第三系砂泥巖隧道貫通段安全施工技術(shù)研究

郭 靖

中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司 山西太原 030032

香山3 號(hào)隧道隧址區(qū)位于西漢水左側(cè)西禮盆地內(nèi)，位于禮縣- 羅家堡斷裂南側(cè)約1.8km，區(qū)域穩(wěn)定性差。本隧道均為V 級(jí)圍巖，圍巖主要由泥巖、疏松砂巖、砂礫巖組成，圍巖自穩(wěn)能力差，地下水主要為孔隙性潛水、基巖裂隙水。洞身段主要通過粉質(zhì)黏土及細(xì)砂層，承載力低、穩(wěn)定性差；香山3 號(hào)隧道左右洞均已掘進(jìn)240m，掌子面情況和原設(shè)計(jì)地質(zhì)情況較為相符，掌子面及拱頂為泥巖夾疏松砂巖，滲水呈階段性出現(xiàn)，水量雖然不大，但水對(duì)泥巖和砂層的軟化、流動(dòng)等造成的危害較大，掘進(jìn)過程中已采取每環(huán)加密超前小導(dǎo)管數(shù)量、縮小拱架間距、減少每循環(huán)進(jìn)尺長度、每榀施做超前小導(dǎo)管并嚴(yán)格注漿等措施。為了保證安全施工采取了加強(qiáng)措施后進(jìn)度較為緩慢，該隧道預(yù)計(jì)2022 年上半年貫通，對(duì)隧道貫通段安全施工技術(shù)的研究迫在眉睫。當(dāng)前的隧道貫通段安全施工需要關(guān)注隧道貫通段安全施工的工作效率和工作質(zhì)量同步提升，保證施工過程中數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能，針對(duì)隧道貫通段施工的洞身周邊進(jìn)行完善全面的注漿工作。隧道貫通段安全施工中應(yīng)充分重視砂泥巖段貫通施工技術(shù)，強(qiáng)化注漿材料種類及配比調(diào)整和支護(hù)施工技術(shù)，發(fā)揮全斷面超前注漿加固施工的明顯效用，提高隧道貫通段安全施工的速度和效率。

1 強(qiáng)化隧道貫通段安全施工技術(shù)的重要性

1.1 保障隧道貫通段施工過程的安全性和質(zhì)量

富水砂泥巖隧道貫通段的施工難度大，需要在充分掌握周邊信息和施工要求的基礎(chǔ)上，從初期開始應(yīng)用科學(xué)合理的支護(hù)施工技術(shù)系統(tǒng)，采用泄水、降水、減壓措施，滿足施工過程中全方位、立體空間的要求。還需要注意工程結(jié)構(gòu)的加固，使用帷幕注漿、回填注漿、徑向注漿、局部注漿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工程運(yùn)作的超前加固，采用一些高科技的機(jī)械來實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)的提升，配合人工進(jìn)行開挖，避免施工過程中擾動(dòng)過大，實(shí)現(xiàn)效率的提升。隨著施工速度加快，技術(shù)人員能夠更加優(yōu)化發(fā)揮圍巖土體自承能力，在原設(shè)計(jì)初期支護(hù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)內(nèi)支撐系統(tǒng)的不斷優(yōu)化。

富水砂泥巖隧道貫通段的施工需要注意分部、分塊掘進(jìn)，在施工過程中落實(shí)短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)，施工工作人員應(yīng)當(dāng)注重?cái)?shù)據(jù)的量測與更新，堅(jiān)持“快成環(huán)”的施工原則。隨著施工的階段變化，圍巖變形量測數(shù)據(jù)也會(huì)發(fā)生變化，因此數(shù)據(jù)監(jiān)測與實(shí)時(shí)更新非常重要，需要根據(jù)數(shù)據(jù)來確定預(yù)留變形量、拱架加工弧度，保證拱架圓順，提升支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的均衡程度。富水砂泥巖隧道貫通段的施工中很容易遇到地質(zhì)差的部位，容易出現(xiàn)較大程度變形，技術(shù)人員面對(duì)這種情況需要及時(shí)采取加強(qiáng)措施控制變形量。

為了實(shí)現(xiàn)施工效率的提升，需要在地質(zhì)相對(duì)較好、變形較小的部位提升施工速度。總之，隧道內(nèi)部的穩(wěn)定性需要以牢固、嚴(yán)實(shí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)來作為支撐，第三系砂泥巖隧道貫通段安全施工過程中必須不斷強(qiáng)化控制各項(xiàng)施工技術(shù)，尤其是需要把控注漿加固施工流程，從而保障隧道工程注漿加固施工過程的安全性和質(zhì)量，提升砂泥巖段隧道工程的注漿加固施工和方案設(shè)計(jì)質(zhì)量。另外，砂泥巖段貫通施工技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用能夠在很大程度上科學(xué)調(diào)控施工的進(jìn)度，合理調(diào)整隧道貫通段安全施工過程周期，提升了隧道貫通段安全施工的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。由于施工中存在比較大的技術(shù)難度，砂泥巖段隧道工程的實(shí)際使用性能和使用壽命會(huì)受到負(fù)面影響。砂泥巖段貫通施工技術(shù)應(yīng)用于砂泥巖段隧道工程施工中能夠保障砂泥巖段隧道工程建設(shè)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)更高的砂泥巖段隧道工程質(zhì)量水平。

