王思

摘要 公路工程施工常遇到山地、河流等復(fù)雜地形，多通過隧道施工的形式解決山地、河流的穿越問題。隧道施工的質(zhì)量管控是整個(gè)公路工程管理的重中之重，主要因其施工大多在地下或水下進(jìn)行，加之受外界環(huán)境變化、復(fù)雜地形的影響，施工難度頗大。文章結(jié)合某隧道工程案例，首先闡述了隧道工程的施工特點(diǎn)，而后對(duì)常見的不良地質(zhì)問題及對(duì)應(yīng)舉措進(jìn)行了重點(diǎn)剖析，以供類似工程參考與借鑒。

關(guān)鍵詞 隧道工程;不良管控;施工特點(diǎn);對(duì)應(yīng)舉措

中圖分類號(hào) U455.49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0132-03

0 引言

隧道施工多適用于公路工程中山地、河流等復(fù)雜路段，對(duì)于合理利用地下空間、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。隧道工程多在地層下進(jìn)行，施工隱蔽，作業(yè)范圍廣，工程量較大[1]。近幾年隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)地質(zhì)勘探技術(shù)逐漸成熟，但受施工工藝、設(shè)備功能等多變因素的影響，施工過程中對(duì)于地質(zhì)條件的勘測(cè)仍無法達(dá)到精細(xì)掌握的程度[2]。該文結(jié)合工程實(shí)踐的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)隧道施工遇到的地質(zhì)問題進(jìn)行分析，為隧道施工的研究提供一定參考。

1 工程概況

某公路工程隧道施工路段全長(zhǎng)712 m，巖層段的穿透借助鉆爆實(shí)現(xiàn)，回填土段借助機(jī)械開挖并采用大管棚方案，通過小導(dǎo)管注漿，實(shí)現(xiàn)超前支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)。

該隧道地下水多來源于大氣降水補(bǔ)給，地下水位線高于隧洞底板，結(jié)合水層特性劃分標(biāo)準(zhǔn)可知，該處水系發(fā)育一般且水性主要為孔隙水、基巖裂隙水?，F(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，不同的土質(zhì)地段對(duì)應(yīng)不同的開挖方法，例如隧洞K0+600～K0+857地段全長(zhǎng)257 m，主要為人工雜填土構(gòu)成，巖層松垮強(qiáng)度較差，可通過CRD法開挖;K0+857～K1+214 m段全長(zhǎng)357 m，主要由泥質(zhì)砂巖構(gòu)成，巖層穩(wěn)定性較差，可通過臺(tái)階法開挖。

2 隧道施工特點(diǎn)

（1）地質(zhì)勘測(cè)多變性：隧道工程多在地層下施工作業(yè)，施工前須借助設(shè)備對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行勘測(cè)，受勘測(cè)技術(shù)、設(shè)備操作、施工工藝不穩(wěn)定的影響，無法完全捕捉到局部的地質(zhì)變化情況[3]。

（2）施工作業(yè)擾動(dòng)性：巖體爆破是隧道施工常見的作業(yè)工序，通常會(huì)借助鉆孔機(jī)、劈裂機(jī)等機(jī)械設(shè)備對(duì)山體施加作用力，因施工環(huán)境的復(fù)雜性、地質(zhì)情況的多變性，山體開挖過程中極易出現(xiàn)涌水、突水、坍塌等不良災(zāi)害。因此要密切關(guān)注施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)情況，及時(shí)調(diào)整技術(shù)措施以應(yīng)對(duì)施工作業(yè)擾動(dòng)帶來的變化。

（3）現(xiàn)場(chǎng)施工隱蔽性：隧道施工現(xiàn)場(chǎng)地形復(fù)雜，施工作業(yè)多集中在地下且工程量較大，巖體穿透作業(yè)存在諸多未知性變化，過程中的質(zhì)量檢測(cè)面臨著很大挑戰(zhàn)。

3 隧道常見不良地質(zhì)情況施工措施

3.1 淺埋地段

淺埋地段位于隧道進(jìn)出口處，該地段地質(zhì)松散脆弱，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常出現(xiàn)坍塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，多通過以下舉措進(jìn)行有效預(yù)防：

（1）加強(qiáng)施工支護(hù)。在易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵點(diǎn)位添加防護(hù)結(jié)構(gòu)，通過穩(wěn)固的支撐，降低巖體開挖過程中鉆爆等工序?qū)Φ刭|(zhì)的破壞。

