復雜地質條件下公路隧道施工技術應用分析

摘 要：公路隧道工程具有較高技術含量與施工復雜性，因此需對地質、地形等因素做出綜合考慮，讓施工質量、安全性得到有效保證。施工中需關注地質勘察結果，并對現場情況進行重點關注，選用合適的施工技術推進施工作業并有序開展。本文以騰瀘隧道為主要案例，針對復雜地質條件下的隧道施工要點展開分析，以此促進公路隧道施工質量提升。

關鍵詞：復雜地質條件 公路 隧道施工 應用

0 引言

所謂復雜地質條件，就是指地下工程在進行開挖之后，圍巖原有力的平衡狀態受施工的影響而遭到破壞，并在地下水的作用下產生膨脹、滑坍、過度變形的地質現象。復雜地質條件會對隧道公路施工造成不利影響，多表現為施工經費的增加、工期的延長，嚴重時甚至會造成工程損毀使工程難以繼續進行，所以必須通過相應的技術手段予以避免和消除。在經濟不斷發展、城市化進程加快的影響下，公路隧道的建設成為現代交通基礎設施的重點內容。特別是在建設規模和技術要求的不斷提升下，復雜的地質條件對公路隧道工程的穩定性和施工進度提出嚴峻挑戰。現階段不同地質條件的隧道施工技術正在不斷更新并完善，有效提升了隧道的建設效率和安全性，以促進地方經濟發展與進步。

1 工程概況

騰越隧道SG-2標段位于瀘水側，建筑限界凈寬11m，凈高5m，埋深約1400m。該標段位置為保山市隆陽鎮潞江鎮百花嶺村旱龍寨右側，線路全長10.79km。標段處于橫斷山脈滇西縱谷南端，地形地貌為深切割高中山峽谷，地面為崎嶇破碎表現，地形坡度處于較陡狀態，該地貌的形成與構造侵蝕、剝蝕作用有關，使得山脈走向和河流分布都呈現出一定特征。隧道穿越高黎貢山山脈，包括4個斷層帶、1個向斜核心以及巖性接觸帶、洞身與斷層帶多次相交，地質條件和水文地質條件均顯示出明顯復雜性，主要面臨的不良地質有斷層破碎帶、軟巖大變形、巖爆、涌（突）水、高地熱等，需實施大型機械化配套鉆爆施工，具有施工距離較長、穩定性較差的特點，如何穿越斷層破碎帶成為本次施工重難點[1]。

2 復雜地質條件公路隧道施工原則和特點

2.1 原則

基礎設施建設的發展對社會進步非常重要，但復雜的地質條件、多樣的地形情況均會給施工帶來較大挑戰，特別是隧道施工。因為隧道施工經常需要穿越地質復雜區域，對施工技術提出較高的要求，因此需遵循以下施工原則：首先，要對巖層穩定性進行關注。實際施工前，需對地質構造、巖性、地層、地下水情況等展開全面且詳細的地質勘察、評價，為選擇合理的施工技術提供數據依據，以免受到潛在風險影響。其次，要以勘察結果為依據，為施工現場容易出現的地質問題制定相應安全預案，避免因巖層穩定性問題造成不良影響。然后，要嚴格按照設計圖紙、施工方案以及技術規范等進行施工，保障工程質量和安全符合標準要求，同時還要根據施工過程中的實時情況和問題，及時采取相應措施做好問題響應，避免復雜地質環境帶來施工問題[2]。最后，要對開挖方式進行靈活選擇。復雜地質條件對隧道施工提出較高要求，需對隧道開挖方案進行重點審慎和關注，著重分析施工難度、安全性及可行性，結合工程實際情況制定靈活的開挖施工策略，一般可以選擇先進的地質勘察技術、隧道開挖設備對復雜地質條件進行有效應對，并利用先進的監測技術和數據分析手段做好地質變化的實時監測，及時發現和應對地質災害風險，避免因開挖給周圍地質和環境造成不良影響。

2.2 特點

其一，地質條件多變。復雜地質環境下的隧道施工面臨的主要問題是地質條件多變。地質構造不規整、地下水潛流、圍巖破碎等問題給隧道施工帶來了極大的挑戰。其二，施工難度大。由于地質條件的多變性，復雜地質環境下的隧道施工難度大。隧道工程需要克服地質災害、地下水涌泉、巖溶塌陷等多種自然災害的影響，施工難度較大。其三，安全風險高。復雜地質環境下的隧道施工存在較高的安全風險。地質條件的多變性導致了隧道施工中發生人員傷亡、設備損壞等安全事故的可能性較大。

