复杂地质条件下公路隧道修筑技术探讨

侯万兴（张家界市道路桥梁开发建设总公司，湖南　张家界　427000）



复杂地质条件下公路隧道修筑技术探讨

侯万兴（张家界市道路桥梁开发建设总公司，湖南张家界427000）

在复杂地质条件下公路隧道施工中，必须综合权衡隧道施工技术的可行性、减少施工成本以及加快施工进度、合理缩短施工工期等要素。对此，本文首先介绍了复杂条件下公路隧道开挖施工原则，然后对复杂地质条件下公路隧道施工技术进行了详细探究。

复杂地质；隧道；修筑

1　引言

现阶段，公路隧道建设数量越来越多，在公路隧道施工中，对于施工技术的要求比较高，在实际施工中，需要结合工程实际选择施工技术，以此加快施工进度，缩短施工工期，改进施工质量，提高公路隧道施工水平。

2　复杂环境下公路隧道开挖施工原则

在公路隧道施工中，隧道开挖是最为基础的施工步骤。在开挖施工中，必须坚持因地制宜的原则，对围岩进行准确判断，结合实际情况选择开挖方法和施工技术。在具体的施工过程中，需要遵循的基本原则如下：①需要确保围岩具有一定的稳定性，避免对围岩进行大规模改动。②选择挖掘方法，确定具体的施工时间，在此过程中，技术人员还需要考虑到围岩地质的变化情况，选择能够适应地质条件的施工方法。在挖掘施工过程中，有很多因素会影响施工进度，因此，还需要制定一系列应对方案，保证施工安全性。

3　复杂地质条件下公路隧道施工技术

3.1全断面开挖施工法

全断面开挖法又被称为全断面掘进法。在公路隧道设计中开挖断面，可以在一次施工中完成开挖断面施工。在实际施工过程中，常见的开挖方式有三种，分别为新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。常规施工工序如下：使用移动式钻井台车，首先进行全断面一次钻探并装药，然后钻进小车，返回至50m安全位置外，然后引爆，一次爆破成型，将钻孔车开往开挖面推入到位。在施工开始前，还需要采用防水隔离作为支护，然后再进行堆砌施工。全断面开挖施工法的优点在于可以在开放场所进行施工，可以使用大型机械设备，另外，由于只需要进行一次开挖，所以施工速度较快。但是，该施工方法在实际应用中对于施工连续性的要求比较高，因此需要使用机械设备作为辅助支持，但是如果机械设备出现问题，则会影响整个工程施工进度。

3.2台阶施工法

在我国公路隧道施工发展初始阶段，常见的修建方法是明挖法，但是，随着社会经济的发展，隧道修建范围逐渐扩大，这就会导致公路隧道施工难度越来越高，尤其是在复杂地质条件下，公路隧道施工质量很难得到保障，其投资主要在质构以及附属设备的设计以及制造中有所体现。在进行隧道开挖时，如果土体干燥，未见地下水渗出开挖条件明显优于未实施加固的地段，则可以采用搅拌桩与旋喷桩加固改良地层的技术措施，但是该施工方法对于地面沉降要求比较高。如果公路隧道围岩的稳定性较差，而且工期长、紧迫，则可以使用盾构法施工技术。

3.3盾构施工法

台阶法又被分为正台阶和反台阶法，一般被应用于稳定性差的公路隧道施工中。在实际施工过程中，可以将隧道断面分为若干层，采用由上到下的开挖施工法进行施工。上部台阶的钻探作业和下部台阶的出渣可以在同一时间内进行，这样有利于提高施工速度。另外，在整个断面开挖完成后，可以从边墙到拱顶进行衬砌施工。在隧道的第一层顶部的第一个挖掘是一个弯曲的导坑，需要钻探多个井眼，这样有利于避免出现倒塌问题。导坑超前距离比较短，这样能够使得石碴爆破能够直接抛落至施工范围以外的坑中，从而减少扒碴的工作量，保障施工速度。如果岩石隧道顶部出现松动的问题，则应该立即使用临时支撑螺栓或钢拱坑，避免出现倒塌问题。在实际施工中，台阶法的应用十分广泛，但是，其应用缺点在于上部作业和下部作业会形成相互干扰，因此，施工人员必须严密观察下部作业对上部结构的稳定性的影响。

3.4浅埋暗挖法

浅埋暗挖法的应用优点是能够以较小的地表沉降来完成公路隧道的修筑施工。浅埋暗挖法一般适用于城市公路隧道修建时，松散土介质围岩的施工环境下，隧道直径大于等于隧道深埋的地质条件下。对于城市地区松散土介质围岩条件，浅埋暗挖法有一定的优势，该种方法不仅不会影响城市交通，而且无污染、无噪声，对于各种尺寸与断面形式的隧道洞室有一定的适应能力。

