復雜條件下山嶺隧道施工不良地質及處治技術

摘要：我國交通運輸業隨著社會的持續發展取得了良好的進步，各個區域對公路隧道交通工程的需求量不斷增多，同時隧道工程建設規模也在不斷擴大。我國很多地區在建設公路隧道工程中都會受到復雜地質條件、氣候條件等因素影響出現較多困難，導致施工中需要采取有效技術才能確保工程建設質量。為此，應當加強研究不良地質災害因素對隧道工程產生的危害，從而合理選擇并應用施工技術，積極應對復雜條件，保證隧道工程施工順利完成。

Abstract： With the continuous development of society， China's transportation industry has made good progress. The demand for highway tunnel traffic engineering in various regions is increasing， and the scale of tunnel engineering construction is also expanding. In many regions of China， the construction of highway tunnels will be affected by complex geological conditions， climatic conditions and other factors， and it will cause more difficulties. As a result， effective technologies must be adopted to ensure the quality of the project construction. For this reason， it is necessary to strengthen the study of the harm caused by adverse geological hazards to the tunnel engineering， so as to rationally select and apply construction technology， actively respond to complex conditions， and ensure the successful completion of tunnel engineering construction.

關鍵詞：復雜條件;山嶺隧道;不良地質;處治

Key words： complicated conditions;mountain tunnel;bad geology;treatment

中圖分類號：U455.49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0167-03

1? 隧道施工常見不良地質災害

1.1 巖爆

在公路隧道工程施工種常見的地質災害之一就是巖爆。在建設隧道工程過程中，周圍巖石的強度如果小于周圍巖石的壓力那么就容易突然發生巖石斷裂問題，在斷裂的過程中會突然釋放出巖層的內部力，導致迸濺很多巖石碎石。巖爆會從一定程度上破壞已建成的公路隧道項目，還會直接威脅到施工過程中人員的生命財產安全。

1.2 隧道穿過正在使用的公路下方

如果公路隧道施工段上方存在正在使用的公路工程，可能會導致施工難度增加，還可能會威脅到上方公路的安全使用以及使用壽命。雖然當前在很多復雜條件下山嶺隧道施工中很少存在下穿使用的公路的情況，但是不可避免會存在這種情況。對此類工程進行分析可知，威脅到上方使用的公路安全主要存在兩個方面。一方面，在下方隧道開挖過程中如果沒有充分采取支護措施那么容易導致上方使用的公路出現坍塌、沉陷等問題，同時對隧道工程建設的施工安全、進度、質量等也會產生嚴重影響。另一方面，在隧道施工過程中即使沒有造成上方已使用公路發生坍塌問題，那么也需要挖穿下方的基礎，會導致上方路基沉降加快，進而造成路基出現滑移的問題，對原有公路使用安全和使用壽命同樣會存在一定不良影響。

1.3 巖溶

巖溶地質有著較為廣泛的分布區域并且有著較多的類型。在隧道工程建設過程中如果存在巖溶地質就非常容易出現突泥、涌水等地質災害問題，此外，在開挖過程中，巖溶地質的區域還非常容易發生變形問題，進而可能會造成隧道工程出現落石、塔防等問題，導致隧道工程建設進度、安全、質量難以得到充分保障。

1.4 黃土洞穴

在公路隧道施工經過黃土地區時，容易遇到黃土洞穴不良地質問題。如果需要經過洞穴上方完成隧道工程建設那么在后期或者施工中可能會存在公路隧道地基下沉的問題。如果公路隧道需要從洞穴下方經過那么在施工中可能會出現冒頂的問題。如果公路隧道從洞穴旁邊經過可能會由于隧道內部受力過大出現偏壓問題，隧道中可能會灌入地表水，導致浸泡侵蝕隧道工程，對工程建設產生嚴重不利影響。

