復雜地質條件下公路隧道施工技術

弓 明

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016）

隨著我國經濟社會的逐步發展，公路隧道在復雜地質條件下有了更高的要求和標準。通常來說，公路隧道工程可能面臨著高低溫、軟弱破碎帶、巖溶、特殊巖層以及放射性氣體等復雜地質條件，給隧道施工造成嚴重不利影響，因此當前研究復雜地質條件下公路隧道施工技術是十分必要的，能為公路工程的順利進行提供保障。

1 復雜地質環境下隧道施工原則

我國基礎設施建設對于社會的進步和發展有著十分突出的作用和影響。但我國地質條件復雜，地形多樣化，當處于地質條件較為復雜的地區時，施工將面臨很多困難，特別是在進行道路橋梁建設時遇到隧道施工，這對于施工技術有著非常高且嚴格的要求，其中任一部分和環節出現問題都會導致整個工程遭受嚴重損害。經過長期的摸索和總結，文章總結了當前復雜地質環境下進行公路隧道施工應遵守的一些主要原則。

1.1 巖層要保持穩定

巖層穩定性問題是在復雜地質環境下施工的首要問題，要想保證整個工程的施工質量和安全性，必須確保巖層的穩定性。基于此，在實際施工前，相關人員要對復雜地質環境附近的基本情況有所掌握和研究，根據實際的研究情況來撰寫報告，將施工現場的圍巖性質、水文條件、地質變化等全面勘查清楚，對于施工中可能產生的問題做好相應的安全預案。在施工過程中嚴格按照施工圖紙來進行，同時密切關注施工中遇到的新情況和新問題，如果有問題發生，要第一時間進行溝通和解決，防止出現大規模的巖石變動，保障結構的穩定性，進而順利完成施工。

1.2 靈活選擇開挖方式

在復雜地質環境條件下進行施工，一方面其難度較高，另一方面對于技術層面的要求也較為突出，為了使隧道開挖具有更高的效率和質量，要充分依據研究報告中隧道施工的可行性，對不同的施工段特點進行全面分析，結合施工難度、安全性和可行性，以及現階段施工能力和技術能力等，靈活、科學地確定最佳施工方案，保證公路隧道施工的質量、效率以及安全性。

2 復雜地質環境下公路隧道施工技術

我國地質條件十分復雜，公路隧道施工必須時刻謹遵實事求是的原則，對于不同的地質條件來說，不能生搬硬套同一套施工技術，而應該采取有針對性的解決措施，從而使工程順利進行。公路隧道的施工流程如圖1所示。

圖1 公路隧道的施工流程圖

2.1 巖溶地質環境

在復雜地質環境中，巖溶是最為典型的環境之一，巖溶地質在喀斯特地貌區較為常見，其中西南區域最為突出。巖溶地區中的公路隧道施工面臨諸多問題，如滲漏、涌水、塌陷、地質穩定性等。因此研究巖溶地區公路隧道施工技術對于提高施工水平具有至關重要的作用。

（1）對地形進行全面勘查。在此地質環境下施工必須全面掌握和了解施工現場的環境，因此必須全面勘查現場的自然地理環境以及整體地質環境，可通過當今先進的3S技術來全面解析現場的地質水文以及地形條件，具體問題具體分析，制定適宜、科學的施工方案。另外，在施工正式開始前，可以應用3S技術來數字模擬具體施工方案，從而預防和控制可能出現的土質問題以及圍巖變動問題。如果在實際施工過程中出現了圍巖的大規模變動，要第一時間與施工方、設計方以及安全監管人員聯系，評估施工現狀和風險，第一時間找到最為適宜和高效的解決措施，將隧道工程控制在可承受范圍內，防止安全事故的發生。

（2）躲避溶洞。在巖溶地區，溶洞問題是不可避免的，同時也是最為危險的，為了確保隧道的安全和正常使用，可以在施工中對溶洞進行躲避施工。對此，就要在開挖時選擇適宜的方式，提前做好全面的地質勘查，從而將施工路線繞過溶洞，提高工程施工的伸縮性。在具體施工過程中，宜根據隧道施工所面臨的溶洞來分割，結合溶洞具體情況來有針對性地采取相應躲避技術，使溶洞周邊地質環境保持穩定，找到既能確保隧道安全、正常使用，又能滿足施工水平和要求的地方，保證隧道施工的安全、順利進行。

