李奎

（湖南華達(dá)工程有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410000）

公路工程中的隧道，多用于跨越山嶺、河流，因此工程所經(jīng)過(guò)得不同地段地理環(huán)境導(dǎo)致工程量較大、隱蔽范圍廣的特性。雖然地質(zhì)勘探技術(shù)日益進(jìn)步，但由于不同地段地質(zhì)工況相對(duì)復(fù)雜多變，勘探設(shè)備、工藝、頻率等因素的影響,造成地質(zhì)揭露數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。因此文章根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)隧道施工過(guò)程中不良地質(zhì)、施工控制措施進(jìn)行深入分析，具有十分重要的意義。

1 工程概況

某高速公路隧道全長(zhǎng)712 m，采取鉆爆施工方案穿越巖層段，并通過(guò)回填土段采取機(jī)械開(kāi)挖與大管棚法相結(jié)合，并在小導(dǎo)管灌漿的基礎(chǔ)上進(jìn)行超前支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)。

隧洞沿線地下水按照水層性質(zhì)，以孔隙水和基巖裂隙水為主，地下水發(fā)育程度一般，主要依靠大氣降水，隧道底板在地下水位線以上。隧道K0+600～K0+857 （長(zhǎng)257 m）段，均為近期人工雜填，尚未壓實(shí)，地質(zhì)狀況較差采用CRD 法進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)；K0+857～K1+214 m 段（長(zhǎng)357m）主要為泥質(zhì)砂巖，強(qiáng)至中風(fēng)化，其圍巖穩(wěn)定性不佳，為Ⅳ級(jí)圍巖，故采取臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)。

2 隧道施工特點(diǎn)

2.1 地質(zhì)工況存在未知性：工程在穿越巖層過(guò)程中由于地質(zhì)工況存在未知性，可導(dǎo)致突發(fā)情況與安全事故的發(fā)生，比如勘察資料不全、勘察設(shè)備、頻率與勘察技術(shù)相對(duì)落后，都可能導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確掌握地質(zhì)工況情況，也可能因局部工程地質(zhì)情況存在安全隱患。

2.2 山體開(kāi)挖作業(yè)的干擾性：在隧道施工過(guò)程中，需要借助各種機(jī)械設(shè)備對(duì)山體進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，在開(kāi)挖過(guò)程中，山體基巖會(huì)受到壓力的影響，局部地質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定程度的變化；因此，必須根據(jù)具體的施工條件，適時(shí)進(jìn)行技術(shù)措施的調(diào)整，這一工程的特殊性，增加了隧道施工的難度。

2.3 工程隱蔽性：由于隧道工程穿越的道路主要是山地、河谷、河流，其隱蔽工程的工程量較大，再加上不同地段的工況多變，導(dǎo)致隧道施工中存在不可預(yù)見(jiàn)的安全隱患，為隧道工程的檢測(cè)技術(shù)要求非常嚴(yán)格。

3 隧道常見(jiàn)不良地質(zhì)情況施工措施

3.1 淺埋地段

淺埋地段是指隧道進(jìn)出口段，該地段的的穩(wěn)固性較差，導(dǎo)致在施工中容易出現(xiàn)土體垮塌、巖層破碎等問(wèn)題需要對(duì)淺埋地段采取相應(yīng)的防治措施，具體如下：

3.1.1 提前對(duì)淺埋地段采取防治措施，可以采取增加剛性結(jié)構(gòu)類(lèi)的支護(hù)措施，盡量采取減少山體和巖層擾動(dòng)的開(kāi)挖技術(shù)。

3.1.2 淺埋地段的進(jìn)出口地質(zhì)多變，地面水和地下水會(huì)侵蝕洞口斷層，地表可采取截水溝、山體裂隙等方法進(jìn)行引流，若不注重引流將導(dǎo)致地表水與地下水對(duì)進(jìn)出口造成嚴(yán)重危害。

3.1.3 在隧道入口和出口的施工中，采取“上部弧形導(dǎo)坑、預(yù)留核心土”的施工方法，盡量減少開(kāi)挖斷面直接暴露的面積。

3.1.4 隧道洞口淺埋偏壓明挖暗做：a. 使用錨桿對(duì)進(jìn)洞口偏壓邊坡進(jìn)行噴錨處理，錨桿呈梅花形布置；另一側(cè)澆筑大體積混凝土擋墻，對(duì)偏壓邊坡形成阻擋支撐作用，邊坡與擋墻間的回填土，用導(dǎo)管注漿處理，注漿硬化后與土體結(jié)合形成深層固結(jié)層，改善邊坡周?chē)翆邮芰π阅?，形成?duì)偏壓邊坡的有效支撐，避免邊坡滑塌災(zāi)害；b.對(duì)回填土注漿后，采用回填土下進(jìn)洞方案，替換原明洞施工方案，使原淺埋偏壓構(gòu)造變成深埋構(gòu)造，降低進(jìn)洞施工對(duì)崩塌體的擾動(dòng)，有效防治隧道施工和工后運(yùn)營(yíng)期發(fā)生崩塌災(zāi)害，保證隧道洞口施工和隧道運(yùn)行安全。該施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 施工工藝流程

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(guò)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)。

（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(guò)對(duì)地質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、變化趨勢(shì)的分析，建立快速反應(yīng)機(jī)制。