2? 對于不良地質災害的預測方法

2.1 塌方的預測方法

雖然人為控制塌方問題十分困難，但是施工單位還是可以預測并采取一定的應對措施的。經過多年的施工經驗及教訓總結能夠發現塌方隧道存在一定規律。首先，出現塌方事故的隧道中在開挖隧道過程中頂部會有巖石發生掉落。其次，開挖隧道之后，支架鋼筋負責固定，隧道坍塌前支架鋼筋會出現扭曲變形的情況，同時會有大面積混凝土裂紋和混凝土脫離問題。最后，通過監測設備能夠發現隧道坍塌前變形速率水平很高，同時會出現速率突然增大的情況。可見，在隧道工程施工中，為了保證隧道工程安全，可以做好監控量測、超前地質預報等隧道勘測工作，對比勘測結果和前文所述現象情況，從而對出現塌方的可能性進行預判，利用勘測到的形變速率和形變值判定隧道是否安全，此外，預判勘測還可以采用聲學測量法、微地震學測量法等先進的勘測方式。

2.2 涌水的預測方法

涌水問題是大多隧道都會面臨的問題，為了避免涌水問題對工程產生嚴重威脅可以對涌水量進行預測。當前在涌水量預測中可以采用多種預測方法，比如常見的包括水平衡原理、地下水動力公式、數值方法、參考其他類似地貌、建立數學模型等。

2.3 偏壓的預測方法

偏壓的預測較為簡單。隧道兩側壁如果負荷量大小出現差異就會出現偏壓，為了保證隧道施工安全可以對山體形狀對稱性進行目測，如果對稱那么不會存在偏壓問題，如果不對稱就需要檢測山體兩側的土壤以及巖石，同時使用斷面儀測量開挖后的輪廓線，從而對隧道偏壓問題進行判斷。

2.4 巖爆的預測方法

在預測巖爆問題時，需要在開展施工前利用超前鉆孔方法檢測山體巖石結構、性質，根據探測結果對公路隧道施工是否會出現巖爆問題進行預測。此外，還可以積極應用先進的探測技術，比如常見的地質雷達檢測技術、巖體電磁輻射監測器、紅外線檢測等。此外，微重力法、數值分析法也是巖爆預測中常用的探測方法。

2.5 斷層的預測方法

探測公路隧道工程山體及山體下地殼斷層情況可以對是否存在斷層結構進行預測。通常可以采用現代高科技手段，比如淺層地震勘探、電法勘探、地質雷達、井間層析成像等。

2.6 巖溶的預測方法

預測巖溶過程中需要充分對各個區間預報結果進行考慮。地質素描法適合應用于距離在兩百米以上的地質預報。聲波反射法適合應用于距離在三十米到兩百米的地質預報中。地質鉆探法、地質素描法可以應用于距離在三十米以內的地質預報中。

3? 復雜條件下山嶺隧道地質處治技術

3.1 塌方崩破處治技術

塌方崩坡處治技術主要從以下幾方面開展工作。第一，在隧道工程開挖前，首先在垂直線路相關軸線進行排抗性滑樁的設置，從而避免在施工中出現洞口下滑的問題，避免出現洞口滑坡。第二，在選擇隧道洞口距離和角度時要保證盡量洞口靠前，同時有效控制仰坡，科學合理地設計高度，建議避免開挖仰坡。此外，應當加強并完善周邊堵排水工作，保證周圍排水順暢，避免洞口仰坡開挖中受到水的影響出現滑移等問題。第三，充分了解并掌握洞頂上的土質、水文條件等情況，對是否存在蓄水等情況進行充分了解。第四，有效控制隧道爆破振動程度，同時合理監控振動情況，避免主觀臆斷。應當以實際施工情況為基礎監控振動速度，同時應當保證機械和人工的充分配合。

