徐天檄

摘要： 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在很大程度上得益于發(fā)達(dá)的交通系統(tǒng)。隨著中國(guó)交通網(wǎng)的發(fā)散性鋪設(shè)，連接各個(gè)地區(qū)，縮短了中國(guó)各個(gè)地區(qū)之間距離，也促進(jìn)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。其中，在山區(qū)、惡劣氣候的地區(qū)，隧道的應(yīng)用縮短了行車路程，同時(shí)也增加了行車的安全性。但是在隧道施工的過(guò)程中，通常會(huì)碰到高低溫、軟土、云母片巖等復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，阻礙道路的施工。本文以某高速公路路段的隧道施工為例，探究復(fù)雜地質(zhì)條件下對(duì)施工技術(shù)的綜合應(yīng)用，為當(dāng)前的道路施工提供借鑒。

Abstract： Economic development has benefited from developed transport systems to a large extent. With the divergent laying of China's transport network， the various regions are connected， shortening the distance between China's various regions， and also promoting the development of China's economy. Among them， in the mountains and bad weather areas， the application of tunnels shortens the journey distance， and also increases the safety of traffic. However， in the construction process of tunnel， high and low temperature， soft soil， mica schist and other complex geological environment are usually encountered， which hinders the construction of highway. In this paper， the tunnel construction of a expressway section is taken as an example， the comprehensive application of construction technology under the complex geological conditions is explored to provide reference for the current highway construction.

關(guān)鍵詞： 復(fù)雜地質(zhì)；隧道；公路；施工技術(shù)

Key words： complex geology；tunnel；highway；construction technology

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）01-0169-02

0 引言

在山區(qū)、氣候復(fù)雜的地區(qū)，為縮短距離、提高行車安全性，通常采用挖掘隧道的方式修建鐵路、公路[1-2]。隧道的出現(xiàn)，提高了復(fù)雜地區(qū)的道路施工水平，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了中國(guó)交通網(wǎng)的全面鋪設(shè)。但是在大多數(shù)時(shí)候，施工的過(guò)程中并非一帆風(fēng)順，施工單位通常會(huì)碰上軟路基、凍土、云母片巖等復(fù)雜的地質(zhì)條件，給工程施工增加難度。因此，為應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)給工程帶來(lái)的挑戰(zhàn)，在實(shí)施的過(guò)程中需要采用綜合施工技術(shù)克服困難，在保證質(zhì)量的情況下如期完成工程。

1 工程狀況介紹

要致富先修路，當(dāng)前鐵路、公路建設(shè)工作在神州大地如火如荼地進(jìn)行著。其中，某高速公路工程的實(shí)施，帶動(dòng)了地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而該路段也是當(dāng)前國(guó)家規(guī)劃的重點(diǎn)干線公路。其中，某隧道是該工程中的重點(diǎn)隧道工程，也是復(fù)雜地質(zhì)較為明顯的施工段。該隧道為分離式隧道，其中，左洞長(zhǎng)1750m、右洞1765m。該隧道位于低山丘陵地貌、地表的起伏較大，再加上瓦斯、富水、粉砂巖等不安全因素的存在，大大增加了施工的難度。為順利、安全地完成施工，施工時(shí)采取了一系列的施工技術(shù)，克服了由于復(fù)雜地質(zhì)條件給施工帶來(lái)的重重阻礙，實(shí)現(xiàn)了主干道高速公路順利通車，促進(jìn)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 綜合施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)

