不良地质地段隧道施工处理技术应用.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 109 不良地质地段隧道施工处理技术应用 刘建龙 中交一公局集团有限公司华中公司，湖北 武汉 430014 摘要：摘要：随着国民经济水平的不断增长，交通运输事业也获得了长远的发展，为人们的出行提供了极大的便利，但与此同时交通拥堵问题愈演愈烈，在这样的情况下，交通工程建设的规模和数量也在不断的扩大，隧道工程数量也在同步增加。但是，在隧道施工过程中，一旦遇到不良地质很有可能会威胁到隧道工程建设水平，致使就需要采取切实有效的处理措施，全面提升隧道施工水平。基于此在本文中就结合不良地质的概念及隧道施工特点进行了简单的介绍，明确了不良地质条件下隧道施工技术，并结合具体的工程案例，探讨了隧道施工要点，希望通过本文的研究，能够进一步提升隧道施工水平。关键词：关键词：不良地质地段；隧道；处理技术 中图分类号：中图分类号：U416 一般情况下，隧道工程建设需要跨越河流、山川等，因此不同的工程项目也需要通过不同的地理环境，致使隧道施工工程量非常大，具备较多隐蔽工程。虽然地质勘查技术不断提升，但是在不同地质条件下，施工工况复杂多变，受到勘察设备技术等因素的影响，导致地质信息不够准确，也会对工程建设产生一定的影响，所以在本文中就结合实际工程案例探讨了不良地质状况，下隧道施工要点。1 隧道不良地质段概述 随着国民经济水平的不断增长，交通运输事业获得了长远的发展，与此同时隧道工程建设的数量和面积都在不断扩大，部分隧道在施工过程中需要经过不良的地质路段，例如断层破碎带、涌水等等，所以隧道工程建设过程中，作业人员必须保持高度警惕，加强对不良地质段的监测，采取切实有效的施工方案和保证措施，保证在任何地质状况下，隧道工程建设都能够顺利推进，以此来促进交通事业的长期稳定发展。一般来说，隧道施工过程中，如果没有对那些不良地段进行科学的处理，很容易导致施工环节出现不必要的安全事故，例如突水突泥、隧道塌方等等，严重影响到隧道工程建设进度和质量，甚至还会加大施工成本的投入，造成工期延误，威胁到作业人员的生命安全。所以，在不良地质段下进行隧道工程建设，在正式开始施工之前，必须要对地质状况进行全面细致的研究，及时发现其中高风险点，探讨根据针对性的解决对策，保证隧道工程建设的稳步推进。2 隧道施工特点 大部分隧道工程都会在野外环境下作业，很容易受到自然环境的影响，由于隧道施工工艺相对比较复杂，涉及到多个专业的内容，施工过程中还会伴随着多个工种的交叉作业，整体结构相对比较复杂，涉及到多个专业的交叉施工，要求各部门、各工种能够进行有效的沟通协调、统一管理统筹，受到这些方面的影响，隧道施工环节存在很多的不确定因素。此外，由于隧道建设周期相对较长，涉及到的范围非常广泛，可能还会跨越多个不同的地质环境，特别是特殊地质段，例如断层破碎带、软岩高地应力等等，对于施工技术提出了更高的要求。一般来说还会涉及到多个施工工序，包括爆破开挖、弃渣运输、初期支护等，受到周围环境的影响非常大，也可能会引发各种不利因素。如果在施工环节没有严格按照设计方案的要求，很容易出现围岩失稳塌方的问题影响到整个工程的工期计划，甚至还会增加后期运营期间安全事故出现的概率。因此，在隧道施工过程中，为了能够从根本上提升隧道工程建设水平，一定要结合现场的实际状况，采取切实有效的处理措施，对现有的技术手段进行不断的创新和完善，积极引进先进的设备。另外，还需要合理安排各个工序，结合现场的环境进行深入的勘查监测，全面提升隧道施工质量，确保能够满足交通运输事业长期发展的要求。3 不良地质隧道施工技术要点 3.1 岩爆施工技术 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 110 针对岩爆问题进行处理时，首先需要对隧道施工现场进行全面的调查研究，主要包括现场的水文地质特点以及围岩的特性等等，根据不同岩爆发生的程度以及危害面积，确定根据针对性的设计方案。一般来说，结合不同岩爆的强度可以将其划分为以下几个种类：第一，微弱岩爆地段。在这一地段进行处理时，首先需要对地段的表面进行软化处理，然后在使用挖掘表面洒水的方式对现场进行处理。第二，中等岩爆地段。面对这种状况，一般需要使用软化围岩的方式，对施工现场进行相应的处理，保证能够有效的发散围岩的应力，在实际施工过程中，需要在隧道轮廓线外一定范围内设置注水孔，然后再利用喷灌高压水的方式对施工现场进行处理，以达到软化为岩的目的。第三，双线隧道和多线隧道。