3.2 超前支護施工技術

在具體支護施工中應當做好現場實際情況的調查研究，合理設計工作面，合理選擇支護方式，通常采用的支護形式包括素噴、臨時管縫錨網等。可以采用全斷面一次爆破掘進的方式處理砂巖、頁巖等不穩固巖層段，及時跟進臨時噴漿、長錨索、臨時錨網工作，在工作面30m外滯后平行完成永久性澆灌支護工作。可以利用鋼拱架支護或者超前管棚支護方式完成特殊不良底端的支護工作，完成地坪及水溝澆灌等巷道貫通支護后，可以根據巖層具體情況做好進一步支護工作。第一，如果所在施工區域存在白云巖或者灰巖等地質情況，支護方式可以選擇全斷面混凝土技術，噴厚和強度分別為70mm和C30。在施工過程中要保證和掘進平面平行完成噴射施工，有效控制噴射角度，確保拱頂的混凝土噴射厚度滿足規范標準要求，將雜物清理干凈，保障混凝土施工質量。第二，如果施工段存在白云巖、砂巖、頁巖等不穩固巖層，支護方式可以選用全斷面錨網噴施工技術，錨桿選擇使用Φ40@1800開縫式，用Φ6.5圓鋼編制的錨網，網格和間距分別為150mm×150mm和800mm×1000mm，為保證其支護穩定性要將搭接長度進行合理控制，通常至少為200mm。

3.3 噴漿料攪拌技術

用攪拌機將混凝土材料充分攪拌均勻，加強對原材料的配合比控制，保證計量的精準性以及備料的科學性。在誤差控制中應當做到如下規定：水、水泥、外加劑、相關混合材料的誤差都要控制在1%左右。為了確保材料配置的合理性和誤差，可以從以下幾方面加強重視：其一，控制原材料。山嶺隧道施工的主要原材料為混凝土，應當在混凝土原材料使用前嚴格檢查其質量，例如水泥出廠日期如果超過三個月并且存在結塊等質量問題那么杜絕其投入使用。國家相關部門對水泥、沙子等材料檢測有著明確規定，應當進行隨機取樣并且做好試驗檢測。其二，有效控制配合比。合理計算各種材料的配合比，并且生產試塊送樣檢測，對基準配合比進行提交，由檢測機構進行審核驗證后方可將配比清單投入到生產當中。通過這種方式能夠將混凝土生產規范化，更好地保障施工質量。

3.4 加強安全施工管理機制

通過分析山嶺隧道施工中不良地質條件和環境后能夠明確其施工風險隱患，有助于做好管理機制的優化，有助于制定有效的預防方案。在山嶺隧道工程施工中為了保證施工安全應當從設備、技術、環境等多個方面做好安全管理的制定，加強安全管理制度的制定和落實。為此，可以從以下幾方面開展工作。其一，根據山嶺隧道施工特點建立責任機制，明確各個施工環節工作責任，規避施工環節和流程中可能存在的風險問題，避免受到復雜條件的影響出現安全事故問題。其二，采用精細化管理方式，量化、細化管理施工中可能出現的安全風險。山嶺隧道施工中需要面臨十分復雜的環境條件，想要順利安全地完成施工工作就要采用精細化的安全管理辦法。為此，需要充分設置安全管理人員，做好安全責任人、監督員的布置以及工作責任的劃分，統籌規劃和調度機械設備、人員、技術等，保證所有員工能夠有條不紊地開展工作，避免工作散漫、肆意妄為。其三，加強培養技術人才，為山嶺隧道施工順利完成奠定堅實的人才基礎。在復雜的環境中，施工技術人員成為了工程能否順利完成的關鍵因素之一，工程建設考驗著技術人員的專業水平、理論知識等，只有保證技術人員有足夠的能力才能達到工程保質保量完成的目的。為此，在復雜情況下山嶺隧道施工中，相關單位應當積極引入專業技術人才，同時加強自身單位技術人員的培訓教育，不斷提高施工技術水平。

4? 結語

我國交通運輸行業的發展以及人民生命財產安全都和隧道工程施工質量息息相關。為了保證公路隧道施工的順利完成，保證工程質量安全，應當加強研究不良地質問題，確保施工中能夠有效解決不良地質帶來的一些難題，確保可以順利地完成施工工作，同時為我國社會的進一步發展奠定基礎。

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作者簡介：李熙穎（1977-），男，山西陽高人，工程師，從事隧道工程施工管理。