隧道巖土工程勘察及施工技術分析

張熊

（中鐵二院（成都）建設發展有限責任公司，成都 610000）

1 引言

隧道巖土工程是一門綜合性的學科，對勘察技術有較高的要求，需要明確勘察技術的核心與方向，保障隧道巖土勘察能夠順利進行。隧道巖土工程需要注重勘察策略的制定，在勘察方法上精心鉆研，對隧道巖土進行全面的探測，確保勘察工程能夠有序開展。隧道巖土工程的實施具有一定的難度，需要通過勘察結果為施工過程提供依據，對隧道工程的施工質量進行控制。

2 隧道巖土工程勘察方法分析

2.1 探地雷達探測法

探地雷達是重要的勘探工具，通過電磁波對地質進行勘探，可以對地質情況進行了解，提高地質勘察方法的有效性。探地雷達的工作頻率在1 MHz~1 GHz，以電磁波作為信號來源，構建電磁波信號與位移電流之間的關系，對隧道巖土情況進行分析，為隧道設計和施工提供依據。利用探測雷達進行勘探時，需要注重空間矢量點的確定，確保平面波能夠順利極化，采用規范化的計劃方式，避免出現勘察參數無法確定的情況。勘測過程中，需要對數據進行處理，應注重A/D轉換模塊的應用，使接收信號以數字信號的形式保存下來，提供豐富的隧道勘察數據[1]。

2.2 地質測繪法

地質測繪是判斷地質特征的有效方法，需要嚴格對測繪過程進行分析，明確測繪過程中存在的參數，保障測繪過程能夠順利實施，隧道工程的地質構造、地形變化是重要的測量特征，需要注重對測量環節的把控，確保地質測繪法能夠得到實施。地質測繪過程中，應遵循以往的勘察經驗，采用規范化的測繪形式，確保測繪結果具有良好的穩定性，保證測繪過程能夠順利進行。

隧道測繪具有一定的難度，需要依據以往的測繪經驗分析巖土結構，確定巖土的具體特征，保證巖土可以更好地投入使用。地質測繪需要對土層的含水量引起關注，對松散巖土的穩定性進行判斷，同時對隧道的整體情況進行把控，提前對隧道做好排水工作，保障隧道施工能夠順利進行。

2.3 巖層鉆探法

巖層鉆探是一項重要的勘察技術，需要合理對鉆探方法進行應用，對隧道巖層的厚度、性質等展開分析。巖層鉆探需要的斷面較小，尺寸一般在1.8 m×2.0 m~2.2 m×2.2m，能夠在較小斷面的情況下實現鉆探，提高鉆探方法的有效性。通過巖層鉆探可以直接對巖層進行采樣，提高對巖層的分析效率，保證隧道質量控制的嚴格性，進而獲得較為真實的采樣數據。采樣控制具有一定的復雜性，采樣過程需要遵守DZ/T 0227—2010《地質巖心鉆探規程》的要求，采用規范化的鉆探形式使鉆探工作得到有效推進，保障巖層鉆探工作能夠有序開展[2]。

2.4 原位測試法

原位測試法也能進行隧道巖土勘察，可以對隧道的受力情況進行分析，防止隧道在受力方面出現問題，保障隧道能夠更安全地進行使用。隧道巖土受力容易受到環境的影響，需要對巖土的受力情況進行評價，防止隧道在局部產生較大的負荷，導致隧道發生形變。原位測試法可以在不擾動土壤的情況下實現勘察，防止取樣過程中產生應力釋放。原位測試法需要對測點間距進行布置，測點間距在1.0~1.5 m。若地勢情況較為復雜，則需要采用跨孔法進行測量，將測點間距調整為4.0~5.0 m，應對復雜地勢的變化，保障勘察取樣過程能夠順利進行。

2.5 室內試驗技術

隧道巖土工程勘察過程中，還可以應用室內試驗技術，獲取更加精準的巖土分析數據，為隧道施工過程提供支持。室內試驗需要對隧道巖土進行采樣，將巖土樣品帶到實驗室進行分析。需要注意的是，分析前應保證樣品的原本形態，不能對巖土形態造成破壞，否則將會影響試驗結果的準確性，影響巖土性質的分析精度。在實驗室環境下，可以對巖土所處環境進行模擬，如圍巖壓縮情況、地下水壓力變化等，獲取充分的隧道環境信息，發揮出地質環境模擬的作用，為隧道巖土工程施工提供依據，分析巖土對隧道施工的影響，保障隧道巖土工程能夠順利進行。

3 隧道巖土工程施工技術分析

隧道巖土工程勘察可為隧道施工過程提供支持，獲得精準的巖土信息，對隧道的結構進行了解，提前為隧道施工過程做好準備。隧道巖土工程勘察方法眾多，可實現隧道整體情況的迅速采樣，將巖土勘察與隧道工程結合起來，可保證施工過程順利進行。以雷達探測法為例，可與盾構施工、防水施工、地基施工、邊坡施工等結合起來，對隧道周邊地質進行精準測量，精確掌握施工范圍內的地質情況，有助于對施工工藝參數進行控制。

