常文科

（廣東匯華建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 東莞 523000）

0 引言

隧道在公路工程中必不可少，項(xiàng)目經(jīng)過(guò)區(qū)域地理環(huán)境復(fù)雜、地質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊，工程隱蔽性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大且質(zhì)量要求高，多分布于山地、丘陵、江河等地。近些年來(lái)，隨著技術(shù)發(fā)展，地質(zhì)勘測(cè)水平有所提高，但受限于勘測(cè)設(shè)備、特殊地貌條件、工作環(huán)境等因素，在實(shí)際施工中難以準(zhǔn)確把握所有區(qū)域的地貌特征?；趯?shí)踐，對(duì)隧道施工環(huán)節(jié)的不良地質(zhì)類(lèi)型、特征及施工控制措施加以論述，為同類(lèi)工程項(xiàng)目施工提供技術(shù)參考。

1 工程概況

某高速公路工程隧道全長(zhǎng)712m，采用鉆孔爆破法進(jìn)行巖層開(kāi)挖，采用大管棚和機(jī)械掘進(jìn)方案為主，土層段采用小導(dǎo)管灌漿，深層固結(jié)硬化后支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)，增強(qiáng)土層應(yīng)力與抗壓強(qiáng)度。隧道洞地下水由大氣降水補(bǔ)給，水系中以基巖裂隙水、孔隙水為主，隧道洞沿地下水分布，地面高出地下水位線。區(qū)域內(nèi)有兩個(gè)隧道洞分別為K0+600—K0+857（長(zhǎng)257m）與K0+857—K1+214m 段（長(zhǎng)357m），前者拱頂土層松散，以人工雜填土為主，地質(zhì)條件差，采用CRD 法掘進(jìn)；后者中強(qiáng)風(fēng)化，泥質(zhì)砂巖為主，穩(wěn)定性不足，可以臺(tái)階法開(kāi)挖。

2 隧道施工的特點(diǎn)

2.1 隱蔽性強(qiáng)

隧道周邊沿線多山地、河流，工程量大、風(fēng)險(xiǎn)性高、地理結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工中突發(fā)情況頻現(xiàn)，工程質(zhì)量難以保障，檢測(cè)難度大[1]。

2.2 地質(zhì)情況復(fù)雜

工程穿巖段，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不清，對(duì)勘察要求高，勘測(cè)不全、信息準(zhǔn)確度不高會(huì)直接影響工程進(jìn)度。在勘測(cè)設(shè)備、技術(shù)情況、勘測(cè)頻率等因素的影響下，無(wú)法全面掌握細(xì)節(jié)部位的地質(zhì)變化。

2.3 山體地質(zhì)變化

在隧道施工過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備對(duì)山體施壓，山體被打通后，基巖受力情況改變，山體原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)被打破，需以現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)為參考及時(shí)調(diào)整施工方案，施工難度大[2]。

3 隧道常見(jiàn)不良地質(zhì)情況的施工措施

3.1 淺埋地段

隧道出入口易出現(xiàn)巖層破碎和土體垮塌，穩(wěn)固性不足，為常見(jiàn)淺埋地段，可采取以下加固措施綜合防護(hù)：其一，增設(shè)支護(hù)措施，安置剛性結(jié)構(gòu)保護(hù)巖體，提高山體應(yīng)力及抗壓強(qiáng)度，避免機(jī)械操作擾動(dòng)巖體，降低開(kāi)挖導(dǎo)致巖層脫落或土體坍塌。其二，加強(qiáng)水害控制。受制于地形因素，地面水、山體流水、地下水均會(huì)沖蝕洞口斷層，加速巖體脫落與剝離，可引流山體流水或用截水溝分離地表水等控制水害，降低對(duì)隧道洞口的危害程度，減少安全事故率。其三，超前大管棚技術(shù)結(jié)合鎖腳錨桿技術(shù)，加強(qiáng)隧道進(jìn)出口支護(hù)，保護(hù)山體巖層，降低坍塌風(fēng)險(xiǎn)。其四，以“上部弧形導(dǎo)坑、預(yù)留核心土”方案開(kāi)挖隧道進(jìn)出口，縮小挖斷面的暴露面積[3]。