（2）預(yù)防天然水害。隧道進(jìn)出口處地形復(fù)雜，洞口斷層處常受到天然水害的侵蝕，要密切關(guān)注地下水、地表水的流向，并積極采取截水、引流等有效措施[4]。

（3）保護(hù)開挖斷面。對(duì)開挖斷面的防護(hù)要引起足夠的重視，可通過洞口頂部弧形開挖，保留洞口頂部起支撐作用核心土層的形式，縮小開挖斷面的暴露區(qū)域。

（4）掩護(hù)開挖洞口。隧道進(jìn)出口是各施工工序的必經(jīng)之處，可通過管棚法，有效規(guī)避仰拱隆起工況的發(fā)生。

3.2 塌方處理

3.2.1 預(yù)防塌方施工措施

（1）地質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。通過對(duì)地質(zhì)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，掌握地質(zhì)情況的變化趨勢(shì)，可以有效預(yù)防隧道坍塌災(zāi)害的影響。

（2）六項(xiàng)工藝原則。隧道施工遵循先排水、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快襯砌、勤勘測(cè)六項(xiàng)工藝原則。

（3）快速反應(yīng)機(jī)制。通過對(duì)地質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、變化趨勢(shì)的分析，密切關(guān)注隧道開挖過程中巖土的作用力狀態(tài)，建立快速反應(yīng)機(jī)制，一旦出現(xiàn)違規(guī)狀況立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

3.2.2 處理塌方的方法及步驟

（1）事故現(xiàn)場(chǎng)查找原因，并提供對(duì)應(yīng)措施。

（2）若塌方程度判定為一般性，對(duì)塌方區(qū)域?qū)嵤┘庸蘙5]。

（3）對(duì)于嚴(yán)重塌方甚至是冒頂?shù)那闆r，對(duì)塌方區(qū)域地表陷坑實(shí)施加固;若同時(shí)存在天然水災(zāi)害，則須先處理水害。

（4）塌方處理要將安全第一作為首要原則，配備科學(xué)專業(yè)的設(shè)備、人力資源，為現(xiàn)場(chǎng)施工安全保駕護(hù)航。

3.2.3 塌方處理方法

錨噴法適用于一般性塌方，施工工藝如下：

（1）借助鋼管導(dǎo)出巖內(nèi)積水，表層加噴早強(qiáng)混凝土，強(qiáng)化塌體面層。

（2）塌體頂部嵌入錨桿支護(hù)，底部搭建鋼拱架向上作用，掛網(wǎng)二次加噴早強(qiáng)混凝土，滿足施工設(shè)計(jì)參數(shù)。

（3）塌體面層基本穩(wěn)定后，采用超前大管棚技術(shù)進(jìn)行施工。

（4）嚴(yán)重塌方處應(yīng)進(jìn)行特別加固處理，主要體現(xiàn)在錨噴支護(hù)后的混凝土灌漿[6]。

塌方處理方法見圖1。

3.3 破碎帶、斷層

（1）事故現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況勘測(cè)，通過對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析，得出具體結(jié)論。

（2）為預(yù)防斷層處出現(xiàn)碎裂二次損害，首先要對(duì)巖面實(shí)施加固，減少暴露面積。

（3）爆破施工對(duì)巖體穩(wěn)定性影響較大，易引起位移等損害，爆破時(shí)要嚴(yán)控炸藥用量，或通過預(yù)裂爆破的形式，減少對(duì)保留巖體的破壞。

（4）斷層地段施工存在較大安全隱患，對(duì)其安全管理要引起足夠的重視，保證監(jiān)測(cè)頻率的科學(xué)性、數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，每項(xiàng)施工問題都要有及時(shí)高效的解決方案。

3.4 巖爆地段

處在隧道深處且主體完整的巖層地段，當(dāng)外界施工干擾過大時(shí)，會(huì)因初始應(yīng)力的作用猛烈釋放聚積的彈性變形勢(shì)能，引發(fā)巖爆危害，常見的處理措施有以下幾點(diǎn)：