4　复杂地质条件下公路隧道修筑实例分析

4.2.2全断面法开挖

式中，median为中位数函数；xi、xj为序列数据，表示不同年份的植被覆盖度；ti、tj为与序列数据对应的时间序列数据，序列长度为n，有i

某公路隧道全长290m，其中明挖段进出口各有60m+ 20m，暗挖段210m。经棚隧道出口端120m的洞身处于风积砂-强风化-弱风化岩层的交接面上，即隧道开挖面的左侧拱腰部至面侧拱脚为风积砂，向下分别为强风化花岗岩（Ⅱ-Ⅲ类），弱风化花岗岩（Ⅲ-Ⅳ类），风积砂主要为粉细砂，稍湿，厚度20～40m，直至地表，砂中粘土含量小于50%，未胶结，自稳性极差，隧道下部 5～7m范围内为弱风化花岗岩，岩石硬度大，岩体完整，结理不发育，非爆破段难以开挖，隧道结构如图1所示。

图1　隧道开挖面地质

4.2施工方案比选

作者贡献声明 邹文军：收集数据及撰写论文；参与选题、设计及资料的分析和解释；修改论文中关键性结果、结论；根据编辑部的修改意见进行核修。武志峰、张洁：参与选题、设计和修改论文的结果、结论。孟小妹、陆水：收集数据，参与资料的分析和解释

①拱部大管棚超前支护→②人工开挖拱部→③拱部支护→④下导坑开挖→⑤下导坑支护→⑥全断面衬砌。

本方案是在原地勘隧道为风积砂地质条件下的开挖方式，其做法是先进行隧道拱脚以下两侧壁的开挖，然后拱部，然后核心土，完成开挖。其优点是开挖安全能够保证，较为稳妥，缺点是侧壁导坑的成洞需靠爆破手段，工序繁多，人力物力投入大，施工速度慢，侧壁导坑法的施工流程如下：

同样地，从表3各算法的排名值可看出，7个改进算法的序值不受维度影响，故在低维D=30的条件下，画出了部分函数(f1、f4、f12、f16、f22)的7个改进算法收敛曲线，如图1所示。

（2）格栅与大管棚必须通过焊接连接牢固，使其成为一个整体共同受力。

监测范围为地铁区间盾构隧道下行线310～405环。其中，在340～375环注浆区域，每2环布置1个监测断面，以及两端各延伸30环每5环布置1个监测断面，共39个监测断面。每个断面设立5块监测点棱镜，分别位于隧道管片中腰两侧和隧道顶部(测试管径收敛)、道床两侧轨道边(测试隧道水平位移和竖直位移)。监测点布置示意如图1所示。监测工作从2014年12月底开始，到2015年5月10日注浆结束。

4.1工程概况

在民俗学研究领域，民间叙事或日常叙事至少暗含着两条理解途径：一是作为口头传统或民间文学体裁的叙事；二是作为记忆载体的叙事文本。长久以来，民俗学对作为民间文学体裁的叙事研究已经非常宏富，甚至出现许多影响深远的研究范式，如故事类型学中的AT分类法、故事形态学等，但对于作为记忆载体的叙事文本，则有待进一步深入讨论。

本开挖方法一般在石质隧道中使用，利用光爆技术一次成洞，整体衬砌，其优点是常规，快速，但此方案最大的缺点是震动力太大，对拱部砂层的扰动巨大，拱部容易坍塌，漏顶，其工艺流程如下：

①拱部大管棚超前支护→②全断面爆破→③全断面支护→④衬砌。

4.2.3正台阶法

此方案是先开挖拱部上导坑，随后自上而下逐步支护，直至成洞，其优点是拱部砂层开挖后可及时支护，防止坍塌，成功的把握较大，缺点是向下的逐次开挖爆破会对拱部砂层进行扰动，如初期支护强度不足或压力过大，亦容易引起坍方，其工艺流程如下：

现代酒店室内设计当中，应用可以直接展现民族精神内涵的色彩、图形、纹饰、一些具备地域文化特点的材质以及装饰饰品等，在设计过程中都能够呈现出十分特别的效果。这些都属于特殊的文化符号，是经过几百、几千，甚至上万年积淀所遗留的人类文明，其中包含着民族历史文化，且具有非常强大的生命力。

4.2.1侧壁导坑法施工

通过对三个方案的认真比选，最终采取了第三种方案，即先拱后墙上下导坑法开挖。

4.3施工工艺

代谢性高血压治疗的最终目标是在降压的同时改善糖脂等代谢紊乱，实现对靶器官的保护，降低心血管疾病的发病率和死亡率。目前，代谢性高血压的治疗方式主要是药物治疗和非药物治疗2种，且都与调节胃肠激素相关。