3.1 盾構法施工技術

圖1為盾構法施工流程圖，需要嚴格按照盾構法的施工流程進行施工，順利地進行土方挖掘。準備工作在盾構法施工中是不可或缺的，需要對隧道的始端和終端進行確認，做好軸線的測量工作，確保盾構機能夠沿著軸線工作，使盾構機穩定行進。盾構推進是盾構法施工的核心內容，涉及測量、軸控、油壓、注漿等環節，需要采用全面化的控制形式，保證推進過程的有序開展。盾構機放置過程中需要采用混凝土進行加固，防止設備在運行過程中發生偏移，保證盾構法施工的精度。盾構法施工過程中，隧道寬度應大于盾構直徑1.6~2.0 m，因此，需要根據隧道要求對盾構直徑進行選擇，保障隧道的寬度符合要求。挖掘后，渣土可由運送機運出，將隧道內部的渣土進行清除，并且需要將渣土清理干凈，形成干凈的盾構推進環境。

圖1 盾構法施工流程圖

3.2 防水施工技術

地下水對隧道具有一定的腐蝕作用，關系到隧道的防滲能力。為此，做好防水施工工作較為重要，需要積極地落實防水措施，避免地下水對隧道施工產生影響，提高隧道的防滲能力。隧道施工過程中，需要注重原材料（速凝劑、砂石等）的比例控制，控制速凝劑偏差小于±2%，砂石偏差小于±3%，用于防止隧道施工過程中發生開裂現象，避免地下水從裂縫中滲入。同時，需要對注漿過程引起重視，保障漿液能夠均勻分布，對注漿壓力進行控制，防止隧道發生變形，進而提高隧道的防滲控制效果[3]。混凝土添加劑是提高防水性能的關鍵，如U形膨脹劑、FS防水劑等，提高隧道混凝土結構的防水質量，避免混凝土凝結過程中產生裂縫，從材料角度提高混凝土的質量，保證對裂縫的抑制作用。

以復合式襯砌防水技術為例，有助于提高隧道的防水效果，形成多層防水結構，使混凝土襯砌與防水層相輔相成。復合式混凝土初砌階段，采用網噴混凝土進行支護，在鋪設防水層后進行二次襯砌，進而提高混凝土的防水質量。防水層結構采用厚1.5 mm的EVA材料，該材料具有良好的耐水性，具有可靠的防水效果，改善隧道的防水抗滲效果，便于控制防水層的施工成本。混凝土襯砌過程中，需要以防水板作為緩沖層，采用無釘熱熔鋪設法進行施工，避免對防水層造成損傷。鋪設過程中，需要與混凝土表面貼緊，預留出不少于150 mm的搭接余量，每條焊縫寬度控制在15~20 mm，保障防水板能夠有效貼合。為了進一步鞏固防水能力，需要注重止水帶的使用，拉伸強度不低于15 MPa，斷裂延伸率不低于2 380%，保證止水帶具有優質的機械性能，保障地下防水施工技術得到有效應用。

3.3 地基處理施工技術

隧道地基施工具有一定的難度，需要做好隧道地基的處理工作，使地基具有良好的承載力。一旦隧道地基的強度不足，會產生嚴重的沉降問題，導致地基斷裂，不僅會影響地基的強度，還會降低地基的防滲能力。為了提高地基的強度，需要做好地基的加固工作，對地基采取夯實操作，使地基可以更好地投入使用，同時可以采用基樁對地基進行加固。隧道地基強度計算公式如下：

式中，fk為承載力標準值，kN/m2；ηb、ηd分別為基礎寬度和埋深的承載力修正系數；b為基礎寬度，m；d為基礎埋置深度，m；γ為基底下底重度，kN/m3；γ0為基底上底平均重度，kN/m3。

3.4 邊坡加固施工技術

邊坡是隧道的重要組成部分，一旦邊坡的穩定性不足，會影響隧道整體的穩定性，導致隧道無法正常投入使用。邊坡加固分析過程中，需要注重邊坡有限元模型的使用，以便對邊坡的受力影響范圍進行確定。邊坡加固可以采用掛網噴漿+砂漿錨桿的方式，在坡面澆筑10 cm厚的C25混凝土，將長3 m的錨桿貫穿坡面進行加固，提高邊坡坡面的穩定性，避免隧道坡面發生滑坡現象（見圖2）。另外，還應做好邊坡的排水工作，降低雨水對邊坡的滲透作用，保障邊坡能夠適應當地的環境，鞏固邊坡的加固效果。

圖2 隧道邊坡模型

4 結語

綜上所述，隧道巖土工程勘察具有一定的復雜性，需要對勘察方法進行全面分析，使勘察結果能夠更好地展現出來，防止對勘察精度造成影響，導致勘察過程無法順利進行。勘察是隧道施工的首要步驟，需要注重勘察方法的選擇，明確隧道巖土工程的特征。隧道巖土工程勘察與施工技術具有密切聯系，需要通過勘察方法對施工技術進行指導，避免隧道施工過程中出現失誤，保障隧道施工方法的有效性，防止施工過程中產生問題，保障施工質量得到嚴格控制。