不同圍巖級(jí)別下的隧道施工技術(shù)與質(zhì)量控制

雷領(lǐng)

摘 要：現(xiàn)階段，我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展水平上升到一個(gè)新的高度，在這種條件下隧道開(kāi)挖水平也得以提升。大多數(shù)地區(qū)實(shí)施隧道開(kāi)挖過(guò)程中，由于隧道周邊應(yīng)力作用的影響而產(chǎn)生圍巖。這種巖體與普通巖體相比，其穩(wěn)定性直接影響隧道開(kāi)挖支護(hù)條件。在外界環(huán)境的干擾下，會(huì)出現(xiàn)圍巖大變形現(xiàn)象，直接影響隧道開(kāi)挖的質(zhì)量和安全性。本文將對(duì)不同等級(jí)的圍巖隧道施工技術(shù)進(jìn)行綜合分析，并按照不同圍巖等級(jí)制定針對(duì)性質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：圍巖分級(jí)；圍巖穩(wěn)定性；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

引言

隧道開(kāi)挖會(huì)受到多方面因素的影響，導(dǎo)致產(chǎn)生圍巖的可能性大大提升，這種巖體結(jié)構(gòu)不僅僅影響隧道開(kāi)挖進(jìn)度，還會(huì)造成隧道在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，對(duì)隧道開(kāi)挖人員自身安全有很大的威脅。為此，在圍巖條件下進(jìn)行隧道施工時(shí)，需要按照圍巖級(jí)別選取適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，并對(duì)做好質(zhì)量控制，有效提升不同等級(jí)圍巖隧道施工質(zhì)量和安全性。對(duì)不同圍巖級(jí)別下的隧道施工技術(shù)與質(zhì)量控制進(jìn)行探究是具有重要意義的，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展有著重要影響。

一、圍巖分級(jí)

理論上來(lái)說(shuō)，隧道開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同級(jí)別的圍巖，對(duì)于圍巖分級(jí)來(lái)說(shuō)，主要受兩方面影響，包括圍巖分級(jí)指標(biāo)和圍巖分級(jí)方法，為保證隧道開(kāi)挖施工人員對(duì)不同級(jí)別的圍巖有一個(gè)全面的了解，以下筆者將對(duì)圍巖分級(jí)指標(biāo)和圍巖分級(jí)方法進(jìn)行詳細(xì)的論述，借以為隧道開(kāi)挖施工人員提供有效參考依據(jù)。

（一）分級(jí)指標(biāo)

理論上來(lái)說(shuō)隧道在開(kāi)挖過(guò)程中所產(chǎn)生的圍巖，其等級(jí)受到巖性、地質(zhì)和地下水等方面的影響。而不同圍巖的巖石強(qiáng)度存在很大的差異，使得巖性因素直接決定圍巖整體的抗壓性和變形幅度。地質(zhì)條件作為隧道開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生圍巖的主要因素，在不同地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道開(kāi)挖，所產(chǎn)生的圍巖種類(lèi)和覆蓋面積大相徑庭。而且在圍巖條件下進(jìn)行隧道開(kāi)挖，需要對(duì)巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，在這個(gè)過(guò)程中必須加強(qiáng)對(duì)隧道開(kāi)挖區(qū)域地質(zhì)條件的研究，并按照巖石完整性制定合理的隧道施工方案。除此之外，地下水指標(biāo)對(duì)圍巖級(jí)別等方面也有一定影響，因此，在隧道施工之前，必須增加對(duì)地下水指標(biāo)的研究力度，并根據(jù)地下水指標(biāo)分析圍巖級(jí)別，按照不用級(jí)別的圍巖條件，選取適當(dāng)?shù)乃淼朗┕ぜ夹g(shù)。