3 復雜地質條件下公路隧道施工技術要點——以騰瀘隧道為例

3.1 暗洞進洞施工

暗洞施工需以“早進晚出”為原則，讓邊仰坡開挖量得到盡可能減少，為洞口安全提供一定保證。具體來說，需在進洞施工前結合設計需求做好套拱混凝土和超前大管棚相關施工，然后在開挖施工時著重關注“上下臺階”法，讓施工的安全性、穩定性得到保證。同時，對洞口段進行開挖時，需對洞頂與洞壁面的距離進行控制，讓其處于10m之內，避免受到巖層崩塌的影響。待洞口段開挖至30-50m后，以圍巖情況和監測數據作為依據，開展二次襯砌施工，讓洞口段結構安全得到保證[3]。

3.2 洞口及明洞施工

開展洞口施工前，需對邊、仰坡以上的地質情況進行關注，對其上存在的懸石、危石進行及時處理，并在施工中做好動態化監測與防護，以免受到邊坡落石、失穩坍塌等問題的影響。同時，洞口施工宜按照“由上而下”的原則使用人工+挖掘機反鏟配合手段展開挖掘，并在遇到硬巖時選用適合開挖方式對其進行解體處理，然后將其置于裝載機中做好運輸管理。對于邊仰坡部分，一般是按照每層2-3m的高度，從頂部開始逐層開挖，并對其實施分層的錨桿網噴支護，以此促進施工穩定性、安全性提升。明洞基礎施工與洞口施工手段相同，結合設計需求做好地基處理，使用大塊鋼模板構成混凝土外模，以插入式振搗器展開相關振搗操作，讓混凝土均勻性、強度得到有效保證。待混凝土強度達到規定數值，需開展防水層施工。洞門、明洞施工具體如圖1所示。

3.3 超前支護施工

本工程需超前搭接長管棚預注漿超前支護，該施工可對工作面進行有效加固，讓地質條件不穩定導致的事故風險得以降低。同時，超前支護可讓施工按照預定進度開展，避免因地質變化引發施工中斷等問題。首先為管棚施工，主要是以不同級別的圍巖超前支護參數作為依據，針對管棚型號做出合理選擇。其次，要對鉆孔、清孔及驗孔操作進行關注。主要是對各種設備、儀器進行有效利用，對定位、定向孔口及孔軸線進行重點關注，做好初鉆操作，讓鉆進方向得到保證。在清孔過程，需利用鉆桿+鉆頭的方式實現反復掃孔，讓孔徑、孔深與相關要求保持相符，避免受到堵孔問題影響。完成鉆孔操作后，需借助全站儀、斜測儀等工具，對孔深、傾角、外插角進行檢測，待驗孔合格后使用裝載機和管棚鉆機實施管棚安裝。最后，需對注漿施工進行關注。注漿前需做好壓水試驗，并對機械設備的正常與否、管路連接情況進行關注，孔道內應暢通，無水和其他雜物。讓注漿速度、設備應用效率得到有效提升。以洞口大管棚為例，主要是在明暗洞交界位置進行四榀工字鋼支撐的有效架設，并在其上安裝Φ140mm導向鋼管，管口拉絲連接成為整體之后，向其澆筑C20套拱混凝土，厚度可控制在60cm。接著，可對仰坡面噴射15cm的C25混凝土，利用止漿墻預防漿液泄漏問題[4]。同時，要對多功能地質鉆機進行有效利用，由此實現機械頂進。節段間連接需使用絲扣，并且要對管棚與導向管之間的間隙進行堵塞，以免受到漿液冒出的影響。另外，在灌注漿液時，需對注漿機進行積極利用，待排氣孔流出漿液后關閉排氣孔，待注漿量或注漿壓力達到相應設計標準后，穩壓3-5min停止注漿操作。

3.4 洞身開挖施工

騰瀘隧道圍巖為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖，主要是對光面爆破技術進行關注，借此實現震動、噪音的減少與降低，獲得良好的爆破效果。因此，需對工程具體的地質條件、開挖斷面、開挖進尺等因素進行關注，做好爆破設計的編制。接著，要對爆破參數進行仔細檢查和分析，讓其合理性、適應性得到提升。同時，需在爆破后做好效果的檢查、評估，讓爆破方案得到靈活調整，促進其效果提升。最后，還要對爆破技術經濟指標的改善進行關注，達到安全、高效和經濟的開挖目標。