1.2 加強(qiáng)隧道貫通段砂泥巖段貫通施工技術(shù)效果

技術(shù)人員采用綜合泄水降水、超前預(yù)加固、三臺(tái)階臨時(shí)仰拱+ 中管柱、臨時(shí)中立柱支撐相結(jié)合的方法，能夠在很大程度上加強(qiáng)隧道貫通段砂泥巖段貫通施工技術(shù)效果。在降低了水壓，改良富水砂泥巖隧道貫通段土質(zhì)、加固地層的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)開挖方法的靈活調(diào)整，能減少富水砂泥巖隧道貫通段圍巖的擾動(dòng)。因此，泄水降水和超前預(yù)加固相結(jié)合能夠在初期支護(hù)階段實(shí)現(xiàn)快速封閉成環(huán)。另外，縱橫向鋼管柱支撐能夠非常有效地控制貫通段圍巖的變形，極大維護(hù)了施工過程中的安全性，推進(jìn)了施工進(jìn)度，能夠以更佳的施工效率來保證隧道工程的順利貫通。

通過富水泥巖地段時(shí)，隧道工程施工應(yīng)當(dāng)調(diào)整施工方案和施工技術(shù)，最先施作洞身拱部泄水孔，以泄水孔來降水減壓，如果圍巖地下水豐富，為了在施工過程中及時(shí)有效地排出隧道內(nèi)滲流水系，應(yīng)當(dāng)向正洞打設(shè)泄水孔，打設(shè)隧道基底降水井，以彌補(bǔ)拱部泄水孔無法降水減壓的不足。隧道工程注漿加固需要具備高技術(shù)水準(zhǔn)，砂泥巖段隧道工程的施工單位需要重視砂泥巖段隧道工程施工的實(shí)際施工環(huán)境和對(duì)于周邊環(huán)境可能造成的影響，砂泥巖段隧道工程管理應(yīng)當(dāng)立足于砂泥巖段隧道工程竣工之后的使用穩(wěn)定和質(zhì)量、安全，充分發(fā)揮先進(jìn)砂泥巖段貫通施工技術(shù)的優(yōu)勢，強(qiáng)化注漿材料種類及配比調(diào)整和支護(hù)施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的參數(shù)設(shè)計(jì)，滿足全斷面超前注漿加固施工之中的各方面需求，推動(dòng)砂泥巖段隧道工程建設(shè)工作的高效運(yùn)作。

為了在施工過程中及時(shí)有效地排出隧道內(nèi)滲流水系，在砂泥巖段隧道工程管理實(shí)踐中加強(qiáng)綜合泄水、降水、減壓施工流程和施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素的控制，就要強(qiáng)化砂泥巖段隧道工程綜合泄水、降水、減壓施工的質(zhì)量監(jiān)督，以更好的砂泥巖段貫通施工技術(shù)和防水層施工技術(shù)來確保砂泥巖段隧道工程結(jié)構(gòu)施工的嚴(yán)格性和規(guī)范性。只有對(duì)于注漿材料種類及配比調(diào)整和注漿加固工作進(jìn)行強(qiáng)化，并配合高科技的砂泥巖段貫通施工技術(shù)，才能在砂泥巖段隧道工程之中保證全斷面超前注漿加固施工的施工效果。

2 砂泥巖段隧道工程結(jié)構(gòu)施工過程中存在的難點(diǎn)

2.1 對(duì)于砂泥巖段隧道工程施工流程管理的更高要求

隧道通過富水泥巖地段應(yīng)當(dāng)注意在施工過程中及時(shí)有效地排出隧道內(nèi)滲流水系時(shí)，科學(xué)合理地安排洞身拱部泄水孔。實(shí)踐施工作業(yè)中，隧道段落如果處于第三系砂泥巖地層中，出現(xiàn)漏斗形儲(chǔ)水構(gòu)造，泥巖上方為富水砂巖，首先需要經(jīng)過細(xì)致的數(shù)據(jù)測量，得出鉆孔測量水頭高度數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析施工過程中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)，如工程坍塌變形、涌水涌泥、結(jié)構(gòu)變形等安全問題。充分采取預(yù)防措施來保證開挖輪廓外加固圈的牢固程度，避免由于富水砂泥巖隧道貫通段的施工出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，破壞工程結(jié)構(gòu)，甚至危及作業(yè)人員的生命安全。為了有效在富水砂泥巖隧道貫通段施工中防止地下水滲入，避免洞身壓力的不斷增加，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)觀察施工難點(diǎn)，以泄水降水、超前預(yù)加固措施來技術(shù)控制變形、防止工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。