3.2 塌方處理

3.2.1 預(yù)防塌方的施工措施

（1）通過(guò)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)地質(zhì)危害，了解工程地質(zhì)狀況的演變趨勢(shì)，有效防止滑坡的發(fā)生。

（2）隧道施工應(yīng)遵循先排水、短進(jìn)尺、弱爆破的原則，另需重視強(qiáng)支護(hù)、快襯砌、勤測(cè)量技術(shù)方案的配合。

（3）通過(guò)對(duì)地質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，關(guān)注隧道開(kāi)挖過(guò)程中巖土的作用力狀態(tài)，建立快速反應(yīng)機(jī)制。當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況時(shí)，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案[4]。

3.2.2 塌方處理的原則和步驟

（1）查明事故發(fā)生的原因，并提出相應(yīng)的措施。

（2）如果坍塌的程度為一般情況，就必須及時(shí)對(duì)坍塌區(qū)域進(jìn)行加固，以控制病害的蔓延。

（3）針對(duì)塌方十分嚴(yán)重甚至冒頂?shù)那闆r，首先應(yīng)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，則需先采取積極措施消除水害。

（4）塌方處理應(yīng)以“安全第一”為主要方針，配備專業(yè)的設(shè)備和人力，保障工程的安全。

3.2.3 塌方處理的施工方法

對(duì)于非嚴(yán)重情況的常見(jiàn)滑坡段，采用錨噴技術(shù)，其施工方法是：

（1）利用鋼管將巖石中的積水排出，在塌方體表層上加噴早強(qiáng)混凝土，對(duì)塌方體進(jìn)行加固。

（2）在坍塌的上部埋設(shè)錨桿支護(hù)，在下部設(shè)置鋼拱架，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）在塌方面層基本穩(wěn)定后，采取大管棚超前施工技術(shù)方案。

（4）在發(fā)生嚴(yán)重塌方時(shí)，必須采取特殊的加固措施，如錨噴支護(hù)聯(lián)合混凝土灌漿技術(shù)。

3.3 破碎帶、斷層

其一，對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的結(jié)論。其二，為了防止斷裂部位發(fā)生二次破碎，應(yīng)對(duì)巖石表面進(jìn)行補(bǔ)加固，以減少裸露區(qū)域。其三，爆破作業(yè)對(duì)巖體的穩(wěn)定性有很大的影響，容易造成位移等破壞。在進(jìn)行爆破時(shí)，必須嚴(yán)格控制炸藥的使用，或采用預(yù)裂法，以降低對(duì)未開(kāi)挖巖層的損害。其四，斷層段施工的安全風(fēng)險(xiǎn)很大，應(yīng)充分注意其安全管理，確保監(jiān)測(cè)頻次的科學(xué)性，數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，對(duì)每項(xiàng)施工問(wèn)題都要有及時(shí)高效的解決方案[5-8]。

3.4 巖爆地段

在外界施工干擾過(guò)大時(shí)，隧道深處的巖層會(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(jiàn)的處理措施有以下幾點(diǎn)：其一，控制爆破力度，減少擾動(dòng)，縮小爆破作用力的影響范圍。其二，通過(guò)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。其三，做好爆破后的加固預(yù)案，通過(guò)加設(shè)錨桿、鋼筋網(wǎng)的形式加強(qiáng)施工支護(hù)工作[9]。

3.5 穿越溶洞

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，挖掘施工比較困難。根據(jù)施工可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)不同類(lèi)型的地質(zhì)缺陷，應(yīng)分別采取相應(yīng)的處理措施，具體內(nèi)容如下。其一，對(duì)于2m 以下的巖溶洞穴，采用回填法進(jìn)行治理。其二，對(duì)于2m 以上并小于5m，且位于拱腰以上的較大溶洞：在有地下水的情況下，應(yīng)先進(jìn)行排水，然后進(jìn)行錨桿增設(shè)、混凝土澆筑、布設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土；在沒(méi)有地下水的情況下，采用錨桿布設(shè)、澆筑混凝土、噴射混凝土等方法進(jìn)行加固。其三，對(duì)于在開(kāi)挖范圍之外、深度大于5m 且位于拱腰以上的大型溶洞：采用高壓注漿、布設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土進(jìn)行二次加固；在沒(méi)有填料的情況下，采用增設(shè)錨桿、澆筑混凝土、布設(shè)鋼筋網(wǎng)等方式進(jìn)行加固。其四，對(duì)于在拱腰之上的大洞穴（有填充物）的大溶洞處理如圖1 所示。其五，對(duì)于隧道基底大型溶洞的治理：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。