（二）分級(jí)方法

就目前來(lái)看常見(jiàn)的圍巖分級(jí)方法包括三個(gè)方面：第一，按照圍巖強(qiáng)度和圍巖堅(jiān)固性進(jìn)行分級(jí)，這種圍巖分級(jí)方法與巖石天然重力密度之間存在緊密的聯(lián)系，因此，在圍巖分級(jí)過(guò)程中，充分考慮巖石自身天然重力密度至關(guān)重要。第二，按照巖體構(gòu)造和巖體特性會(huì)進(jìn)行分級(jí)，這種圍巖分級(jí)方式在分級(jí)過(guò)程中會(huì)針對(duì)圍巖整體特點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)置圍巖支護(hù)措施。因此，需要充分考慮圍巖所在區(qū)域的地壓范圍值，借以提升圍巖支護(hù)措施的合理性。很多隧道在開(kāi)挖施工過(guò)程中會(huì)受到污水的干擾，針對(duì)于此，在進(jìn)行圍巖分級(jí)時(shí)，還要充分考慮隧道施工中所產(chǎn)生污水量，只有這樣才能夠保證利用巖體構(gòu)造和巖體特性進(jìn)行圍巖分級(jí)的合理性。作為隧道開(kāi)挖之前常見(jiàn)的圍巖分級(jí)模式，地質(zhì)勘探手段在各個(gè)地區(qū)圍巖分級(jí)過(guò)程中都有廣泛的應(yīng)用。這種分級(jí)模式依靠多方面因素將圍巖分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等5個(gè)級(jí)別，以下筆者將對(duì)這五個(gè)圍巖級(jí)別寫(xiě)的隧道開(kāi)挖技術(shù)制定質(zhì)量控制措施。

二、不同圍巖級(jí)別下隧道開(kāi)挖技術(shù)與質(zhì)量控制

（一）影響圍巖穩(wěn)定性的因素

這在圍巖條件下進(jìn)行隧道開(kāi)挖，需要對(duì)圍巖完整狀態(tài)和結(jié)構(gòu)組合狀態(tài)等方面綜合分析，并按照分析結(jié)果確定不同級(jí)別圍巖下隧道施工技術(shù)。就目前來(lái)看，大多數(shù)隧道在開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，發(fā)生這種現(xiàn)象的根本原因在于圍巖狀態(tài)不夠完整。眾所周知，圍巖穩(wěn)定性直接決定隧道開(kāi)挖質(zhì)量和安全性，穩(wěn)定性高的圍巖能夠在一定程度上降低隧道開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)其他巖體造成的影響，這也從側(cè)面說(shuō)明保證圍巖穩(wěn)定性對(duì)于提升隧道開(kāi)挖效果起到不可忽視的作用。除了這兩方面因素之外，隧道附近初始應(yīng)力、巖石強(qiáng)度和地下水位變化趨勢(shì)等方面對(duì)圍巖穩(wěn)定性也有不可忽視的影響。因此，在進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工時(shí)，需要相關(guān)施工人員對(duì)上述因素綜合分析，并按照綜合分析結(jié)果在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行隧道開(kāi)挖施工，避免上述因素對(duì)圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從根本的角度上提升圍巖條件下隧道施工的安全性和穩(wěn)定性。

（二）隧道內(nèi)部不同級(jí)別圍巖下開(kāi)挖施工技術(shù)和質(zhì)量控制

一般來(lái)說(shuō)在進(jìn)行Ⅰ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)采取全斷面開(kāi)挖技術(shù)，并在這個(gè)過(guò)程中對(duì)隧道中各個(gè)開(kāi)挖段進(jìn)行初期支護(hù)，為縮短隧道開(kāi)挖周期，需要在初期開(kāi)挖過(guò)程中引入爆破技術(shù)，這樣不僅僅能夠保證開(kāi)挖速度提升，對(duì)于減少隧道開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也起到不可忽視的作用。在這個(gè)過(guò)程中應(yīng)盡可能的采用大型機(jī)械鉆孔爆破方式，在提升開(kāi)挖速度的同時(shí)，保證隧道開(kāi)挖質(zhì)量。

