復雜地質(zhì)條件下特長隧道施工過程控制研究

易志強

近幾年來，隨著我國經(jīng)濟逐漸發(fā)展，對于公路隧道施工過程中出現(xiàn)的問題也愈加重視。把握好在危險復雜的地質(zhì)情況下對特長公路隧道的控制能力，是確保安全施工的前提基礎。否則，一旦隧道出現(xiàn)坍塌將面臨慘重的經(jīng)濟危機與嚴重的人員傷亡。本文從公路的復雜地質(zhì)入手，針對特長隧道的施工提出恰當?shù)目刂拼胧⒁源藶榻ㄔO公路隧道的施工人員提供借鑒與思考。

一、特長公路隧道與施工技術

1.特長公路隧道

特長隧道于1996年提出，特長公路隧道普遍應用于高速公路中，只有隧道全長超過3000m的才能稱作特長隧道。隧道普遍應用于交通、水工、市政及礦山等多種途徑，以隧道所處的地質(zhì)環(huán)境進行分類，可以劃分為石質(zhì)的隧道與土質(zhì)的隧道。云南省在公路隧道方面應用較多，地勢復雜、地質(zhì)條件多變、各種地質(zhì)災害頻發(fā)，設計的特長隧道很多，本文以某高速公路11km長的特長隧道施工過程中存在問題的解決方法，充分闡述特長隧道在各種風險情況下的施工控制措施。

2.特長公路隧道的施工技術

特長公路建設對保護自然環(huán)境、維護經(jīng)濟效益與保護自身安全有重要意義。在特長公路隧道的挖掘與施工過程中必須遵守的第一原則是避免擾亂圍漿層，并趁早實施初期支護以避免坍塌。在實際的施工操作過程中，要注意因地制宜，密切關注具體的施工條件與施工面積大小、設計方案等并結合實際情況改進完善。隧道的挖掘施工主要有三種方法。第一種是全斷面開挖法，可以在施工過程中能夠完整保護我國的二類圍巖，但其在挖掘施工中必須與大型先進機械設備相結合，且不能用于較長的隧道；第二種方法主要是臺階法或兩步開挖法，對全斷面進行挖掘，并起到早期支護的效果，技術人員把臺階的具體長度作為依據(jù)把臺階法依次劃分為：長步長法、短步的長法及超短的步法，根據(jù)閉合時間及相關尺寸進行選擇。最后技術人員運用步分枝切割法，并且把開挖段分別劃分為環(huán)形拱、上拱與下臺階，大多適用于圍巖。三種方法各有特點要結合實際情況具體分析選擇合適的方法。

二、復雜地質(zhì)條件下的隧道施工特點

1.淺埋偏壓地質(zhì)條件下進行隧道施工

弄清楚以淺埋偏壓的條件下其地質(zhì)的特點與構造及要準確理解施工目標與標準極其重要。淺埋偏壓的地形特點非常不利于隧道工人在此進行施工，其誘發(fā)的地質(zhì)變形將會嚴重威脅人的性命安全。因為其埋深深度較淺等特殊的地質(zhì)特點致使隧道無法建設成正常的拱形出現(xiàn)坍塌、地表下沉甚至地表移動等地質(zhì)災害，對其生態(tài)環(huán)境造成了難以預估的損壞。

2.隧道在施工過程中遇到軟弱圍巖地質(zhì)

我們?nèi)绻胍浞职盐者@種復雜的軟弱圍巖地質(zhì)類型，必須掌握其特殊性及其對施工過程中帶來的巨大影響。隧道被建立于應力的巖石體之上，其堅固程度與巖體的應力密切相關。在施工過程中遇到這種如此復雜的地質(zhì)狀況，首先重點分析其應力，確保其足夠堅固，并由相關專業(yè)部門制定專業(yè)解決方案與施工措施，盡量減少其破壞。為了充分解決該地質(zhì)條件下施工面臨的問題并最大限度減少損失與傷害，選取合適施工類型與大小的材料并充分利用合理資源，圍巖的負荷能力的大小與負荷范圍的多少是決定一切的關鍵性因素之一。隧道施工中面臨軟弱圍巖，相關專業(yè)人員在充分了解其地質(zhì)類型的基礎上，對方案計劃、技術措施進行科學合理的改進、創(chuàng)新，準確掌握各個地質(zhì)的個性特征與解決辦法，并合理運用各種設備進行精準測量、考察與探索。

3.在下穿地表的情況下開展隧道施工

由于下穿地表這類的復雜地質(zhì)類型主要由土質(zhì)疏松引起的土質(zhì)層的穩(wěn)固性能較差引起，故施工人員經(jīng)常會面臨地質(zhì)坍塌的危害，專業(yè)人員應在施工場地的四周做好支護圍欄的任務，精準把握其爆破的范圍大小與力度。除此之外，專業(yè)工作人員要密切關注并牢牢掌握該施工場地的地質(zhì)條件，仔細研究該地土層的可承受程度與該隧道的可受壓程度。專業(yè)的技術人員要格外注意對該地質(zhì)類型的挖掘，在下穿地表的地質(zhì)，其下面深部大多蘊含豐富的地下水，若挖掘時操作不當或用力過度，大力挖掘引起的地表下陷等現(xiàn)象。

