韋庭昌

(廣西長長路橋建設(shè)有限公司，廣西 南寧 530003)

隨著我國隧道工程領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，每年都有很多隧道順利竣工并通車，這其中不乏一些高標(biāo)準(zhǔn)、高技術(shù)含量的隧道工程，如高海拔凍土地區(qū)的隧道施工、喀斯特巖溶地質(zhì)條件下的隧道施工等，部分隧道施工技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位。近年來，連拱隧道的施工技術(shù)逐漸成為巖土道橋?qū)I(yè)所研究的重點(diǎn)課題，這是因?yàn)檫B拱隧道在具體施工過程中有著復(fù)雜的施工技術(shù)和較高的施工標(biāo)準(zhǔn)。而且連拱隧道具有抗震能力強(qiáng)、使用壽命長等特點(diǎn)，作為連拱隧道中比較有代表性的隧道結(jié)構(gòu)，雙連拱隧道的施工技術(shù)具有一定的研究價(jià)值，這是因?yàn)殡p連拱隧道在連拱隧道中具有施工通用性及技術(shù)的可移植性。本文以雙連拱隧道為例，詳細(xì)分析了此類隧道在施工過程中的常見問題，在歸納了雙連拱隧道的主要施工技術(shù)之后，對施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行深入研究，并提出了具體的風(fēng)險(xiǎn)控制策略[1]。

1 雙連拱隧道施工常見問題

1.1 隧道施工裂縫

隧道在施工過程中所產(chǎn)生的裂縫比較常見，其原因主要有以下幾種：由于外部荷載而引起的裂縫、由隧道巖體的結(jié)構(gòu)應(yīng)力而引起的裂縫以及由于溫濕度、收縮膨脹而引起的裂縫和由于隧道巖體各處的不均衡沉降所引起的裂縫。這其中尤以巖體形變而引起的裂縫最為常見，研究發(fā)現(xiàn)，由于巖體形變而引發(fā)的裂縫占所有種類裂縫的70%以上[2]。常見的隧道施工裂縫如圖1所示。

圖1 隧道施工常見裂縫示例圖

1.2 隧道結(jié)構(gòu)失穩(wěn)

雙連拱隧道在施工過程中，常常因圍巖結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力與各導(dǎo)洞施工的壓應(yīng)力之間的差異性而使隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性減弱，而隧道底部基巖的載荷能力與巖體開挖步驟有直接關(guān)系，雙連拱隧道的結(jié)構(gòu)決定了其在施工過程中對周圍巖體以及施工技術(shù)具有特定要求。另一方面重要的因素是施工人員將一般的隧道施工方案直接應(yīng)用到雙連拱隧道的施工中，并沒有具體考慮到雙連拱隧道的工程實(shí)際以及預(yù)期要達(dá)到的施工標(biāo)準(zhǔn)，因此，隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性通常不達(dá)標(biāo)[3]。

1.3 圍巖破壞嚴(yán)重

圍巖的載荷能力直接決定了隧道的穩(wěn)定性。通常來講，圍巖與基巖的結(jié)構(gòu)和成分大體相同，但在個(gè)別情況中，在同一隧道的現(xiàn)場施工條件下，圍巖和基巖的成分和結(jié)構(gòu)特性卻不盡相同，這使得施工人員在對圍巖的施工中，將基巖與圍巖的施工方法相混淆，致使圍巖破損嚴(yán)重，給施工帶來了極大的安全隱患。在基于雙連拱隧道的圍巖施工前，應(yīng)對施工現(xiàn)場圍巖、基巖部分進(jìn)行詳細(xì)和權(quán)威的勘探，在充分獲取真實(shí)的工程數(shù)據(jù)后，方可進(jìn)行施工[4]。

2 雙連拱隧道主要施工技術(shù)分析

2.1 施工數(shù)值監(jiān)測技術(shù)

因?yàn)殡p連拱隧道施工技術(shù)的復(fù)雜性，所以在施工過程中對施工數(shù)值的監(jiān)測顯得尤為必要，數(shù)值監(jiān)測技術(shù)是近年來伴隨各類基礎(chǔ)工程的研究而發(fā)展起來的一項(xiàng)工程類控制技術(shù)，旨在施工過程中對各階段進(jìn)程進(jìn)行有效監(jiān)測，通過先進(jìn)的施工數(shù)值監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)的分析和計(jì)算，來獲取實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的施工數(shù)據(jù)；通過后臺(tái)調(diào)用類似工程的歷史數(shù)據(jù)來合理評估施工方案的可行性，并自動(dòng)生成危險(xiǎn)點(diǎn)分析以及風(fēng)險(xiǎn)控制策略報(bào)表，為后續(xù)工程的部署和改進(jìn)提供決策支持[5，6]。雙連拱隧道施工數(shù)值監(jiān)測系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖2 雙連拱隧道施工數(shù)值監(jiān)測系統(tǒng)流程圖

2.2 施工形變預(yù)報(bào)技術(shù)