（1）大管棚内压浆，原设计的大管棚为φ108空心钢管，通过向管内压注1：1水泥浆，使其变为实心，其抗压抗折的能力都大为提高，在注浆时应注意注浆压力不要过大，应均匀、缓慢地使浆液注入（管棚有向上1.43°的仰角），确保浆液饱满，无气孔，注浆量应根据钢管的内体积计算，不可超量，以防浆液由管外回流冲刷管壁外砂层，影响支护效果。

(a)Minimizepraiseof self (b)Maximizedispraiseof self

对拱部的支护采用大管棚超前支护，格栅喷射混凝土初期支护，大管棚采用φ108mm，壁厚5mm的无缝钢管，环向布设，间距为每米3根，大管棚每轮长20m，两循环间搭接4m。格栅采用φ20钢筋，矩形截面，截面尺寸20cm×20cm。每50cm布设一榀，每榀间设纵向连接筋，并全断面布设钢筋网片，增强其整体性，混凝土采用C20级喷射混凝土，厚度为30cm。在施工时，采用了以下方法保证支护的强度：

王祥虽然面不改色，但是心里一颤：“这个人也不简单啊，我到现在都看不出个所以然，他倒是一眼就看出我的玉器不善。”

4.3.1加强拱部支护强度

①侧壁导坑爆破→②侧壁导坑支护→③施作拱部大管棚超前支护→④拱部开挖→⑤拱部支护→⑥核心土开挖→⑦全断面衬砌。

（3）保证喷射混凝土的强度，喷射混凝土前应在格栅不同部位焊接混凝土厚度探杆，保证厚度，混凝土应分3-4次喷射，确保混凝土充实，饱满，无空隙，喷射后应注意养护，保证混凝土达到设计强度。

（4）拱部格栅应加设锁脚锚杆，与边墙格栅间用螺栓连接牢固。

（5）控制开挖长度，每挖4m后即施作二次衬砌。

4.3.2减小爆破震动力

通过在拱部初期支护与开挖面间埋设压力盒，监测爆破后拱部压力的变化，为爆破方法提供指导数据，拱部压力变化曲线如图2所示。

图2　拱部压力变化

试验表明，爆破的瞬间压力增加最大，而后逐渐趋于平缓，但爆破的方法不同，瞬间峰值大小则不同，通过不断的试验积累，确定了以下爆破顺序。此种爆破的原理是利用拱部开挖面作为爆破的凌空面，向下逐渐扩大，深入，以达到减小震动力的目的。爆破分布如图3所示，在施工时，应注意以下问题：

（1）一次爆破深度不允许超过1m；

（2）严格控制装药量，全部爆破均为松动爆破；

2.流行情况。此病是鱼苗培育阶段的主要寄生虫性病害，车轮虫或小车轮主要寄生在鱼体表或鳃部，显微镜检查会发现侧面如“斗笠状”、运动时如车轮转动的虫体活动。严重感染时会造成鱼苗大量死亡，此病常年都会发生，但是造成大量死亡的主要是在高温季节。

（3）五部份的爆破需分6次进行，而且需在左侧初期支护完成后进行；

贸易结合度指数。又称贸易强度指数，首先由经济学家布朗（A.J.Brown）于1947年提出，后经小岛清等人1959年完善推广，用来衡量贸易伙伴之间的贸易相互依存度。计算公式如下：

（4）1～4部的爆破应自上而下采用不同段位导爆管，最好跳段使用，尽量拉长爆炸的时间，以减小震动力；

（5）挖距离达到4m后（与拱部同步后）立即施作二次衬砌。

图3　爆破分部

5　结语

综上所述，在公路隧道修筑中，在复杂地质条件下，施工质量很难得到有效控制，隧道工程施工建设很容易出现各种安全事故，因此，在具体的施工过程中，必须进行现场勘察工作，结合实际情况选择具体的施工技术，完善施工方案，在施工过程中加强施工质量控制，这样才能有效保证隧道工程施工质量。

［1］张燕清.复杂地质条件下隧道综合施工技术研究与应用［J］.科技与企业，2016（03）：36～37.

［2］吕立艳，李厚荣.公路隧道复杂地质情况下浅埋偏压段施工的探讨［J］.科技研究，2014（09）：164～165.

［3］陈昇辉.复杂地质条件下隧道施工技术和安全管理［J］.中华民居旬刊，2014（03）：423.

侯万兴（1967-），男，工程师，本科，主要从事路桥施工管理工作。

U455.4

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2095-2066（2016）13-0189-02

2016-4-23