由于地質(zhì)的復(fù)雜性，準(zhǔn)確的施工參數(shù)是工程安全性的重要保障，因此，獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)情況對(duì)于規(guī)劃施工、控制施工質(zhì)量而言尤為重要。在進(jìn)行施工前，施工對(duì)采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)對(duì)該隧道施工段的地質(zhì)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。主要的監(jiān)測(cè)工具有紅外線探水、地質(zhì)雷達(dá)、TGP、地質(zhì)鉆機(jī)等探測(cè)工具，其中，紅外線探水與地質(zhì)雷達(dá)主要應(yīng)用在隧道洞口段IV、V級(jí)圍巖的監(jiān)測(cè)工作中，TGP與紅外線相輔應(yīng)用在監(jiān)測(cè)隧道中段的工作中，而地質(zhì)鉆機(jī)與紅外線探水則用于在富水隧道的監(jiān)測(cè)工作。此外，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中注意臨兆預(yù)報(bào)預(yù)警，當(dāng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)塌方、瓦斯、巖石破碎帶等情況時(shí)及時(shí)作出臨兆預(yù)報(bào)，規(guī)避并降低施工意外帶來(lái)的損失。在開(kāi)挖并支護(hù)隧道后24h，仍需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、收集，該隧道上下斷面的數(shù)據(jù)采集工本工程使用水平收斂?jī)x來(lái)完成。本階段數(shù)據(jù)收集采用隧道收斂計(jì)，監(jiān)測(cè)方法則使用水平基線監(jiān)測(cè)方法，而拱頂沉降則使用水準(zhǔn)尺、水準(zhǔn)儀、鋼尺進(jìn)行測(cè)量，獲取各個(gè)施工階段的數(shù)據(jù)參數(shù)。在隧道初噴后的24h內(nèi)，將帶掛鉤的測(cè)柱埋設(shè)入隧道拱頂部，使用水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺、水準(zhǔn)抄平法進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3]。在監(jiān)測(cè)頻率的控制上，均使用地質(zhì)雷達(dá)，根據(jù)不同地質(zhì)條件、不同距離進(jìn)行探測(cè)，但是本工程的考慮搭接圍巖的長(zhǎng)度均為5m。其中，洞口段、V級(jí)圍巖部分每30m監(jiān)測(cè)一次，富水洞段每20m測(cè)一次。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的應(yīng)用完善了當(dāng)前的道路施工預(yù)報(bào)制度，極大地提高了施工的安全性與科學(xué)性。

2.2 富水帶施工技術(shù)

富水帶的存在是阻礙該隧道施工的一個(gè)不可忽視的客觀存在。在施工的過(guò)程中，施工隊(duì)需要進(jìn)行滲水處理，提高隧道的安全性，在施工的過(guò)程中，該隧道隧道存在滴水、滲水的情況，情況雖然并不嚴(yán)重，但是考慮到可能易引發(fā)的后續(xù)影響，如粉砂巖軟化、塌方等情況的出現(xiàn)需要采用相應(yīng)的處理手段。因此，在富水段隧道完成開(kāi)挖作業(yè)后，施工人員采取圍巖封閉方式，在很大程度上延緩了巖石風(fēng)化的速度。主要的操作方式是使用4～6cm的噴射砼、錨桿以及掛網(wǎng)進(jìn)行隧道洞的支護(hù)，在此基礎(chǔ)上增加對(duì)圍巖的觀測(cè)力度并根據(jù)觀測(cè)情況進(jìn)行第二次的混凝土施工[4]。此外，在進(jìn)行圍巖密封式處理的同時(shí)也著手處理水流。在本次施工中出現(xiàn)明顯的水流現(xiàn)象，因此在散狀水流區(qū)域使用防水板進(jìn)行集中引水并使用HPDE管集中將其排出隧道；在集中水流區(qū)域則連接排水管設(shè)置一根Ω型彈簧排水管在出水點(diǎn)，將多余的水通過(guò)排水系統(tǒng)排出隧道之外。通過(guò)富水處理，本次施工并未出現(xiàn)嚴(yán)重的塌方狀況，均在可控制范圍內(nèi)，不影響施工進(jìn)程。endprint

2.3 隧道變形控制技術(shù)

