山區軟弱圍巖地質下的公路隧道施工技術研究

朱傳龍

（中交第二公路勘察設計研究院，湖北武漢 430000）

0 引言

國內各地區的交通工程建設對于當地的經濟發展及民生發展極為重要。山區公路建設本身就極具難度，遇到軟弱圍巖地質時會進一步增加公路隧道施工的危險性和困難性。在這種惡劣的地質環境下，如何保證施工的安全性和有效性就成為公路隧道建設時需要解決的重點問題。旨在探討山區軟弱圍巖地質下的公路隧道施工技術，希望能為公路隧道施工提供切實可行的施工方案。

1 工程概況

案例項目是位于四川省涼山彝族自治州的“文若公路改擴建工程”，該工程項目總投資約5 億元人民幣，建設里程約為44.7km，建設周期為3 年。該工程項目的主要問題是地質條件復雜，有大量軟弱圍巖，地形險峻，氣候惡劣，建設環境極為復雜。為確保工程安全有效，該項目采取了一系列特殊措施。首先，在地質勘測和設計上，該項目進行了詳細的地質調查和勘探，制訂了合理的支護結構設計方案。其次，在施工過程中，該項目采用超前預支護技術和大型鉆機等設備，對軟弱圍巖進行加固和支護。最后，該項目對施工現場進行嚴格的安全管理和監測，確保施工過程的安全和穩定。

2 山區軟弱圍巖地質的特征與形變特征

2.1 地質特征

山區軟弱圍巖地質的主要特征是巖層松軟、地下水豐富、地質條件不穩定。在山區，石灰巖、頁巖、泥巖等軟弱圍巖厚度各異，巖性復雜，巖體中含有大量的天然裂隙和構造裂縫，這些特點使隧道施工面臨很大的困難。因此，需要采取一系列措施來應對這些挑戰。例如，可以在施工前進行詳細的地質勘查和預測，制訂出科學合理的施工方案，以盡可能減少對地質環境的破壞。此外，還可以使用現代化的隧道掘進設備和技術，以提高施工效率和質量?？傊?，在面對山區軟弱圍巖地質特征時，必須采取切實可行的措施，以確保隧道施工的安全和順利進行。

2.2 形變特征

山區軟弱圍巖地質的形變特征主要表現在地層變形和地表沉降等方面。由于地質條件的不穩定性，地層變形、地表沉降等問題往往會給公路隧道的施工和運營帶來很大的風險和隱患。首先，在進行施工前，需要對地質條件進行詳細調查和分析，以便預測可能出現的問題并采取相應的措施。其次，在施工中，需要使用特殊的設備和技術，以確保施工的順利進行。再次，由于地下水豐富也會對施工造成一定影響，因此需要采取相應的措施來控制水位。最后，在施工完成后，還需要定期進行檢查和維護，以確保隧道的安全運營。

3 山區軟弱圍巖地質下的公路隧道施工技術

3.1 邊仰坡施工措施

3.1.1 噴射混凝土前期的準備工作

在噴射混凝土施工前，需要進行一系列準備工作，這些準備工作包括地質勘探、地下水處理、支護結構設計等。首先，地質勘探是必不可少的，其中包括對地質構造、巖石性質、地下水狀況、地質災害等方面的詳細調查，其可以提供關于地質條件和圍巖結構的詳細信息，確定地質條件和圍巖結構，制訂適當的施工方案，以便在施工過程中更好地應對各種地質問題。其次，在地下水處理方面，需要對地下水進行詳細調查和分析，以確定地下水的水質、水位和流量等參數。然后，根據實際情況選擇合適的地下水處理措施，如井點降水、注漿加固等，以減小地下水對施工的影響。最后，在支護結構設計方面，需要根據實際情況選擇合適的支護結構類型和參數，如錨桿、鋼支撐、土釘墻等。設計支護結構時，需要考慮地質條件、施工工藝以及支護結構的穩定性等因素，以保證施工質量。

3.1.2 噴射混凝土作業

在進行噴射混凝土作業時，需要遵循以下要求以確保施工的效果和品質。第一，準備工作。準備期間要確定施工現場的范圍和形狀，清理現場，確?；炷凛斔驮O備和噴射設備的正常運轉。第二，混凝土配方。根據實際情況選擇合適的混凝土配方，包括水泥、石灰、砂和礫石等材料的比例。第三，混凝土輸送。將混凝土輸送到噴射設備的箱體中，通過高壓泵將混凝土送到噴射槍。第四，噴射混凝土。在施工過程中，需要精確控制噴射速度和厚度，以保證混凝土的質量和穩定性。噴射應從下往上進行，每次噴射的厚度一般不應超過10cm。第五，混凝土養護。施工完成后，需要對噴射混凝土進行養護，以確?；炷恋膹姸群头€定性；養護時間一般為28d 左右，期間需要定期檢查和維護。

