不良地質隧道施工原則

(重慶交通大學 重慶 400000)

不良地質隧道施工原則

熊含威

(重慶交通大學重慶400000)

隨著科學技術的發展，人們在隧道施工的方法以及對不良地質防護技術也越來越高，人們也越來越重視針對不良地質隧道的特殊情況下的施工方法和防護措施的研究，比如崩塌、軟弱夾層、地下暗河、滑坡、泥石流、巖溶、土洞、河流沖刷以及滲透變形等，這些不良地質情況對場地的物理特性以及受力的穩定性都有嚴重的影響[1]。除此之外，還有邊坡、涵洞的安全性以及路基的穩定性也深受不良地質現象的影響。不良地質包括地下溶洞、山體滑坡、煤層地帶、地下暗河、泥石流等。以下就不良地質地段的隧道施工原則作出簡要的分析。

隧道;不良地質;施工

一、不良隧道施工以“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”原則，按照工序順序步步前進的方針[3]。

(一)短進尺

隧道開挖過程根據圍巖類別進行掘進，對于復雜的地質要根據實際隔一段距離進行有效的地質勘測，目前在隧道開挖技術上的進尺已經進行許多研究，進尺過長對于圍巖的影響非常大，甚至有可能造成圍巖塌方，造成人員傷亡和工程損耗。雖然進尺短會延長工程工期，但在施工的安全方面來說，短進尺能夠極大降低施工開挖對圍巖結構和穩定性的影響，同時能夠在每段進尺距離內對該段圍巖進行保護和加固處理。在隧道施工時有大量滲水與開挖掉塊嚴重的情況下，開挖進尺應該緩慢，短進尺對提高施工安全更為有效[4]。

(二)弱爆破

爆破中炸藥量的控制是的重點，爆破對圍巖具有很大擾動，有些甚至造成隧道坍塌，控制好炸藥量，采取低藥量爆破以保證隧道施工安全。微震控爆破是隧道在施工時最常采用的一種爆破放法，這種方法對施工時期隧洞圍巖的影響較其他放大小的多，多次打眼，較小的振速，分多個層次，短進尺，少裝藥，在同一個爆孔內，要按照規范來填充炸藥，使得爆破的振動速度在規范要求的安全標準之內，嚴禁為了縮短工期違反規定運用大孔大范圍的爆破，從而引起施工事故[5]。另外早封炮孔的時候，可以選著用粘性土將填完炸藥后的剩余部分填滿，因為粘性土的塑性比較大，而且遇到水時膨脹，這樣在炸藥爆炸時可以緩沖爆炸能量對巖石的影響，使得施工過程更加安全可靠[6]。起爆采用電爆時，電爆系統的電線，閘刀開關和起爆器都應采用防爆型[7]。爆破結束后，其他的材料不能與爆破材料一起運輸。關于爆破的爆炸范圍的大小以及圍巖的松動圈，要對其實施嚴格監測，對監測出的問題根據現實情況進行分析以及對原先計劃的修改，特別是在開始循環爆破階段，要對開始設計的爆破系數進行及時的修改，盡量使得開挖的炮眼數目和個炮眼間的間距與施工現場的情況相符合相適應。在任何情況下都要先考慮對圍巖的保護，減少對圍巖造成影響，對炮眼要達到最大限度的利用起來，防止挖洞過大炸藥少。在隧道開挖方式選擇上，采用鉆爆開挖法時，爆破參數也要根據工地的實際情況，圍巖的安全等級等一系列的現實狀況來確定，在保證洞身線和洞身橫截面開挖符合之前的設計的同時又能較好的保護圍巖[8]。如果實在不能避免對圍巖的擾動，為了防止圍巖落石或者有垮塌的危險時，應該立即在需要的地方用混泥土進行襯砌，混泥土也能對圍巖起支持作用。在遇到圍巖自身條件較差的情況下，直接開挖有一定危險，可以用預應力錨桿來加固圍巖，在需要時還可以用鋼架，鋼架能夠使得圍巖的應力重新分布，使得較差的圍巖滿足開挖所需的應力要求。