（1）控制爆破力度，減少擾動(dòng)，縮小爆破作用力的影響范圍。

（2）可通過預(yù)設(shè)超前鉆孔等形式分階段釋放深層基巖的應(yīng)變能，降低巖石強(qiáng)度，減緩巖爆。

（3）做好爆破后的加固預(yù)案，通過加設(shè)錨桿、鋼筋網(wǎng)的形式加強(qiáng)施工支護(hù)工作。

3.5 穿越溶洞

溶洞有大小、是否漏水之分，不同性質(zhì)溶洞的處理方案受體量大小、所處方位、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、發(fā)育情況等因素的影響多有不同[7]。分析現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工況、勘測(cè)數(shù)據(jù)可知，該項(xiàng)目巖層主要由石灰?guī)r構(gòu)成，內(nèi)部還分布著多處聚集性溶洞，開挖難度較大?？紤]到開挖過程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)性，每種地質(zhì)缺陷均匹配了對(duì)應(yīng)的治理方案，方案細(xì)節(jié)如下：

（1）深度>2 m的溶洞，選擇回填方法治理。

（2）2 m<深度<5 m且位處拱腰以上、在開挖界限以外的較大溶洞：1）有水有填充時(shí)首先進(jìn)行排水，后通過錨桿增設(shè)、混凝土澆筑、布設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的方法加固;2）無水無填充時(shí)，通過錨桿布設(shè)、混凝土澆筑、噴射混凝土進(jìn)行加固。

（3）深度>5 m且位處拱腰以上、在開挖界限以外的較大溶洞：1）有填充時(shí)借助高壓注漿加固、布設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土二次加固;2）無填充物時(shí)，通過錨桿增設(shè)、混凝土澆筑、布設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的方法加固。

（4）拱腰以上大溶洞（有填充物）處理示意見圖2。

（5）隧道基地大型溶洞的治理：新增承載力高于1 200 kPa以上的混凝土橋板，借助板塊結(jié)構(gòu)增大受力面積的原理。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

4.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)基于工程實(shí)況并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，建立一套完善的作業(yè)流程，同時(shí)為保證勘查數(shù)據(jù)的真實(shí)性及代表性，過程中注重粗細(xì)勘查、各類勘查方法的組合[8]。

4.2 監(jiān)控量測(cè)

（1）根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的間距設(shè)置為3 m。

（2）施工初期階段地質(zhì)情況穩(wěn)定性較差，要加大測(cè)量點(diǎn)位密度并提升測(cè)量次數(shù)[9]。

（3）布設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)必須堅(jiān)固穩(wěn)定且便于長(zhǎng)期保存。

（4）測(cè)量點(diǎn)位的布設(shè)要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，點(diǎn)位處在同一斷面且勘測(cè)數(shù)據(jù)足以反映地質(zhì)實(shí)況。

4.3 量測(cè)數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用

（1）參照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定期完成數(shù)據(jù)量測(cè)，及時(shí)記錄并利用“變化時(shí)態(tài)散點(diǎn)圖”等圖表工具分析相關(guān)參數(shù)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，結(jié)合分析結(jié)果對(duì)回歸系數(shù)及時(shí)作出調(diào)整。

（2）重點(diǎn)關(guān)注10～30日期間的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化，通過回歸分析推測(cè)峰值及變形。

（3）對(duì)比變形峰值、速率與安全標(biāo)準(zhǔn)的差距，為圍巖的安全系數(shù)判定提供理論依據(jù)[10]。

5 結(jié)論

隧道施工是解決公路工程中山地、河流等復(fù)雜地段橫跨難度的核心技術(shù)，獨(dú)具的穿越能力使其在公路工程線路設(shè)計(jì)優(yōu)化、運(yùn)輸成本降低、安全行駛保障等層面發(fā)揮著重大意義。隧道施工大多在地層以下隱蔽進(jìn)行，多發(fā)的不良地質(zhì)情況是其主要的施工難點(diǎn)。該文重點(diǎn)剖析了淺埋地段、塌方、斷層、巖爆、溶洞五大不良地段的地質(zhì)特性所對(duì)應(yīng)關(guān)鍵舉措，便于工程質(zhì)量的有效管控。受惡劣施工環(huán)境、多變地質(zhì)情況的影響，隧道施工過程存在很大未知性，突發(fā)且嚴(yán)重的施工隱患威脅著整個(gè)公路工程的安全，因此要特別重視超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的運(yùn)用，特別是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)數(shù)據(jù)、地質(zhì)動(dòng)態(tài)變化所呈現(xiàn)出的施工問題要建立快速反應(yīng)機(jī)制，有效降低事故災(zāi)害的發(fā)生率。

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