隧道貫通段砂泥巖段貫通施工施工技術(shù)的重難點(diǎn)很多，隧道內(nèi)部的施工環(huán)境比較復(fù)雜，受許多外界條件的影響，砂泥巖段隧道工程的過程中需要在砂泥巖段隧道工程結(jié)構(gòu)施工之中采取科學(xué)先進(jìn)的支護(hù)施工技術(shù)，確保數(shù)據(jù)監(jiān)測的高性能。現(xiàn)階段我國隧道貫通段安全施工流程之中還有很多缺陷，設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)忽視風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別工作和參數(shù)設(shè)計(jì)的問題，砂泥巖段貫通施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用能力不夠，導(dǎo)致了砂泥巖段隧道工程質(zhì)量和效益的破壞。為了使砂泥巖段貫通施工技術(shù)的效果實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，施工單位必須關(guān)注砂泥巖段隧道工程運(yùn)作各方面的管理，實(shí)踐中總是忽視了工程注漿加固施工和質(zhì)量控制，需要在砂泥巖段隧道工程設(shè)計(jì)工作中進(jìn)行全方位的改進(jìn)與完善。

2.2 隧道貫通段安全施工過程中的牢固程度不夠

由于隧道貫通段安全施工過程中的牢固程度不夠，主要原因?yàn)閹r石飽和抗壓強(qiáng)度低，富水砂泥巖隧道貫通段的施工過程中遇到很多極軟巖，失水易開裂崩解，遇水軟化膨脹之后巖石強(qiáng)度急劇降低。上覆第三系富水泥質(zhì)粉砂巖會(huì)出現(xiàn)節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖軟弱破碎，穩(wěn)定性差。富水砂泥巖隧道貫通段的施工需要做到快速施工、封閉成環(huán)，如何在解決遇水軟化膨脹問題的基礎(chǔ)上，不斷實(shí)現(xiàn)施工控制能力的增強(qiáng)，不斷加強(qiáng)隧道貫通段砂泥巖段貫通施工技術(shù)效果是隧道工程施工的重難點(diǎn)。為了解決砂泥巖遇水軟化特性帶來的問題，必須在隧道施工掘進(jìn)過程中注意防治涌水突泥災(zāi)害，隧道拱部泄水孔必須實(shí)現(xiàn)降水減壓，避免隧道工程實(shí)現(xiàn)貫通之后發(fā)生涌水、坍塌。

3推進(jìn)優(yōu)化砂泥巖段隧道工程技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的策略

現(xiàn)階段隧道工程施工對(duì)于計(jì)算機(jī)信息化系統(tǒng)有了最新要求，需要應(yīng)用更加合理的信息化監(jiān)測平臺(tái)和遠(yuǎn)程系統(tǒng)，以科學(xué)合理的人工智能化和大數(shù)據(jù)分析來解決隧道貫通段數(shù)據(jù)管理的要求，施工過程中信息化管理系統(tǒng)的技術(shù)水平需要不斷進(jìn)步，以及時(shí)的信息反饋來調(diào)整施工方案和其他具體參數(shù)。砂泥巖段隧道工程項(xiàng)目施工過程必須滿足技術(shù)上的要求，施工單位必須準(zhǔn)確完成砂泥巖段貫通施工技術(shù)質(zhì)量控制工作，隧道內(nèi)部的穩(wěn)定性需要以牢固、嚴(yán)實(shí)的結(jié)構(gòu)來作為支撐。

施工團(tuán)隊(duì)必須確定隧道貫通段安全施工技術(shù)運(yùn)作過程中的工作內(nèi)容，不斷完善施工的機(jī)械設(shè)備，根據(jù)隧道貫通段施工環(huán)境的地質(zhì)條件和其他客觀因素來增強(qiáng)施工管理的合理性，有效進(jìn)行砂泥巖段貫通施工技術(shù)施工過程，保證砂泥巖段隧道工程綜合泄水、降水、減壓施工方案能夠滿足行業(yè)規(guī)范和技術(shù)要求，提高遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)測的實(shí)際效果，實(shí)現(xiàn)隧道工程注漿加固的數(shù)據(jù)監(jiān)測水準(zhǔn)和承載能力。

4 結(jié)語

綜上所述，為了在施工過程中及時(shí)有效地排出隧道內(nèi)滲流水系，在砂泥巖段隧道工程管理實(shí)踐中加強(qiáng)綜合泄水、降水、減壓施工流程和施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素的控制，就要強(qiáng)化砂泥巖段隧道工程綜合泄水、降水、減壓施工的質(zhì)量監(jiān)督，以更好的砂泥巖段貫通施工技術(shù)和防水層施工技術(shù)來確保砂泥巖段隧道工程結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格性和規(guī)范性。只有對(duì)于注漿材料種類及配比調(diào)整和注漿加固工作進(jìn)行強(qiáng)化，并配合高科技的砂泥巖段貫通施工技術(shù)，才能在砂泥巖段隧道工程之中保證全斷面超前注漿加固施工的施工效果。