2.2 瓦斯地質條件

瓦斯形成于植物堆積成煤的初期，通常以游離或吸附狀態存在于圍巖和煤層中，具有難溶于水、無色無味的特點，瓦斯濃度較高時可能導致人窒息而亡。在瓦斯地質環境中，當遇到明火或者是瓦斯濃度較高，便會燃燒甚至爆炸，造成極其嚴重的安全事故。如果需要在瓦斯地質環境中進行公路隧道施工，一定要做好相應的防護技術，保證工程的安全進行。

（1）對地質條件進行綜合分析。圍巖的地質變遷對于瓦斯的形成有著很大影響，為了保證工程的安全性，必須在施工前全面勘查施工區域的地質條件，進而對其進行綜合分析，準確判斷斷裂帶的分布情況、具體位置、規模儲量、存在狀態以及密度等信息，做出科學、詳細的分析報告。在對瓦斯進行綜合性分析的過程中，相關地質素描報告、TST報告以及水平鉆井報告等，要通過具有專業經驗的勘探公司來獲取，并且可以聘請相關專業人員來分析圖形和數據，進而通過科學的論斷來制定施工方案，保證工程的安全順利進行。

（2）瓦斯監測技術。如果施工隧道中檢測到瓦斯氣體，必須對瓦斯進行全過程、全方位的嚴密監測。通常瓦斯監測可以通過人工監測和機械監測來實現。當前市場中主要通過KJ90號煤礦綜合監控系統來采取機械監測方法。在施工過程中，可以將甲烷預警裝置安裝在模板車頂等地方，將裝置連接到監控系統中，通過自動化技術，系統設置了0.5%和1%的瓦斯濃度值，也就是當系統檢測到超過0.5%濃度的瓦斯后發出報警，檢測到超過1%的瓦斯濃度后既要報警也要將電源切斷，停止施工，保護施工人員和施工設備的安全。當報警器報警后要停止施工，及時采取通風措施，將瓦斯氣體稀釋，直到瓦斯濃度處于安全值后再進行施工。如果瓦斯濃度過高無法在短時間內下降，要立即撤離施工人員，避免發生安全事故。

（3）改進防爆設備。在瓦斯地質環境中施工必須重視防燃防爆，一方面要嚴格加強施工人員的安全教育，另一方面也要注重防爆裝置的安裝，同時加強機械設備的監控。在車輛以及設備正式施工前要進行全面的防爆測試和檢查，不能留有一絲隱患。當前我國對于施工機械防爆性能的研究仍然有所欠缺，需要加強防爆性的研究，提高防爆方法和技術水平，從而保證安全施工。

2.3 膨脹性地質環境

膨脹性地質環境主要指的是膨脹土這種災害性土質。當氣候發生變化時會導致膨脹土土體的強度變化，從而影響工施工邊坡和路基。在此情況下，要全面勘查施工區域的膨脹性地質環境，通過相應的隧道施工技術來將斷面減少，從而防止地基發生下沉問題。通常來說，膨脹土對于濕度和溫度都較為敏感，因此要確定隧道施工的合理次序，進而保證施工速度，使各個施工環節能夠較好地銜接起來，而且完工后要進行一定的加固處理。要注重防止巖石結構受到風化和水化的影響，從而減少土地的膨脹和收縮。在膨脹地質條件下進行公路隧道施工，可以通過搭建支撐結構、分布開挖的方式來加快施工速度；進行導坑的設置時要保證開挖順序合理；如果有必要，可以通過換土法來更換成具有較高強度的土體；另外，可以在施工開始前將土體預濕，使其保持濕潤狀態，再進行壓實，并通過一定程度的化學處理來使膨脹土的土體強度有效提高。

2.4 突泥和突水地質條件

巖體在地下水的勁水壓和靜水壓作用下可能發生水力劈裂，使得滲透性加強，局部屏障被突破，地下水位升高，進而造成突泥和突水問題。在不良地質條件下最容易發生突水突泥，突發性和危害性較大，給隧道工程造成不利影響。通常公路隧道施工具有工作量大、作業深、隧道長的特點，一旦發生突水突泥問題，則很難進行災害的排除和施救，因此必須加以重視。在公路隧道施工中要進行提前地質預報，鉆探可能發生突泥和突水地段，對地下水的分布及水量情況進行預測。如果突水突泥規模較小，可以對其進行封堵，從而將泥和水堵在圍巖外，通過泄水道和泄水孔來將間歇性的涌水排出。

3 結束語

隨著我國經濟的快速發展，公路建設規模越來越大，鑒于我國地質條件的復雜性，公路建設將面臨更多的復雜地質條件下的公路隧道施工，給施工造成困難。文章對當前復雜地質條件下公路隧道施工要遵循的主要原則進行了簡要分析，針對幾種典型的復雜地質環境給出了相應的施工技術措施，以供參考。