復雜地質條件下隧道施工技術和安全管理

魯 平

復雜地質條件下隧道施工技術和安全管理

魯 平

（中鐵十一局集團第一工程有限公司，湖北 襄陽 441199）

隨著社會的發展，為了更好地滿足生產和生活的需要，鐵路作為最主要的交通工具之一，也得到了快速的發展，使人們的日常生活更加舒適，同時也給人們的日常生活帶來了極大的方便，特別是在地形復雜的地區，隧道施工的開展就會非常困難，對這種施工環境會給隧道工程質量和安全都帶來較大的影響，因此對于復雜地質條件下進行施工，需要對其進行深入的探討和分析。本文從工程實際出發，分析了在復雜地質條件下隧道施工中存在的問題，提出了相應的設計及安全管理措施。

復雜地質條件；隧道建設；施工技術；安全管理

0 引言

近年來，我國社會經濟飛速發展，交通運輸業在此背景下得到了迅速的發展，而交通運輸行業發展的基礎是交通建設。但我國幅員遼闊，部分地區地形復雜，給交通建設帶來挑戰。修建隧道，可以解決公路、鐵路運輸中的一些問題，從而節約成本。隨著社會經濟的發展，對鐵路運輸技術的要求越來越高，為了提高鐵路隧道施工技術水平，就需要克服施工過程中存在的外界環境困難。此外，交通行業也需要不斷改進施工技術，解決隧道施工中遇到的各種地質問題，順利推進并而提高隧道施工質量。

1 隧道施工中復雜地質條件對施工的影響

隧道是高速公路、鐵路建設中經常出現的，具有一定的積極意義。利用隧道施工可以縮短高速公路與鐵路的連接線，使其形成一條直線，從而節約了施工成本，提高了公路、鐵路施工技術水平。

但是在在復雜地質條件下，會使得隧道工程變得更為復雜，例如在西南地區，鐵路、公路隧道施工難度大；又如在地質條件惡劣，土質松軟不硬的地區，施工開挖容易發生塌方；在地區地質條件為巖溶地貌，施工技術難度大，不能采用專業施工機械，施工難度大，開挖過程中易發生破壞，造成不穩定因素。此外，隨著城市化進程的加快，交通需求逐漸增加，隧道建設迫在眉睫。但是由于城市地下管線眾多，為了避免地面建筑物地基不穩定引起的塌方，促進鐵路、高速公路隧道的順利建設，提高施工技術和安全管理水平，必須采取多種措施。我國西南施工區域地形復雜多樣，具有西高東低的特點，使得隧道工程施工在施工過程中存在著諸多技術問題，同時由于該地區地質環境惡劣、地基松軟、巖體結構不牢固等，極易導致工程發生坍塌。在某些結殼頻發地區，如巖溶地貌，巖層穩定性較差。這種地質條件，既不利于專業設備的使用，又對鉆井技術提出了較高的要求，處理不當，就會演變成地質災害。還有特殊地質條件，如地下洞穴等。為了防止地下管線之間的安全距離過大，在城市隧道施工時，必須協調好各管線之間的安全距離。因此需要設計、施工人員區別復雜地質條件與建筑環境之間的關系，全面研究施工技術，提出行之有效的施工方案[1]。

2 復合地質條件下隧道施工技術分析

隧道施工在復雜地質條件下，面臨著一定的挑戰，為了提高隧道施工質量，必須抓住各種地質條件的具體情況，科學、合理地進行施工技術審查和分析，不同地質類型需要有針對性的施工技術，能體現因地制宜的思想，具體問題要有針對性地解決方案。

為了提高隧道施工的質量和效率，隧道施工技術應以實際地質條件為基礎，西南地質條件多為斷層或中間地層，由于地質地層穩定程度不高，隧道施工時應先加強巖層處理，增強地面強度，以確定地質是否有豐富的煤炭資源，由于長期煤網破碎，若施工前檢查瓦斯濃度在標準范圍內，為保證施工人員的安全，在巖溶形式比較復雜的情況下，必須全面控制巖溶地質。首先，要全面檢查洞穴整體內部，了解洞穴中物質的組成，清潔軟石表面，清理或填充不平整的部分。填方時，應充分利用固體材料，使其完全進入洞室，洞室墻可采用錨桿砌筑，增加洞室的穩定性，減少對洞室的破壞，具體施工可采用鋼筋混凝土設備。同時，可采用專業機械設備，加強洞室內的地基基礎，并對地基進行特殊處理，使其防水。其次，加強洞窟內部支護，使其更堅固，特別是洞室頂部的穩定，以提高其抗壓性能。