臺(tái)階分部開(kāi)挖技術(shù)作為Ⅱ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖施工常見(jiàn)技術(shù)手段，在采取這項(xiàng)技術(shù)手段進(jìn)行圍巖開(kāi)挖的過(guò)程中需要堅(jiān)持多循環(huán)原則，這樣不僅僅能夠保證Ⅱ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖的全面性，對(duì)于保證隧道開(kāi)挖質(zhì)量也起到不可忽視的作用。除此之外，在實(shí)施Ⅱ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖過(guò)程中，還需要隧道開(kāi)挖施工人員對(duì)隧道內(nèi)部環(huán)境和地質(zhì)變化趨勢(shì)等方面實(shí)時(shí)監(jiān)督，全面掌握隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖支護(hù)變化幅度，對(duì)于情況異常時(shí)，及時(shí)離開(kāi)隧道，保障隧道開(kāi)挖施工人員自身安全性。

與Ⅱ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖相類(lèi)似， Ⅲ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖也采取臺(tái)階開(kāi)挖施工技術(shù)，但是由于 Ⅲ級(jí)圍巖穩(wěn)定性低于Ⅱ級(jí)圍巖，因此在開(kāi)挖之前，需要施工人員對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀況等外在因素有一個(gè)全面的了解。除此之外，還需要在進(jìn)行上下臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)的過(guò)程中，進(jìn)行仰拱開(kāi)挖澆注和防水層施工，這對(duì)于降低Ⅲ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題起到至關(guān)重要的作用。

在進(jìn)行Ⅳ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖過(guò)程中，需要使用的隧道開(kāi)挖技術(shù)手段包括全斷面開(kāi)挖技術(shù)和短臺(tái)階施工技術(shù)，與此同時(shí)，還需要對(duì)Ⅳ級(jí)圍巖隧道進(jìn)行打孔和進(jìn)尺控制。為保證Ⅳ級(jí)圍巖隧道施工質(zhì)量，在開(kāi)挖施工時(shí)還需要使用鉆爆開(kāi)挖設(shè)備，借以提升隧道開(kāi)挖質(zhì)量，保證隧道施工人員自身安全。

三臺(tái)階臨時(shí)仰拱技術(shù)和三臺(tái)階七步技術(shù)作為 Ⅴ級(jí)圍巖隧道常見(jiàn)開(kāi)挖施工技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)手段能夠有效提升Ⅴ級(jí)圍巖隧道開(kāi)挖效率。在此之前，施工人員應(yīng)對(duì)開(kāi)挖支護(hù)數(shù)據(jù)有一個(gè)全面的掌握，并進(jìn)行開(kāi)挖施工中原材料質(zhì)量審核，在保證隧道開(kāi)挖點(diǎn)精準(zhǔn)性的同時(shí)，提升 Ⅴ級(jí)圍巖隧道施工質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，了解到在進(jìn)行山區(qū)地下隧道施工時(shí)經(jīng)常會(huì)因地質(zhì)條件的影響而產(chǎn)生圍巖。加上圍巖穩(wěn)定性對(duì)于隧道開(kāi)挖施工質(zhì)量和安全性有很大的影響，不同級(jí)別的圍巖對(duì)隧道開(kāi)挖施工的影響也存在差異，因此，必須根據(jù)圍巖級(jí)別制定行之有效的隧道施工方案，在保證圍巖穩(wěn)定性的同時(shí)，從根本的角度上提升隧道開(kāi)挖施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張頂立，陳立平. 隧道圍巖的復(fù)合結(jié)構(gòu)特性及其荷載效應(yīng)[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2016，03：456-469.

[2]劉建友，趙勇，李鵬飛. 隧道圍巖變形的尺寸效應(yīng)研究[J]. 巖土力學(xué)，2013，08：2165-2173.

[3]李鵬飛，趙勇，劉建友. 隧道軟弱圍巖變形特征與控制方法[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué)，2014，05：55-61.

[4]任洋，李天斌，熊?chē)?guó)斌，林之恒. 基于可拓理論的高地應(yīng)力隧道圍巖分級(jí)法及應(yīng)用[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2012，01：66-73.