爆破。

二是富水洞段施工。第一，實施超前規劃，要保證隧洞洞內不會因突水、涌水等問題使隧道圍巖地質條件進一步惡化。一旦隧道施工進行到該樁號附近，施工現場則應根據最大用水量進行水量動態監測，制作量水堰，對設備進行動態調整，在此基礎上，還要開挖積水井，防止涌水對圍巖拱腳造成浸泡危害。第二，對于富水段軟弱圍巖問題，除了可以采取雙液帷幕注漿施工處理措施外，還可以針對強度較低的圍巖洞段，采取臺階法施工的方法，然后通過機械開挖或弱震淺孔爆破的方法進行施工。第三，在完成隧道開挖支護工作后，要根據水平收斂與拱頂沉降監測的結果，待圍巖趨于穩定后進行仰拱和二次鋼筋混凝土襯砌施工，保障隧道施工安全，避免出現隧道關門事故。

2.4 突泥突水地質環境的施工技術

首先，要對導坑與正洞位置進行調整，將導坑開挖成城門洞模式。對于普通地段而言，可采取全斷面開挖的方式，設置循環開挖隧道長度為3m，然后在正洞出口進行裝碴，緊接著采用噴錨支護技術進行混凝土結構噴射，厚度控制在25cm左右，其中還要安設180 cm×180 cm的鋼架，相鄰鋼架保持1米左右的距離。

其次，施工隊伍要對接近斷層位置加以妥善處理，還是采用全面開挖的方式，將循環開挖長度設置為2m，也是在正洞口處進行裝碴處理，然后借助于噴錨技術輔以模型襯砌技術，混凝土結構應控制在20cm左右。此外，還要在其外圍設置全環形鋼架，鋼架縱向間距應保持0.8左右。

最后，還要進行管棚施工操作，對正洞進行有效加固，擴大導坑面積，方便大型隧道施工機械操作。施工中應當采用臺階開挖方式，各臺階間的距離設置為4m，循環開挖間距設置為0.8m，采用裝載機進行裝碴，然后利用汽車出碴。同時，采用預支護技術與噴錨技術以及模型襯砌技術相互聯合的方式，對斷面進行施工注漿操作，噴射的混凝土結構厚度要保持在25cm左右，并加設管棚與導管支護結構。

2.5 隧道瓦斯條件下的施工技術

一是地質報告技術。考慮到隧道內含有天然氣，施工隊伍要按照先設計后施工、先勘察后處理的基本原則，并采用地質報告技術。一般而言，對于復雜地質環境下，地質報告可采用的勘察方式主要是地質素描報告、TST報告以及水平鉆探報告，施工隊伍可以根據地質報告數據和信息，對隧道施工中可能遇到的斷裂帶位置、規模大小及相關情況進行分析與總結，這樣就能更好地掌握隧道天然氣的分布，保障施工安全。

二是瓦斯監控技術。在瓦斯隧道施工中，合理運用瓦斯監控技術能夠有效保障隧道施工安全。在對瓦斯進行檢測監控時，可以采用機械監控與人工監控相結合的模式。通常，機械監控采用KJ90號煤礦綜合監控系統，增設甲烷報警裝置，如果隧道洞內瓦斯濃度達到0.5%以上，報警裝置就會自動報警；如果瓦斯濃度繼續增加，超過1%，此時報警裝置就會將隧道施工總電源切斷，保證施工人員及設備安全。一旦瓦斯監控裝置報警，施工隊伍必須立即停止施工，加強隧道通風，降低隧道內的瓦斯濃度，只有當瓦斯濃度下降至正常范圍時才能恢復作業。

三是加強對防爆設備的改造。按照高瓦斯隧道施工的規范和要求，進洞車輛以及設備都要具備一定的防爆性能，技術部門應當加強對防爆技術與設備的分析，對防爆設備加以改進，提升其防爆性能，改造完成后，還要將相關設備與車輛置于濃度為0.5%的瓦斯隧道環境中進行測試，確保其能夠達到隧道施工需求，防止出現隧道爆炸事故。

結語：

綜上所述，在隧道施工中，經常會由于復雜地質環境的影響，給隧道施工帶來各種安全性問題，既不利于隧道施工質量的提升，也可能對施工人員的施工安全帶來隱患。為此，施工中一旦遇到復雜地質環境問題，應對地質環境進行認真分析與研究，在此基礎上選擇合理地施工技術，保障隧道施工的穩定性與安全性，進而推動隧道建設行業更快更好發展。