3 隧道施工技術

3.1 氣成層

為了地質預測、改善建筑物的通風和排水條件和改善工作面，在隧道出口左側(線前進方向)設置了一段較長的平行位置。打開并聯后，利用并聯位置作為通道進行滅火、救援和維修。在隧道實際工作條件下，采用鉆孔抽放法，減小瓦斯壓力，抽放高度大于隧道出口輪廓線。施工中還需根據按設計要求，沿隧道縱向每隔1.0m設置拱壁式鋼架，以加強采空區外空洞的封閉，減少巖石面積和破碎面，防止破壞。應嚴格按照程序減少進入隧道的空氣體積，加強通風，提高風速，增加隧道內空氣量，確保隧道內氣體濃度不超過0.3%。檢驗程序完成后，設立專職安全員，對氣體進行連續檢驗。在隧道內的任何地方，氣體濃度都能被吸入。因此在鉆孔、裝填和爆炸前，必須嚴格執行瓦斯濃度“一槍兩控”的規定，加強瓦斯濃度的監測和管理。在隧道內，當瓦斯濃度超過1.5%時，掘進現場自動報警，調整施工人員，停止一切作業，增加通風量，若隧道內瓦斯濃度超過1.5%，則必須將相臨近隧道內的施工人員進行疏散，以達到警示和預防的目的[2]。

3.2 石膏層

石膏穿孔結構采用超短臺階法開挖，當條件允許時，可采用人工或鉆孔法結合人工挖掘的減壓、初期支護加固初期支護，應按照靈活、及時、多支護的思路，將高強度、高抗震、大變形的材料和構件納入第一支護。隧道壁采用錨固方式，軸心采用后軸線。管道結構的首次支護組合，帶動了小型管道，錨桿和噴射混凝土。嚴禁洞內設置脫水通風站，噴淋水，注意排水，防止積水溢流，保持巖體干燥，隧道加固為橢圓形襯砌結構。考慮石膏的受力特點、空間要求和水源特性，選用橢圓襯砌結構，既能滿足排水要求，又具有較大的承載能力。

3.3 巖溶層

在隧道的洞穴中，溶溝、溶溝和溶洞注射器是最常見的溶洞，廣泛分布于隧道的線路結構兩側，拱頂底板，道床或側墻的底部。一般山洞規模小、影響小、處理相對簡單，從而降低工程的進度和質量。因此，大部分150-75砂漿紅寶石溶洞被反吹；弧形拱頂加上1.0RTL厚片保護砂漿；纖維層下面的溶洞由Bram梁支撐；墻下面的溶洞由橫梁支撐，或者兩次更換。同時，列舉了三種特殊的跳洞處理方法。

該組合是根據洞穴的形態特征和地質條件確定的，洞口線右側設擋泥墻，后端清空，若洞穴寬2.5m，高2.5m；則右端以2.5m砂漿柱支撐頂面，上接32M橫梁交叉。由于洞室兩端巖溶性較強，不宜作為受水部位；梁澆筑時間長，影響設計，故不設梁寬。采用地基易減薄掛膜技術，有利于圍巖加固，襯砌與基床分離，有利于路基基床沉降。對于溶洞的具體處理措施如下：挖取溶洞頂板，清除施工期間藥筒的填充物和放射性殘渣，按填石要求分層填筑，頂面厚度不超過洞底1.0m，可引碎石入洞，澆注50號混凝土。側壁和箭頭：側壁和拱圈使用錨桿。鋼筋吊裝的鋼砼內襯，進行預留沉降作業。

4 復合地質條件下的安全生產管理

在施工過程中，容易遇到特殊巖土工程和不良地質條件，主要有富水圍巖、斷層帶、破碎較差的圍巖、斷層、巖溶、風積砂巖、含水砂層、瓦斯、巖層、擠壓圍巖、巖脹、溶覆層等。面對復雜地質條件的危害，隧道施工應充分解決，根據現場實際位置，避免安全隱患，確保隧道施工質量和效率。

4.1 加強地質勘查工作

加強地質調查，復雜的地質條件對隧道施工有很大的影響。因此，應加強地質調查，全面了解隧道施工質量，對隧道施工地質條件應從以下幾個方面進行檢查：一是施工前對隧道地質條件進行預測，對可能出現的滑坡、軟巖崩塌、巖溶、瓦斯涌出等地質災害進行監測，使用專業測量儀器，保證隧道施工的可行性；二是對巖體結構進行隨時監測，加強地質災害分析，深入隧道，分析預測圍巖狀況，為施工提供合理指導，確保施工安全[3]。