三、公路特長隧道施工措施

不同地區(qū)的地理環(huán)境、地址類型差異性較大，具體問題具體分析，選用適合該地理環(huán)境的技術措施尤為重要。

1.通風措施

專業(yè)技術人員提前準備好機械通風設施裝備對于控制好隧道施工進度快慢起著重要作用。工作人員在進行施工前一定要準確計算出通風量，即：施工人員需要的風量、爆破散煙時需要用到的風量、柴油機在使用過程中的通風量以及保持洞內(nèi)最小或最大的風量及通風機在工作時的風量等。工作人員在計算出相關數(shù)據(jù)后根據(jù)數(shù)值選擇合適的通風方案。

2.特長隧道加快進度措施

相關專業(yè)部門科學合理的組織工作人員選擇恰當?shù)臋C械設備與各自的勞動充分結合，并制定高效可行的方案流程，層層遞進，嚴格按照各個環(huán)節(jié)操作實施。在保障質(zhì)量的前提下同時開展多項工作，加快效率，充分利用隧道可被利用的所有空間。工作人員在進行出碴工作時應盡可能清楚一切障礙，保持道路通暢。

3.巖爆防護措施

工作人員要充分做好巖爆準備工作，做好安全武裝，牢牢掌握該地的地質(zhì)類型。技術人員在巖爆進行過程中應該密切關注圍巖狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)特殊問題及時匯報。適當合理改造打眼臺車以確保工作人員安全無礙。為了減輕巖爆帶來的傷害，保持圓潤、平滑且均勻的洞室輪廓并加強光面的爆破。技術人員在挖掘過程中根據(jù)地質(zhì)特點適當改變挖掘方式，避開預留層。

4.塌方的處理

相關專業(yè)工作人員首先應該提前做好應對施工地區(qū)坍塌的準備設施，并準備好安全預案；其次，必須采用合理的開挖工法，不同類型的隧道采用不同的方法開挖并且要采取合適的支護途徑，選取恰當?shù)臅r機襯砌。此外，工作人員還應建立完備的監(jiān)控測量體系，密切關注其動態(tài)變化。

5.隧道涌水的防治

工作人員應該在充分掌握了施工場地的地質(zhì)條件、水文地質(zhì)特征的前提下，判斷出地下水的位置、出水量大小等于排水器械相互配合。

6.隧道涌泥的防治

在施工過程中如果面臨巖溶的地質(zhì)環(huán)境，一定要提前做好預防和治理隧道出現(xiàn)涌泥的情況。相關專業(yè)工作人員務必加強對該施工地區(qū)的地質(zhì)勘測，并與其勘測結果相互結合，運用各種勘測方式充分對該施工地區(qū)的地質(zhì)特點探索研究。為了最大程度上降低涌泥對隧道造成的危害，專業(yè)工作人員運用多種措施如跨越、加固及增強漿體的強度等。

7.地熱的處治

如果在隧道的施工過程中出現(xiàn)了隧道內(nèi)溫度較高的情況，相關專業(yè)工作人員務必及時做好散熱降溫的措施。我們通常從三個方面入手，其一是要盡可能增強隧道內(nèi)的通風能力；其二是以噴霧降溫系統(tǒng)為主形成全方位立體式的降溫模式；最后則是要充分利用冷卻循環(huán)系統(tǒng)對隧道降溫。

8.預防車輛傷害措施

工作人員要在隧道內(nèi)粘貼鮮艷明亮的標識，并運用先進的設備進行實事監(jiān)督。

四、施工風險控制一體化措施的研究

1.防止隧道坍塌與變形的控制方法

（1）注漿施工的控制把握

相關工作人員要結合具體的地質(zhì)條件來分析，有三種情況，一個是在四周注漿，這種方法可以有效應對四周邊緣出現(xiàn)軟化、剝落等現(xiàn)象，另一個是徑直或在隧道底面注漿，對于牢固初支背面的圍巖及保證工作安全起著重要作用；最后一種是沿著掌子面的局部進行注漿。

（2）施工過程中的降水控制

在較為復雜的地質(zhì)條件下，偶爾會出現(xiàn)水涌現(xiàn)象，增加了施工的難度，添加了安全隱患。所以，為了解決這一問題，必須制定詳細的降水方案設計，切實按流程做好降水要求，使圍巖狀態(tài)與施工場地條件逐漸好轉。除此之外，工作人員必須保證降水保持連續(xù)且專一，建立完善的工作體系。

2.隧道七大系統(tǒng)的應用

特長公路隧道以其線路特長、工程量巨大、安全系數(shù)較低及施工人員較多等原因存在許多憂患。相關專業(yè)部門為了更系統(tǒng)的管理以及確保實施的質(zhì)量與效率并保障好工作人員的生命安全，設置了七個系統(tǒng)以保障隧道施工的順利進行。

五、結語

現(xiàn)如今，隨著我國經(jīng)濟的逐步發(fā)展，人們的政治意識、思想意識、環(huán)保意識逐步增強，公路工業(yè)發(fā)展也十分迅速。特長公路隧道基本上成為各個國家或地區(qū)建設高速公路的首選。在隧道施工過程中一定要與實際環(huán)境相結合，具體問題具體分析，把握好復雜的地質(zhì)條件，結合實際情況選擇科學合理的技術措施。本文針對上述特長公路的隧道施工中位于各種復雜多變的地質(zhì)條件下如何充分結合實際條件，盡可能最大程度上降低其復雜地質(zhì)對隧道施工過程中帶來的危害及影響，確保工作人員生命安全。