3.5 初期支護施工

要對濕噴工藝進行利用，通過水泥、礦渣或其他材料、水的混合，借助特定設備實施混凝土噴射加固，將其應用在隧道復雜地質條件的施工中，促進圍巖穩定性提升，為后續施工安全提供有效保證。噴射混凝土的拌制主要是對電子計量拌和站進行利用，并使用運輸車對其進行運輸。對混凝土進行噴射前，需借助高壓水按照自上而下的方式實現基巖表面的沖洗，讓巖石表面接近飽和狀態。對于嚴重超挖部分，需借助同級別的噴混凝土做好填平處理，按照自下而上的方式實施小圓周運動。鋼拱架主要是在加工場內加工，并在使用前對其進行試拼處理，讓連接部位的質量得到保證，降低加工誤差發生率。同時，要積極借助機具做好拱架的安裝，讓拱腳的鋼架立在堅固的基座上。完成安裝后于拱腳位置設置兩根鎖腳錨管，讓初期支護下沉的問題得到有效限制，促進結構穩固性提升。接著，要對錨桿施工進行關注。需結合設計需求于初噴面上做好錨桿孔位的精確標記，并以此為據開展鉆孔操作，讓鉆孔和錨桿規格與相關設計要求保持相符狀態。同時，還要對錨桿的布置形式和誤差控制進行重點關注，讓錨桿與巖面或組合狀巖層的節理面保持垂直狀態，使得初期支護的穩固性得到有效保證。完成鋼筋試驗后，需對其實施除銹、除油處理，并于加工廠的作業平臺做好分片制作，并在鋪設過程中做好鋼筋、錨桿、鋼拱的牢固連接，使其長度≥20cm[5]。同時，要以巖面起伏為依據，針對鋼筋進行有效鋪貼，讓混凝土的晃動問題得到一定避免。

3.6 仰拱及填充施工

仰拱部分開挖需依賴機械設備，多由人工輔助開挖。開挖過程中，需對隧道底部和側墻連接處的開挖平順性進行保證，避免受到應力集中問題的影響。開挖中若遇到軟弱圍巖，需實施錨桿等加固措施，讓開挖安全性得到保證。對于軟巖地段，尤其是洞口或洞內存在斷層破碎帶的情形，需結合設計方案做好施工操作。另外，開挖中需注意不可一次開挖范圍過大，避免出現隧道側墻收斂變形過大的問題，讓施工安全得到保證。完成仰拱開挖后，需對初期支護進行關注，先做好混凝土墊層施工后進行仰拱鋼架的安裝，通過噴射混凝土來促進施工強度提升。初期支護施工中，需對混凝土強度、厚度、鋼架質量進行重點關注，并且要對洞內周邊收斂等沉降情況加強監測，讓施工質量和安全得到保證。鋼筋制作、安裝需與設計要求相符，對于預埋于仰拱兩側二襯邊墻部位的鋼筋伸出長度來說，需對二襯環向鋼筋焊接進行重點關注，做好接頭的錯開處理，讓同一截面的鋼筋接頭數＜50%。同時，要對仰拱二襯鋼筋的綁扎進行關注，讓雙層鋼筋層距與層鋼筋間距保持在規范狀態，并且要對鋼筋的間距均勻性進行關注，讓其均與設計要求保持相符。混凝土填充施工需對混凝土配比進行關注，借助模板和機械做好密實搗固操作，并使用泵送澆筑手段促進施工效果提升。另外，需對施工縫和變形縫的防水處理進行關注，讓結構密封性和耐久性得到保證。若存在仰拱超挖問題，可在超挖范圍處于允許狀態時，對襯砌相同強度等級的混凝土進行應用，做好澆筑處理。在超挖范圍處于不允許范圍時，結合設計規范做好回填處理[6]。

3.7 二次襯砌施工

二次襯砌拱墻（鋼筋）混凝土從整平層位置采用模板臺車實施一次整體澆筑，主要是以圍巖地質情況與測量數據作為依據，針對鋼筋數量、混凝土強度等級進行靈活調整，必要時做好二次襯砌。同時，在二次襯砌施工前，需對中線、標高、斷面尺寸和凈空大小做好檢查，讓其與設計要求保持相符。另外，需使用分層分窗對稱澆筑及封頂方法，讓拱頂混凝土的灌注密實度得到保證，促進結構穩定性、安全性提升。

4 結語

綜上所述，公路隧道作為現代交通基礎設施的重要組成，具備連接地區、促進經濟發展的重要使命。而復雜地質條件下開展公路隧道施工，容易面臨諸多挑戰，比如地層不穩定、巖層變化和水文條件復雜等，需采用適當的施工技術做好應對處理，促進施工效率和質量提升。針對復雜地質條件的隧道施工技術進行有效優化，可實現施工中缺陷的優化，讓隧道工程的整體質量得到提升，讓工程建設得到穩步開展。

參考文獻：

[1]程松，張斌麗.復雜地質條件下公路隧道施工技術[J].智能城市，2020（24）：125-126.

[2]吳向東.基于復雜地質條件下公路隧道施工技術的有效性研究[J].工程技術研究，2021，6（1）：61-62.

[3]沙英超.復雜地質條件下公路隧道施工技術應用分析[J].建筑技術開發，2021，48（7）：101-102.

[4]弓明.復雜地質條件下公路隧道施工技術[J].工程技術研究，2020，5（9）：69-70.

[5]惠衡.復雜地質條件下公路隧道施工技術應用分析[J].智能城市應用，2024，7（1）：25-27.

[6]廖加和.現階段復雜地質條件下公路隧道施工技術關鍵點研究[J].黑龍江交通科技，2019，42（4）：174-175.