面对这种状况可以使用小导洞控制断面的面积，利用这样的方式就能够有效发散岩层中的应力，以满足隧道施工的要求。3.2 软弱围岩施工技术 隧道施工过程中，隧道围岩情况是非常重要的影响因素，其在一定程度上关系到整个隧道工程的安全性和稳定性，受到不良地质段的影响，围岩的稳定性也会出现明显的不同，面对这种状况工作人员就需要科学的选择合理的开挖支护方案。针对隧道施工范围内的软弱围岩进行有效的处理，具体可以从以下几个方面入手：第一，在软弱围岩地段进行隧道工程建设之前，工作人员必须要对施工现场的软弱围岩状况进行全面的调查分析，根据现场的工程地质条件、水文地质条件和超前地质预报制定切实有效的施工方案，确保能够有效提升软弱围岩的稳定性，以满足施工的要求。第二，结合隧道的实际状况，确定合理的施工计划，严格按照施工方案组织施工，保证工序衔接紧密，加强施工质量管控，能够有效提升隧道工程建设质量。第三，结合施工现场的实际状况，对施工技术进行相应的动态调整，结合隧道所处的环境特点，对地质状况进行有效的判断，确保施工中选择的技术手段能够满足施工要求。第四，积极借鉴国内外的先进技术和施工工艺，在借鉴过程中还需要使用先进的仪器设备对地质进行判断，通过对不良地质段进行有效的测量，选择合适的技术手段应满足隧道工程施工标准的要求。3.3 涌水施工技术 隧道施工过程中，如果遇到涌水地段，需要及时采取根据针对性的管理对策，避免对隧道施工质量产生威胁。实际施工过程中，需要加强对排水和防水的重视程度，在该地段施工之前可以使用超前探孔、超前地质预报技术等，对隧道施工范围内的富水情况。另外，在实际施工环节还需要进一步测量施工现场的含水量，明确地下水的分布状况，通过明确现场的水文地质情况，制定有效的施工方案，确定好合适的开挖渗水孔深度，对涌水路段进行有效的处理。一般来说，会采取排水或者封堵的方式进行解决。3.4 溶洞处理 第一，隧道施工过程中，如果溶洞处于隧道面底部。针对小型的溶洞可以直接挖出溶洞内的填充物进行换填，如果是规模较大的溶洞，则需要根据溶洞的具体跨度使用桥梁跨越的方式进行处理。第二，如果溶洞的位置在隧道侧墙位置，可以使用局部开挖的方式，将隧洞内的填充物进行彻底的清理，然后再使用浆砌片石或者水泥砂浆对挖空区域进行填充。第三，如果溶洞处于隧道的顶部，可以在隧洞内部的填充物全部滞留稳定以后，在上部砌筑混凝土护拱，在护拱的表面还需要涂抹轻质泡沫材料进行灌注和填充，对隧道的顶部进行修复。如果熔槽位于隧道的顶部，还可以使用超前支护的方式对顶部的填充物进行高压劈裂灌浆，使用注浆的方式，对填充物进行加工处理，然后再进行后续的开挖，然后再对隧道结构进行支护处理，以满足隧道施工的要求。3.5 采空区处理 第一，如果在隧洞的正上方出现采空区域，需要进行有效的支护处理在隧道的巩固，可以使用超前小导管注浆技术或者小管棚预支护技术进行处理，针对隧道上方出现松散的岩体进行有效的加固，确保隧道施工质量。第二，如果采空区域横跨隧道的中部地区。首先需要将采空区域内的废弃土壤进行彻底的清理，如果是在两侧塑性范围内的采空区，可以使用浆砌片石或者混凝土进行填充，确保隧道开挖完成以后，塑形区域具备足够的支撑强度，避免采空区域出现大面积的形变。第三，如果采空区域位于隧道工程的倾斜层或者倾斜层的中后部。当采空区处于隧道断面的底部或者顶部时，需要对这两个位置进行分别处理，同时使用超前小导管管棚或者管体内填注浆液的方式，对隧道拱顶区域进行填充。另外，还可以在隧道拱顶部的采矿区中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 111 域设置混凝土护拱，已达到隧道施工的要求。3.6 坍塌施工 隧道施工过程中遇到坍塌不良地质，应严格按照以防为主、防治结合的原则，对于已经出现坍塌的位置，需要对其核心区域范围进行排查，并且完成加固处理。具体可以分几个方面处理塌方：第一，塌方体空隙较大、含水量较小可以在塌方体上方埋设泵送管，泵送细石混凝土或水泥砂浆，混凝土或水泥砂浆填充塌方体的空隙，稳固塌方体。第二，塌方体空隙较小，含水量较小，可以采用渗透注浆的方式，根据渗透注浆半径，在封闭的塌方体内埋设注浆花管或管棚，注入水泥浆或双液浆。第三，塌方体密实、含水量较大，注浆困难，可以采用高压劈裂注浆方式对塌方体进行加固，同时要根据岩性特点调制注浆液，保证有效凝结塌方体。针对坍塌地质进行处理时，需要根据现场的实际状况，按照因地制宜的标准，坍塌的规模、实际位置、现场的地质特点，制定切实有效的施工方案。