3.1.3 懸掛鋼筋網施工

在進行隧道噴射混凝土之后，需要進行懸掛鋼筋網施工。這一步驟對于提高隧道的整體穩定性至關重要。因此，需要仔細考慮懸掛鋼筋網的設計和安裝，以確保施工的質量和效率[1]。具體施工步驟如下：

第一，鋼筋網的選材。應根據實際情況選擇質量好、符合國家標準的懸掛鋼筋網。在選材時，應檢查材料的質量和規格是否符合要求，材料表面是否光滑，是否有裂紋或變形等缺陷。

第二，鋼筋網的布置。應根據設計要求和實際情況，在隧道內的墻壁上進行布置。在布置之前，應先進行墻面的清理和處理，以確保鋼筋網與墻面之間的黏結牢固可靠。在布置鋼筋網時，應保證網格的平整，網格之間的距離和大小應符合設計要求。

第三，鋼筋網的固定。應采用合適的固定方法，將鋼筋網固定在墻面上，具體的固定方法包括使用專用的固定夾或膨脹螺栓等。

第四，鋼筋網的連接。鋼筋網之間應采用合適的連接方式，以確保整個鋼筋網系統的穩定性和牢固性，連接方式包括焊接、鉤接、搭接等。

第五，鋼筋網加固。在鋼筋網固定和連接完成之后，應進行加固，加固方法包括噴涂混凝土、注漿等。噴涂混凝土可以增加鋼筋網和墻面之間的黏結力，提高整個鋼筋網系統的穩定性。注漿可以填充鋼筋網和墻面之間的空隙，增加整個系統的牢固性和穩定性。

3.1.4 復噴施工

在懸掛鋼筋網施工后，需要進行復噴施工。該步驟可以進一步提高隧道的整體穩定性，防止土壤松散，保護隧道的完整性。復噴施工應根據實際情況進行控制和調整，以確保施工的質量和效率。在進行復噴施工時，應該注重以下幾個方面：第一，噴涂厚度。應根據隧道壁面的平整程度和材料的特性進行控制。第二，噴涂速度。應該適當減緩噴涂速度，以確保涂層的均勻性和完整性。第三，噴涂間隔。應該根據材料的固化時間和涂層的厚度來控制噴涂間隔，避免出現裂縫和孔洞。通過對上述要點進行控制和調整，可以進一步提高復噴施工的效果，并確保隧道的整體穩定性和安全性。

3.1.5 CD 法

在山區軟弱圍巖地質下的公路隧道施工過程中，地下水控制是一項非常重要的工作。如果地下水不能得到有效控制，會對施工過程造成很大影響，甚至會造成嚴重的安全事故[2]。因此，在進行隧道施工前，首先需要進行詳細的地質調查和分析，以便確定地下水的流向和水位。其次，可以采用CD 法來控制地下水位，這樣可以保證施工的安全性和可靠性。CD 法是一種有效的地下水控制方法，其能夠有效降低地下水對施工造成的影響。在CD 法的應用過程中，需要采取一系列措施來控制地下水的流向和水位。例如，可以在施工現場周圍設置防滲墻，以防止地下水從周圍滲入；還可以采用井點降水的方法，將地下水引入井點之后再泵出；此外，還可以采用注漿加固的方法，將混凝土漿液注入地下孔洞中，形成加固體，以改善地下水環境。在進行CD 法時，需要注意一些問題，例如，要根據實際情況選擇合適的地下水處理措施，以減小地下水對施工的影響；還需要對CD 法進行不斷調整和改進，使其能夠適應不同的地質條件和施工需求。

3.2 超前預支護施工

3.2.1 超前大管棚施工

超前大管棚施工的設計和施工應根據實際情況進行，以確保施工的質量和效率[3]。在設計方面，需要考慮隧道的長度、形狀、地質條件等因素，以便確定合適的超前大管棚施工方案。在施工方面，需要使用適當的設備和工具，進行嚴格的施工管理，以確保施工的質量和安全。具體施工流程如下：

第一，定位。根據設計方案和實際情況，確定超前大管棚的位置和方向。在定位過程中，需要考慮到地質條件、隧道長度和形狀等因素，以確保施工的順利進行。

第二，建設大管棚。在定位完成后，需要進行大管棚的建設。大管棚的建設需要使用適當的設備和工具，如大型挖掘機和鉆機等，以確保施工的效率和質量。在建設過程中，需要對大管棚的質量和安全進行嚴格的監管，以確保施工的順利進行。