圖1 拱腰以上大溶洞（有填充物）

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，在過(guò)程中應(yīng)注重粗細(xì)勘查、各類(lèi)勘查方法的結(jié)合。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)流程如圖2 所示。

圖2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)流程

4.2 監(jiān)控測(cè)量

其一，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3m。隧道周邊位移測(cè)量布置如圖3 所示，隧道地表下沉測(cè)量布置如圖4 所示。其二，在施工初期階段，地質(zhì)情況穩(wěn)定性較差，要加大測(cè)量點(diǎn)位的密度并提升測(cè)量次數(shù)。其三，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。其四，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[10]。

圖3 隧道周邊位移量測(cè)測(cè)線布置示意圖

圖4 隧道地表下沉量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

5 質(zhì)量、安全、環(huán)保措施

其一，在對(duì)建筑材料質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，必須嚴(yán)格按照各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)原材料的品質(zhì)和規(guī)格進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，盡量選用有保證的產(chǎn)品。應(yīng)選擇具有一定實(shí)力的大型生產(chǎn)廠家，并與其建立長(zhǎng)期的伙伴關(guān)系。在進(jìn)料前，應(yīng)核對(duì)原材料的出廠合格證書(shū)，并將其規(guī)格與圖紙進(jìn)行對(duì)比，還需執(zhí)行取樣檢驗(yàn)。對(duì)于不符合要求的原材料應(yīng)立即進(jìn)行處置，嚴(yán)禁將其直接用于建筑[11]。

其二，建立完善的質(zhì)量管理制度。設(shè)立項(xiàng)目經(jīng)理作為質(zhì)量管理小組的主要領(lǐng)導(dǎo)，成員應(yīng)包括總工程師、技術(shù)員、現(xiàn)場(chǎng)施工員。質(zhì)量管理小組需合理分工，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高技術(shù)交底的工作效率。

其三，為保證監(jiān)督檢查的有效性，安全生產(chǎn)主管要做好人員調(diào)配，提高安全監(jiān)督水平，避免可能存在的安全隱患。建立安全管控小組，實(shí)施三級(jí)安全教育機(jī)制。為提高安全教育的效果，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)三級(jí)安全教育的重視，并有針對(duì)性地開(kāi)展對(duì)不同工種、工序的安全教育學(xué)習(xí)。

其四，依據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，制定環(huán)保管理預(yù)案。及時(shí)更新自身的知識(shí)儲(chǔ)備，學(xué)習(xí)國(guó)家及地方環(huán)保法規(guī)和制度的最新規(guī)定。營(yíng)造良好的環(huán)保企業(yè)文化，把環(huán)保觀念貫徹到工程建設(shè)的整個(gè)過(guò)程中。

6 結(jié)語(yǔ)

在公路項(xiàng)目工程施工中，多遭遇復(fù)雜地質(zhì)條件，面臨特殊地容、地貌，隧道施工技術(shù)需因地制宜。公路隧道特殊地質(zhì)段主要包括進(jìn)出口淺埋地段、應(yīng)力突變巖爆風(fēng)險(xiǎn)地段、巖層局部破碎及出現(xiàn)斷層、隧道出現(xiàn)坍塌冒頂、穿越溶洞段等不良地質(zhì)類(lèi)型。對(duì)上述五種不良地質(zhì)類(lèi)型的特征、施工要點(diǎn)及施工方案進(jìn)行闡述，通過(guò)合理優(yōu)化施工方案為工程質(zhì)量控制提供參考。在公路隧道施工中，地質(zhì)條件難測(cè)，安全隱患無(wú)處不在，增加了項(xiàng)目施工的難度。對(duì)隧道施工的非預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)超前預(yù)報(bào)，加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)通報(bào)不良地質(zhì)特征，及時(shí)調(diào)整施工工藝，優(yōu)化工藝流程，根據(jù)地質(zhì)環(huán)境特征調(diào)整施工方案，確保工程質(zhì)量。