鑒于該隧道地段存在著粉質(zhì)砂巖與炭質(zhì)泥巖，容易出現(xiàn)軟化的情況，塌方的幾率較大。為提高隧道的承載能力，需要采取一定技術(shù)提高隧道抗變形、抗塌方的能力。通過(guò)前期的監(jiān)測(cè)，判斷出塌方趨勢(shì)明顯的地段，如隧道水平收斂超過(guò)2mm/d時(shí)，或者已經(jīng)出現(xiàn)變形時(shí)，施工人員及時(shí)進(jìn)行化學(xué)藥卷錨桿并在此基礎(chǔ)上掛上鋼筋網(wǎng)，再補(bǔ)噴上適量的混凝土，使該地段的隧道變形受限，阻止進(jìn)一步的塌方、變形。同時(shí)，進(jìn)行收斂觀測(cè)，每天觀測(cè)次數(shù)在3次以上。對(duì)于巖體順層滑動(dòng)或者V形塌方情況的出現(xiàn)，則將化學(xué)藥卷錨桿增打在四周隧道壁面上，根據(jù)塌方的范圍掛上鋼筋網(wǎng)并焊接錨桿焊，最后噴射砼進(jìn)行支護(hù)。對(duì)于未出現(xiàn)塌方、變形的工段也需要采取一定的預(yù)防措施，在總結(jié)塌方、變形工段發(fā)生的原因之后，施工團(tuán)隊(duì)制定預(yù)防方案。在爆破、鉆孔環(huán)節(jié)，在邊墻部位使用長(zhǎng)度為4.5m左右的化學(xué)藥卷錨桿；同時(shí)，根據(jù)爆破的威力，增加減震孔數(shù)量并采取隔孔裝藥的方式。通過(guò)有效的預(yù)防措施，在控制、預(yù)防隧道變形、塌方工作中取得了良好的效果。

2.4 粉砂巖及巖質(zhì)泥巖處理技術(shù)

針對(duì)于粉砂巖、泥巖等特殊但是又普遍存在的情況，該工程也采取了一系列的應(yīng)對(duì)措施。在無(wú)水洞段采取光面爆破的方式，同時(shí)為了保證安全性、爆破效果的統(tǒng)一，控制相關(guān)技術(shù)參數(shù)。主要如下：45cm以下光爆眼間距，1～1.2倍的周邊眼間距，開(kāi)挖間距控制在2m以內(nèi)；裝藥時(shí)采取間隔不連續(xù)的方式，爆破使用毫秒雷管。在富水帶工段的施工，在施工前施工段根據(jù)最大涌水量進(jìn)行超前的規(guī)劃，并制作量水堰對(duì)該工段的水量進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在富水帶軟弱圍巖區(qū)域，采取常規(guī)雙液帷幕注漿的同時(shí)區(qū)別對(duì)待強(qiáng)度不同的圍巖地段。如較軟的圍巖則采取臺(tái)階法的開(kāi)挖方式，同時(shí)結(jié)合機(jī)械開(kāi)挖方式，在爆破時(shí)也相應(yīng)地進(jìn)行弱震淺孔爆破，從而將爆破帶來(lái)的危險(xiǎn)性將至最低。此外，進(jìn)行雙液注漿的時(shí)候嚴(yán)格控制壓漿時(shí)間，初凝時(shí)間在5分鐘以內(nèi)，終壓在3分鐘以內(nèi)；如隧道涌水則減少壓漿時(shí)間，初凝時(shí)間在3分鐘以內(nèi)，終壓則控制在2分鐘以內(nèi)。隧道支護(hù)結(jié)束后且隧道圍巖狀態(tài)穩(wěn)定后，采用仰拱結(jié)合二次鋼筋混凝土襯砌的施工方式，進(jìn)一步降低隧道關(guān)門(mén)等不良施工事故的發(fā)生率。上述處理技術(shù)對(duì)于富水帶工段隧道施工而言具有較高的應(yīng)用價(jià)值，具有較高的推廣潛力。

2.5 隧道瓦斯控制技術(shù)