第三，預支護。在大管棚建設完成后，需要進行預支護作業。預支護是指在隧道頂部和側壁進行支護，以確保施工的安全性和穩定性。在預支護過程中，需要使用適當的支護材料和設備，如鋼筋網和錨桿等，以確保支護的質量和安全。

第四，掘進。在完成預支護作業后，可以進行隧道的掘進作業。掘進作業需要使用適當的設備和工具，如鉆機和爆破器等，以確保施工的效率和質量。在掘進過程中，需要對隧道的質量和安全進行嚴格監管，以確保施工的順利進行。

第五，排水。在施工過程中，需要對隧道進行排水處理，以減少地下水對施工的影響。排水處理可以采取井點降水、注漿加固等方式，以確保施工的順利進行。

3.2.2 超前小導管注漿施工

在進行超前大管棚施工之后，需要進行超前小導管注漿施工，以進一步提高隧道的整體穩定性。超前小導管注漿施工的具體內容如下：

第一，對施工現場進行安全檢查和規劃，確保施工的安全和順利進行[4]。其中包括施工現場的安全防護措施、施工設備的檢查和調試、施工人員的培訓和安全意識的提高等。

第二，安裝超前小導管，使其與大管棚對接并固定。超前小導管是指直徑較小的鋼管，其作用是在大管棚施工完成后，進一步加固隧道圍巖。在安裝超前小導管時，需要保證其與大管棚的對接質量，以確保施工質量。

第三，在超前小導管內部注入高性能注漿材料，以填充小導管周圍的空隙和裂縫。注漿材料指的是一種特殊的材料，其具有較高的流動性和黏附性，可以填充巖層中的裂縫和空洞，并固化成堅固的固體，從而加固圍巖。

第四，對注漿材料進行壓漿，以確保注漿材料充分貼合導管周圍的巖體。壓漿是指通過注漿設備對注漿材料進行高壓注入，從而將注漿材料充分壓實并使其貼合導管周圍的巖體，以此提高注漿效果和固化質量。

第五，對注漿后的小導管進行檢查和測試，以確保其具有足夠的強度和穩定性。檢查和測試的內容包括對注漿后的小導管進行質量和強度的檢查，以確保其符合規范和要求，并具有足夠的承載能力和穩定性。

第六，在超前小導管注漿施工過程中，需要注意施工過程中的安全問題，并進行相應的防護措施，避免意外事故的發生。例如，需要在施工現場設置安全警示標志和安全警示牌以及對施工人員進行安全教育和培訓等，以確保施工過程中的安全和穩定。除此之外，在進行超前小導管注漿施工之前，還需要進行詳細的施工準備工作，包括地質勘探、注漿材料的選擇和配比、注漿設備的調試等。

3.2.3 超前錨桿施工

超前錨桿施工是一項非常重要的公路隧道施工技術。在進行施工時，需要仔細考慮施工方案和具體操作內容，以確保施工的效率和質量[5]。首先，進行鉆孔，以便鋼筋和錨桿能夠順利安裝。鉆孔過程中需要控制鉆孔深度和鉆孔角度，以確保鋼筋和錨桿的安裝質量。鉆孔直徑一般為50cm，深度為6m。其次，安裝鋼筋。鋼筋的數量和規格應根據實際情況進行確定，一般采用φ22mm 圓鋼。同時，還需要注意鋼筋的長度和間距，以保證施工的效果和品質。再次，在鋼筋安裝完成后，需要進行錨桿的安裝。錨桿的長度和規格應根據實際情況進行確定，通常采用φ25mm 鋼筋。安裝錨桿時需要注意控制錨桿的角度和位置，以確保施工效果和品質。最后，需要進行注漿。注漿的目的是固定鋼筋和錨桿，以加強隧道的整體穩定性。注漿材料應根據實際情況進行選擇，注漿壓力一般為10MPa，注漿量視具體情況而定。

4 結語

在山區軟弱圍巖地質下，合理有效地應用公路隧道施工技術具有重要意義。在這種情況下，施工人員必須采取適當措施來確保隧道的建設，如人工加固、地質勘測和隧道支護等。此外，在這種地質條件下，隧道工程的安全性和可靠性需要得到高度重視。因此，施工人員應制訂有效的安全管理計劃，以確保施工過程中不會發生事故或損失。最后，施工人員還應該進行定期維護和檢修，并制訂有效的維護計劃，從而確保公路隧道能夠長期、穩定地運營。