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)舉措。

（2）若塌方程度判定為一般性，首先應(yīng)對(duì)塌方區(qū)域?qū)嵤┘庸獭?/p>

（3）塌方處理要將安全第一作為首要原則，配備科學(xué)專(zhuān)業(yè)的設(shè)備，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；塌體頂部嵌入錨桿支護(hù)，底部搭建鋼拱架向上作用，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。

（2）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。塌方處理方法見(jiàn)圖2。

圖2 塌方處理方法圖

3.3 破碎帶、斷層

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

3.3.2 爆破施工對(duì)巖體穩(wěn)定性影響較大，易引起位移等損害，可通過(guò)預(yù)裂爆破的形式，減少對(duì)保留巖體的破壞。

3.3.3 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。

3.4 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)等因素的影響多有不同。分析現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工況，溶洞區(qū)域巖層主要由石灰?guī)r構(gòu)成，開(kāi)挖難度較大?？紤]到開(kāi)挖過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)性，對(duì)應(yīng)的治理方案如下：

3.4.1 深度＞2 米的溶洞，選擇回填方法治理。

3.4.2 2 米＜深度＜5 米且位處拱腰以上、在開(kāi)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，后進(jìn)行錨桿增設(shè)、混凝土澆筑、布設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射砼的方法加固；（2）無(wú)水無(wú)填充時(shí)，通過(guò)錨桿布設(shè)、混凝土澆筑、噴射砼進(jìn)行加固。

3.4.3 深度＞5 米且位處拱腰以上、在開(kāi)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)、噴射砼二次加固；（2）無(wú)填充物時(shí)，通過(guò)錨桿增設(shè)、混凝土澆筑、布設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射砼的方法加固。

3.4.4 拱腰以上大溶洞（有填充物）處理示意見(jiàn)圖3。

圖3 拱腰以上大溶洞（有填充物）

3.4.5 隧道基地大型溶洞的治理：新增承載力高于1200kpa 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)

4.1.1 超前地質(zhì)檢測(cè)工作原則：以現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)分析為基礎(chǔ)，粗查和精查、物探與聲探相結(jié)合技術(shù)，對(duì)不同地段工況進(jìn)行超前地質(zhì)的預(yù)測(cè)。

4.1.2 在進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)按照既定的工作程序進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證監(jiān)測(cè)中的準(zhǔn)確性，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)流程如圖4 所示。

圖4 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)流程

4.1.3 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方式，見(jiàn)表1。

表1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方式

4.2 監(jiān)控量測(cè)

4.2.1 監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)的位置分布原理為每3m為一個(gè)量測(cè)斷面，隧道周邊位移測(cè)量布置（如圖5 所示），隧道地表沉降的測(cè)量方法如圖6 所示。

圖5 隧道周邊位移量測(cè)測(cè)線布置示意圖

圖6 隧道地表下沉量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

4.2.2 施工前期地質(zhì)條件復(fù)雜、變化較大時(shí)，對(duì)觀測(cè)剖面進(jìn)行加密，加大觀測(cè)次數(shù)。

4.2.3 測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)必須在牢固可靠的位置點(diǎn)并加以適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)。

4.2.4 所測(cè)量分項(xiàng)，均應(yīng)盡可能地安排在同一測(cè)量斷面上，所選取的測(cè)量點(diǎn)位必須具備一定代表性。

4.3 量測(cè)數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用

4.3.1 在每次施工測(cè)量結(jié)束后，都應(yīng)及時(shí)填寫(xiě)和統(tǒng)計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)，并將測(cè)量結(jié)果及時(shí)加入到“變形時(shí)態(tài)變化散點(diǎn)圖”中，以便隨時(shí)了解考察不同地段的工況變形趨勢(shì)，調(diào)整其回歸系數(shù)。

4.3.2 10～30 天內(nèi)需對(duì)兩圖進(jìn)行回歸分析，并基于兩圖的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)最大值和最大變形。

4.3.3 以最大變形速率為依據(jù)，預(yù)測(cè)圍巖的穩(wěn)定與安全性。

5 結(jié)論

隧道施工中不同地段工況具有復(fù)雜性與多變化，不良地質(zhì)段針對(duì)性治理技術(shù)的應(yīng)用十分重要。技術(shù)人員采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，可事先預(yù)見(jiàn)隧道施工中不同地質(zhì)情況，降低公路施工的事故發(fā)生率。隧道工程中的常見(jiàn)不良地質(zhì)條件主要包括隧道淺埋地段、隧道出現(xiàn)坍塌冒頂、巖層局部破碎和及出現(xiàn)斷層、穿越溶洞等五種不良地質(zhì)區(qū)段的施工。本文深入分析了五種不良地段施工特性，并有針對(duì)性的優(yōu)化，以提高工程施工的質(zhì)量與安全性。公路隧道工程中存在著難以預(yù)測(cè)的地質(zhì)工況，導(dǎo)致工程施工中易發(fā)生突發(fā)事件與安全事故的發(fā)生。因此隧道施工階段，應(yīng)不斷監(jiān)測(cè)根據(jù)地質(zhì)條件的實(shí)際情況，并適當(dāng)調(diào)整掘進(jìn)方案，以對(duì)不同地質(zhì)情況進(jìn)行超前預(yù)測(cè)與防治，提高公路隧道工程不良地質(zhì)段施工的安全性。