(三)強支護

強支護是防止隧道坍塌的有效措施之一。根據施工時間有超前支護和施工支護。超前支護有錨桿預支護，沿隧道開挖輪廓線均勻環向布設超前錨桿，超前小導管預支護是在不滿足應力條件的不良地質的土層中埋入一些灌漿管，然后再進行固結灌漿，將固結漿料壓入土層中，將本身比較軟散不能滿足應力要求的土層固結成大塊體積的土石，這是通過固結灌漿改變土層自身的物理特性來使其滿足施工要求[9]。大管棚超前支護施工首先在沿著洞身上端沿著洞軸線鉆孔，然后向孔里面進行灌漿，這樣在隧洞洞身的上部就形成一個穩定的受力結構，對隧道洞身上部的巖體的結構穩定性有大幅的提高。錨桿和錨噴網的是對巖層或者土層的外部提供支持力，通過外力提高自身的穩定性。在施工期，不同隧道具有不同的開挖深度以及不同的圍巖等級和隧道所選地址的地質情況也有不同，在開挖前應該首先對巖體進行前期或預支護，原巖的受力結構盡量保持其穩定，這樣既能節約工程經濟，也能最大限度的保證圍巖穩定，前期支護能夠使得巖石的應力重新分布，并且在支護的作用下重新穩定。在目前所完成的工程中，可以總結出這樣在隧道建立在土層自身物理性質比較差的情況下，上述措施對于提高工程的安全可靠以及經濟性都是十分有用的辦法。隧道施工時，由于開挖本身影響了巖層自身的結構，在使用外力來支持新巖層的受力機構時通常采用錨桿或者襯砌一層混泥土來保護原巖層，對于穩定性較差的圍巖，必要時可以用高強度的混泥土和格柵拱架或者剛拱架。錨桿具有極強的支撐和固定作用，錨桿支護一般采用不同管徑錨桿呈梅花形均勻布設，根據圍巖等級進行錨桿長度設計，在系統錨桿施工時，鉆孔方向盡量垂直于圍巖的節理面，在插入錨桿前要對鉆孔進行清空處理，錨桿安裝完成之后，盡量不要對錨桿進行碰撞或者撞擊。鋼拱架一般運用在圍巖自身因素及穩定性比較差的情況下，在這種情況下錨桿的作用效果不明顯，且增加施工成本和施工工期，而此時選擇鋼拱架，能夠迅速提供足夠的支護力，滿足支護所需要的支護剛度，可控制圍巖的持續松弛和塑性區間的擴大，對限制圍巖變形過度和保證隧道支護系統穩定起重要作用[10]。結合不同的實際情況對隧道圍巖進行支護能更好的促進施工質量的提升。

(四)勤勘測

經過長期隧道建設累計的經驗證明：勤勘測是保證隧道施工安全和經濟的重要手段，隧道圍巖在開挖后的很長一段時間內會發生緩慢的拱頂沉降和周邊收斂，此期間對隧道圍巖的動態數據記錄和勘測十分重要，必須保證數據的“科學、準確”，確保施工人員安全，充分利用監控測量指導施工[11]。其中洞口段的地表沉降和圍巖級別變更段的圍巖拱頂沉降和周邊收斂是監控量測的重點。施工中的超前地質預報對掌子面前方的地質勘測能及時發現前方存在的不良地質現象，尤其是溶洞和暗河，以便提前作出應對方法和變更方案。

二、結語

不良地質雖然對隧道的施工造成很大困難，但只要掌握其類型和范圍大小和在洞身出現的地方，針對不同的情況采用相應的對策，施工過程中嚴格遵守不良地質隧道施工原則。只要處理得當，不但能夠以較小代價防止出現地質災害，還能較好彌補不良地質對隧道施工造成的影響。

[1]趙君柱.淺談不良地質條件下水利工程處理方法[U]中國新技術-2011

[2]韋華思.百色巖土工程勘察行業的發展研究[TU]華南理工2007，11 20

[3]李偉.層次可拓模型在隧道施工風險評估中的應用研究[TU]中南林業科技大學 2015.6.23

[4]閆曉賓.不良地質隧道開挖施工技術探討 科技與企業-2015

[5]王甲科.隧道不良地質施工方案 科技資訊-2012

[6]Xiaoqing Zhang,Qiuwen Chen,Friedrich Recknagel,Ruonan Li.Wavelet analysis of time-lags in the response of cyanobacteria growth to water quality conditions in Lake Taihu,China.Ecological Informatics 22(2014)：52-57.

[7]卿光全.鐵路瓦斯隧道爆破施工技術 爆破-1993：

[8]伍從浪.淺談靛口巖溶隧道的動態設計與施工 山西建筑-2011

[9]劉貴軍.平渝高速公路寶塔山隧道破碎帶施工控制技術 建筑安全-2012

[10]曲直.采古隧道型鋼拱架支護作用研究 中國優秀碩士學位論文全文數據庫-2014

[11]盧國梁.淺析隧道控制測量及貫穿精度估算 科技創新報導-2012

熊含威(1991.08-),男,漢族,江西人，重慶交通大學，碩士研究生，研究方向隧道裂縫開展規律研究。