4.2 選擇適當的技術

要根據不同的地質條件，選擇合適的施工工藝，掌握施工效率和背筋質量。一是，在進行超前地質預報工作時，應掌握井壁前部地質條件和地下水情況，并采取有效的防治措施。二是，完善輸送技術，實施地質超前支護，確保施工人員的人身安全；三是，對隧道施工過程進行全面控制，對于地質條件較為敏感的夾層，可采用其他加固方法，如小管、大管組等，提高其強度和承壓能力，提高施工安全性；排水宜采用帶芯土主步板圓形排水，雙線、多線排水宜采用中墻法、橫墻法或雙墻表示法。在碳源斷開后，應加強氣體監測，避免氣體濃度過高對山區巖溶地貌造成的影響，應采取以下措施：按設計要求，對溶洞內的巖溶充填、軟巖進行回填，鋪設加固地基，采取防水層；對溶洞內的邊墻采取適當的支護措施，加強端部，改善水質。對溶洞側壁的處理，可采用錨桿形狀的支護水面，用鋼-混凝土結構加固邊墻，避免邊墻受壓力、應力破壞或變形，確保背筋的安全。抗巖敏感地層的施工應采用灑水軟化圍巖、鉆孔等措施來消除或抑制內部應力，施工中應采取超前加固措施。

4.3 加強技術管理和隧道施工管理

嚴格的技術控制和管理是工程設計中保證工程質量的重要因素，應根據不同圍巖的地質條件，采用先進的地質預測方法，對不同類型的圍巖進行地質速繪、鉆孔、放射等地質設計，根據地質條件和輻射效應，及時調整輻射系統或參數，編制施工組織設計，經專業人員批準后才能實施，如地質條件有變化，拆除方法必須與設計要求相一致，按程序改變降壓方法，修改設計。

4.4 加強安全管理

健全風險防范制度，最有效地規范員工行為，使員工按規定的程序工作，減少事故的發生。其次，要實施施工工程師管理，對典型案例進行安全培訓，以安全操作為主要內容，提高施工人員的安全意識。在開采過程中，每一步都嚴格按照要求進行，清除了山上的不穩定物質，確保山體隧道施工中的安全性。施工方需要在能夠基本了解地質條件，能夠有效地應對突發事件。為了解決這一問題，就必須根據不同的地質條件，制定相應的安全措施，并建立相應的制度，例如在隧道內外設置電子監控設備，對隧道中的施工情況進行實時嚴密監控，一旦出現異常，立即采取防范措施[4]。

4.5 加強施工過程的安全管理

強化安全管理，施工質量是保證工程安全的重要前提，必須不斷加強建筑安全生產管理。設立紅外報警，建立風險預警系統；發現安全隱患后，報警者迅速了解情況并制定解決方案。此外，要提高施工機械的安全性，如有損壞或故障，要及時通知機械設備；設備的維護和正常運行是施工人員正確操作的前提，尤其是在地質條件復雜的情況下，施工過程中要保證相關科技設備的安全。利用先進的計算機設備對連接接收到的可信度信息進行大數據分析，注意保證數據在正常范圍內，建設高海拔隧道還需要專業設備，因此要保證隧道的保溫，以保證隧道的正常運行。

5 結束語

隧道工程的質量與安全是保障人們生命安全的重要保障，也是中國交通發展的推動力。在對于地質條件復雜的隧道工程，應充分考慮地質條件的復雜程度、進行具體地質分析及施工工藝的改進。此外保證隧洞安全管理工作的開展是維系隧洞安全施工的基礎，為此，必須采取充分的防范措施，加強監督管理，不斷提高施工質量，確保隧道安全運行。

[1]王鑫.復雜地質條件下隧道施工技術與安全管理[J].全文版:工程技術,2016,000(005):P.312-312.

[2]孫鵬祥.復雜地質環境下隧道施工技術[J].建筑工程技術與設計,2018,000(032):319.

[3]夏正洋.復雜地質條件下公路隧道建設安全保障技術分析[J].中文科技期刊數據庫(全文版)自然科學,2016(8):00180-00180.

[4]張陽.復雜地質條件下隧道施工安全管理分析[J].磚瓦世界,2019,000(002):98.

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