复杂地质环境下的隧道施工技术研究

文/郑焰 贵州省建设职业技术学院 贵州贵阳 551400

1、导言

近年来，我国交通运输事业开展得如火如荼，隧道工程项目的数量也逐年上升，由此也使得相关工程必须克服更多样的地质条件完成工程的建设工作。在隧道工程的建设中，常常会遇到复杂的地质条件，如特殊岩层、软弱破碎带、岩溶、放射性气体等，一旦处理不当极易造成突泥、涌突水、岩爆、瓦斯爆炸等突发性灾害事故，不仅会造成严重的经济损失，还会造成人员伤亡的惨剧。为此，相关技术研究人员必须投入更大的精力，从技术层面攻克更多难关，以满足隧道建设的需求。

2、复杂地质条件下的常见地质问题

2.1 大断层带

大断层是铁路工程中遭遇的危害系数高、比较典型的一种复杂地质状况。一般来说，断层破碎带与塌方、高外水压力、巷道突水和巷道涌水等事故存在一定的联系。深埋长隧洞工程中常见的区域性断层构造对施工活动的危害极大，甚至有可能威胁到整个工程的成败。这类地质构造发展规模比较大，断层数目多，具有一定的富水性，容易发生巷道突水或巷道涌水、涌泥等问题；地下水活动剧烈，施工时技术难度较高，并且对施工质量有非常严格的要求。

2.2 软弱围岩

为了掌握软弱围岩隧道施工的要点，我们必须充分了解隧道围岩。所谓隧道围岩，就是在应力基础上建立，在工程中能够承载应力的岩体，这部分岩体的质量会对隧道工程的安全性造成巨大的影响。软弱围岩，顾名思义，就是岩质软弱，承载力、粘结力和岩体强度都比较差，结构破碎节理裂隙发育、岩体松散破碎的围岩。这种结构面比较软弱的岩体在遇水时会快速软化，严重时可能导致塌方事故。在深埋隧洞中，受高地应力的影响，软弱岩体极易变形。加固岩体时技术难度较大，特别是支护结构施工难度较大，如果技术控制不严格，就可能功亏一篑，导致围岩垮塌，对现场的施工人员和机器设备构成了极大的安全威胁，甚至有可能发生人身伤亡事故。

2.3 膨胀岩

软岩当中存在特殊膨胀岩，形状似岩非岩、似土非土，含有大量亲水矿物，具有极强的亲水性，湿度变化时，体积十分容易产生极大变化，一旦变形受到约束力则会有较大内应力。通过尽量减少围岩扰动以及设计防水结构，保证隧洞湿度不至于出现较大变化，能够比较有效地控制膨胀岩的危害。

3、复杂地质环境下的隧道施工技术要点分析

3.1 软弱围岩地质条件下的施工技术

软弱围岩地质的特点是土层松软、稳定性较差。在这种地质条件下进行隧道施工，常会出现洞顶仰坡坍塌、堵塞洞口的事故。因此，在施工过程中，为保证施工安全，首先应做好施工现场的排水工作，控制地表水向下渗漏有利于保证土层的稳定性。一般情况下可在地表有塌陷或裂缝的区域填充黏土并进行夯实处理以加强土层的牢固性，再在外侧设置截水沟，防止地表水渗入对土层牢固性造成不利影响。然后，再对软弱围岩的地表用自进式R32N杆进行注浆加固处理，对土层进行进一步加固，并对已塌陷土层进行清理、防护处理。最后，在初期支护的基础上，对隧道塌方区域采取二次衬砌和仰拱处理的方法，加强施工安全保障。

3.2 偏压围岩地质条件下的施工技术

偏压围岩地质的特点是围岩土层厚度较薄、地形不对称且陡峭，极易发生塌陷、裂纹等险情。另外，偏压围岩地质中的石英云母风化岩数量较多，在恶劣的天气环境中会在偏压力的作用下发生土层滑移现象，这些都是需要考虑到隧道施工中的重要因素。因此，在工程的前期设计中，就需要对施工现场的地质情况进行详细了解，在设计中体现出围岩支护的重要性，并确定好具体的施工工艺及顺序，在施工的准备阶段对偏压区域做好加固处理，并在地表偏压围岩区进行注浆加固处理。在施工过程中不断强调安全施工，提高相关工作人员的安全意识，并提升技术水平，将施工中出现的围岩裂纹问题控制到最小程度。在偏压围岩地质条件下进行隧道施工，还会面临拱顶下沉、地下沉降等问题，这时需停止施工，并对下沉区域采取支护处理，然后拆除相对的山体加固仰拱，使整个隧道结构形成闭合的支护环，在铺设好断面钢筋后再进行二次衬砌，以保证加固的效果。为尽量减少施工对地质土层稳定性的破坏，在短台阶法的基础上，在隧道拱架下方设置槽钢垫底，并以快速封闭、轻度爆破的方法，有条不紊地推进工程施工，同时做好仰拱的二次衬砌加固，以保证工程的顺利开展。

3.3 岩溶地质条件下的隧道施工技术

岩溶地质条件下的隧道施工是隧洞工程施工过程中非常重要的一个技术环节。岩溶地质条件下，存在涌水涌泥、洞顶地表坍塌等危险性，因此，施工难度必然很大。如若不能针对相应可能产生的问题和现象及时采取有效的措施，那么，整个隧道工程的施工质量和进度必然会受到严重的影响。在岩溶地质条件下进行隧道施工，必须要做好以下两点：隧道施工必须因地制宜，在隧道施工前，首先应对整个隧道工程所处地区的地形和外貌等进行调查，及时且全面地掌握这个地区的地形以及水文地质情况等，及时采取封堵措施或根据开挖揭示情况增加泄水措施，使整个隧道工程可能出现的问题在可控范围内；施工人员的开挖方法是影响稳定性的一个最重要的因素。在隧道工程的施工过程中，应灵活地采用躲避涌动的方式进行开挖。施工时尽量不破坏管道原状，不激活岩溶管道。如施工出现涌水涌泥，应及时采取疏排地下水，稳定固结的原则处理。

结论：

总之，隧道工程是交通工程中一项比较复杂且专业性较强的系统建设工程，尤其是在复杂的地质条件下，对相关施工人员和施工技术的要求都非常高。因此需要建设单位和技术研发人员从保证施工安全和质量的角度出发加强相关的技术研究，从而推动隧道工程建设工作的顺利开展。

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[2]张文.浅析复杂地质环境下隧道施工技术探讨[J].中小企业管理与科技(下旬刊 ),2017,(05)：154-155.

[3]吴文龙.复杂地质环境下隧道施工技术分析 [J].门窗 ,2016,(08)：106.