4 工程概况 4.1 案例 以乐化隧道为例，乐化隧道位于青海省海东市乐都区瞿昙镇药草台林场南侧，隧道区主要穿越碎石土、强中风化角闪片岩、强中风化闪长岩、全强中风化泥质砂岩等地层，洞口段埋深浅，第四系覆盖层较厚，下伏基岩全强风化强烈，地质条件较差。ZK39+110ZK39+280 处于 F3 断层带，岩石极其破碎且分化较严重，沿线路方向破碎带宽 140m 左右，与线路呈大角度相交，在地表与线路相交于 ZK39+210 处，与隧道相交于 ZK39+180 处，隧道埋深约 200m 左右；在里程 ZK39+200-ZK39+215，位于 F3 断层 20m 附近出现塌方、出水。塌方段围岩岩体破碎夹裂隙发育，以构造型节理、层面为主，裂隙多呈密闭型。4.2 塌方处理 由于该塌方段围岩岩体破碎夹裂隙发育，以构造型节理、层面为主，裂隙多呈密闭型，塌方体渗透注浆效果不理想。为了稳固掌子面围岩，便于坍塌处理，同时保证掌子面围岩不被挤出，发生次生灾害，需对ZK39+200-ZK39+215 段落进行掌子面反压回填，反压时采用洞渣回填按三个台阶进行反压。对反压回填后的掌子面进行挂网、喷射混凝土加固。在掌子面后方YK39+190-YK39+200 范围初支施作径向高压劈裂注浆，注浆选用双液浆（水泥：水玻璃）加磷酸氢二钠。根据实验数据注浆结束后，3 小时注浆体能够固结，24 小时最理想状态能强度达到1.4MP。24h后用取芯机取样，完整性较好，强度达到 1.4MP 以上，注浆效果良好，加固后围岩能够稳固，满足开挖掘进要求。由于加固后初期支护侵线严重，需要换拱，为了保证塌方段换拱安全，防止发生次生伤害，需对 ZK39+200-ZK39+215 段落进行反压回填，换拱从小里程向大里程逐榀进行，在需要更换 2 榀拱架中间进行初喷面凿除，并将设计轮廓线加大 50cm；采用双层拱架进行支护（上层为 25H 型钢，下层为 22 工字钢），间距 50cm。通过此方法安全快速的处理完成塌方段的加固、掘进、换拱。4.3 隧道内施工 在不良地质状况下进行隧道工程的建设施工条件非常复杂，施工中遇到的问题也难以预测。因此，在本工程建设过程中使用超前地质预报技术，帮助工作人员对实际施工方法进行了针对性的调整，该项目的隧道进洞以后结合现场围岩，稳定性相对较差的实际情况，围岩风化和破碎比较突出，而且存在一定量的地下水，实际施工过程中需要重点控制塌方的问题，初期支护时需要严格控制掌子面的贴合程度，在开挖之前需要在拱顶范围内，使用导管注浆技术来改善现场围岩的性质，具体的施工流程为例，用风钻钻孔，钻孔的深度应控制在 5 米左右，角度为 520 度，对孔内的杂质进行彻底的清理，并且插入导管，然后再使用双液压浆设备进行注浆。完成超前加固以后，开始进行隧道开挖施工，开挖过程中需要使用三级台阶法，提前预留核心土使用分节开挖的方式，保证工程项目建设的进度，完成一步开挖进行一步支护。需要注意支护完成后，正式开挖核心土之前，需要利用径向注浆的方式，保证围岩具备足够的稳定性，施工过程与上述导管注浆过程比较类似，如果在挖掘过程中发现围岩较差，还需要设置临时的闭合环，该工程项目建设过程中由于不良地质段到危险性相对较大，为了能够有效减少意外事故的产生，还需要进行全过程的监控，在地表、洞内拱顶的位置设置监控点，明确隧道围岩收敛，地面隆起的基础数据一旦出现异常状况，应立即停止施工并采取针对性的处理措中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 112 施。5 结束语 随着隧道工程建设数量和规模的不断扩大，遇到的不良地质状况也在不断增多，为了能够从根本上提升隧道工程建设水平，就需要加强对不良地质段施工技术的研究力度。相关工作人员需要积极的学习先进的技术手段，通过对不同的对地质状况进行科学的分析，采取根据针对性的工艺技术。此外，还需要结合现场的实际状况，进一步优化施工方案，确保选择的工艺技术具备足够的可行性，以此来保证隧道工程建设进度，从根本上提升工程项目建设的总体质量。参考文献 1张宁.公路隧道施工中不良地质判断与处理技术J.西部交通科技,2018(12):85-90.2张明东.特殊不良地质地段隧道施工技术J.建筑技术开发,2016,43(07):108.3刘烨.公路隧道施工及其不良地质段施工处理技术分析J.交通世界,2016(19):92-93.4王鑫.浅谈不良地质的隧道施工处理技术J.公路交通科技(应用技术版),2016,12(01):247-248.5诸葛跃芳,方俊杰,迟文明.公路隧道施工及其不良地 质 段 施 工 处 理 技 术 探 索 J.赤 子(上 中旬),2014(13):342.