2.5.1 防爆系統(tǒng)的設(shè)置

在隧道開(kāi)挖的過(guò)程中，瓦斯的存在不僅威脅著工程的安全性，對(duì)于施工人員的生命安全而言也是一個(gè)巨大的威脅。為降低瓦斯爆炸的可能性，將危險(xiǎn)扼殺在搖籃里，通風(fēng)降低瓦斯?jié)舛仁且环N最為有效的措施。本項(xiàng)目施工的通風(fēng)系統(tǒng)中，設(shè)置自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)兩種方式。其中，自然通風(fēng)則通過(guò)開(kāi)挖進(jìn)行，可將風(fēng)筒將瓦斯引至距離工作面至少20m的坑道中。在瓦斯含量較大的地段則可在煤層設(shè)置多個(gè)排放孔并形成卸壓帶，將瓦斯氣體引流至煤層的深部，避免溢出。此外，還可在隧道中設(shè)置主扇與局扇兩個(gè)部分，給予24小時(shí)的連續(xù)通風(fēng)。其中，主扇主要的作用是進(jìn)行全工段的通風(fēng)處理，而局扇則是側(cè)重于某一工段隧道的通風(fēng)。此外，在瓦斯環(huán)境中，設(shè)備起火花、發(fā)熱等都會(huì)引起瓦斯爆炸，因此，提高設(shè)備在瓦斯環(huán)境中的安全運(yùn)行性能尤為關(guān)鍵。在本工程中，主要是通過(guò)改裝機(jī)械的性能使其達(dá)到瓦斯防爆的作用。通常通過(guò)改裝挖掘機(jī)、輸送泵、自卸汽車、攪拌機(jī)等設(shè)備的方式降低危險(xiǎn)性，使其工況符合瓦斯?fàn)顟B(tài)下安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。配套的通風(fēng)防爆系統(tǒng)也需要同時(shí)建立起來(lái)，在供配電系統(tǒng)設(shè)置方面，主張通過(guò)降低設(shè)備自爆的方式降低瓦斯爆炸率。本工程的動(dòng)力源為電力，隧道施工環(huán)境較為復(fù)雜，停電情況較為常見(jiàn)，因此容易引發(fā)防爆系統(tǒng)的崩潰等帶來(lái)的一系列的不良影響。為保障瓦斯工況下防爆系統(tǒng)的正常運(yùn)行，本工程將容量為250kW的柴油發(fā)電機(jī)建在瓦斯工況的出口處作為備用電站。當(dāng)出現(xiàn)用電故障時(shí)，電站可在10min內(nèi)進(jìn)行繼續(xù)供電，保證主扇、局扇以及瓦斯抽放泵站防爆系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.5.2 建立瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

防瓦斯爆炸是一項(xiàng)重要的工作。為提高瓦斯爆炸的防范能力，對(duì)于瓦斯爆破的控制需要結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析各個(gè)工段的瓦斯存在的可能性及濃度等，同時(shí)對(duì)于整個(gè)隧道施工而言具有積極的指導(dǎo)意義。在進(jìn)入煤氣層前，根據(jù)鉆孔取芯收集的氣體分析其成分、壓力、濃度等信息，進(jìn)而確定煤層的位置、形狀、厚度及估計(jì)溢出的瓦斯含量。此外，為實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，需要使用瓦斯監(jiān)測(cè)儀建立起與之相適應(yīng)的瓦斯監(jiān)測(cè)體系。為保證工作的嚴(yán)謹(jǐn)性，除了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之外，本次工程還使用攜帶式甲烷檢測(cè)器對(duì)隧道內(nèi)的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)，超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及進(jìn)行警報(bào)并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)一步提高安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

復(fù)雜的地質(zhì)條件給隧道施工帶來(lái)了更為嚴(yán)峻的考驗(yàn)，同時(shí)也要求施工隊(duì)以高超的施工水平應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，施工人員需要對(duì)可能出現(xiàn)的不良施工情況進(jìn)行分析，并且采取相應(yīng)的技術(shù)一一規(guī)避不良情況帶來(lái)的后果。隨著中國(guó)交通網(wǎng)路建設(shè)工作的開(kāi)展，施工人員面對(duì)的施工環(huán)境也更加復(fù)雜，因此，也提醒著施工人員、施工企業(yè)需要加強(qiáng)自身的施工水平，為道路施工行業(yè)的發(fā)展、中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展添磚加瓦。

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