統(tǒng)計(jì)表明，多數(shù)隧道的施工事故或危險(xiǎn)隱患均是因?yàn)闆]有得到及時(shí)的預(yù)報(bào)，即無法做到有效的預(yù)警而引起，因此，良好的預(yù)報(bào)技術(shù)對于連拱隧道在施工過程中事故的降低具有重要意義。形變預(yù)報(bào)技術(shù)又稱為形變預(yù)警技術(shù)，是當(dāng)今雙連拱隧道施工中比較前沿的事故預(yù)警技術(shù)，屬安全控制技術(shù)范疇，大多應(yīng)用了傳感測量、遙感預(yù)警以及大數(shù)據(jù)等核心技術(shù)，或?qū)⑸鲜黾夹g(shù)有效地對接與融合，實(shí)現(xiàn)雙連拱隧道施工過程中各類巖體形變的有效預(yù)報(bào)，將施工風(fēng)險(xiǎn)降至最低[7，8]。

2.3 穩(wěn)定性控制技術(shù)

在各類隧道的施工過程中，都會(huì)在不同程度上產(chǎn)生穩(wěn)定性的問題。以雙連拱隧道施工為例，在導(dǎo)洞開挖過程中，如果不及時(shí)采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施，將對隧道周圍巖體穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。在雙連拱隧道施工的穩(wěn)定性控制方面，當(dāng)前較為常用的措施有：基于Matlab的施工穩(wěn)定性評估系統(tǒng)、基于FLAC的施工穩(wěn)定性綜合評價(jià)系統(tǒng)以及基于可視化結(jié)構(gòu)的施工穩(wěn)定性事前預(yù)警系統(tǒng)。其中基于Matlab的施工穩(wěn)定性評估系統(tǒng)因其具有良好的三維建模特性，在實(shí)際的施工過程中應(yīng)用比較廣泛。

3 雙連拱隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制措施

為確保雙連拱隧道在施工過程中的安全性和穩(wěn)定性，將施工風(fēng)險(xiǎn)降到最低，有必要采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。風(fēng)險(xiǎn)控制的一般程序?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評估和綜合控制。

3.1 隧道施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

此階段對于隧道在施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)控制具有最基礎(chǔ)性的作用，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過程即根據(jù)施工前的一些工程數(shù)據(jù)、參數(shù)來對施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，這類工程數(shù)據(jù)一般包括巖體震動(dòng)指數(shù)、地下水處理指標(biāo)以及圍巖軟弱程度等。通過對這些參數(shù)的有效分析，能夠篩選出有可能造成施工風(fēng)險(xiǎn)的因素，進(jìn)而采取必要措施對這些因素進(jìn)行規(guī)避或減弱[9]。

3.2 隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評估

對于已識(shí)別出的可能影響施工穩(wěn)定性及安全性的施工風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)對其影響程度和波及范圍進(jìn)行評估，并生成具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的評估報(bào)告。在當(dāng)前歐美等發(fā)達(dá)國家的隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評估領(lǐng)域，這類數(shù)據(jù)的獲取通常利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)平臺(tái)來完成，也可從以往的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來獲取，對于隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)評估工作，國外起步較早，通過不斷探索和技術(shù)積累已取得顯著效果。

3.3 施工風(fēng)險(xiǎn)綜合控制

施工風(fēng)險(xiǎn)綜合控制是將上述措施進(jìn)行有效整合而形成的一種綜合性風(fēng)險(xiǎn)管控，涵蓋了施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評估等各個(gè)方面，能夠比較系統(tǒng)地對施工過程中的危險(xiǎn)因素和影響范圍作出準(zhǔn)確的估計(jì)，從一些與連拱隧道施工風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的文獻(xiàn)來看，國內(nèi)目前已有類似的風(fēng)險(xiǎn)綜合控制系統(tǒng)，如基于連拱隧道的施工風(fēng)險(xiǎn)綜合評估系統(tǒng)、基于多路徑的連拱隧道施工實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)系統(tǒng)等，均能通過現(xiàn)場的施工數(shù)據(jù)來對整體施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，并及時(shí)采取應(yīng)對措施[10]。施工過程中的作業(yè)內(nèi)容及風(fēng)險(xiǎn)控制措施如表1所示。

表1 施工過程中的作業(yè)內(nèi)容及風(fēng)險(xiǎn)控制措施表

4 結(jié)語

雙連拱隧道的施工技術(shù)一直以來都是業(yè)內(nèi)所研究的重點(diǎn)內(nèi)容，本文通過對此類型隧道施工技術(shù)的深入研究，詳細(xì)分析了在施工過程中的常見問題及應(yīng)對策略，對于雙連拱隧道在施工過程中容易產(chǎn)生事故的風(fēng)險(xiǎn)因素，本文作了深入討論，并提出了有效的風(fēng)險(xiǎn)控制策略。值得注意的問題是，有關(guān)雙連拱隧道在施工過程中人員技能及設(shè)備使用方面所存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，本文未作討論，這方面的問題將在今后的工作中做深入研究。本文內(nèi)容僅作為雙連拱隧道施工技術(shù)方面的理論研究，具體的工程應(yīng)用效果有待于實(shí)際的施工工程中進(jìn)一步驗(yàn)證。

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