不良地质隧道施工原则

(重庆交通大学 重庆 400000)

不良地质隧道施工原则

熊含威

(重庆交通大学重庆400000)

随着科学技术的发展，人们在隧道施工的方法以及对不良地质防护技术也越来越高，人们也越来越重视针对不良地质隧道的特殊情况下的施工方法和防护措施的研究，比如崩塌、软弱夹层、地下暗河、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲刷以及渗透变形等，这些不良地质情况对场地的物理特性以及受力的稳定性都有严重的影响[1]。除此之外，还有边坡、涵洞的安全性以及路基的稳定性也深受不良地质现象的影响。不良地质包括地下溶洞、山体滑坡、煤层地带、地下暗河、泥石流等。以下就不良地质地段的隧道施工原则作出简要的分析。

隧道;不良地质;施工

一、不良隧道施工以“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”原则，按照工序顺序步步前进的方针[3]。

(一)短进尺

隧道开挖过程根据围岩类别进行掘进，对于复杂的地质要根据实际隔一段距离进行有效的地质勘测，目前在隧道开挖技术上的进尺已经进行许多研究，进尺过长对于围岩的影响非常大，甚至有可能造成围岩塌方，造成人员伤亡和工程损耗。虽然进尺短会延长工程工期，但在施工的安全方面来说，短进尺能够极大降低施工开挖对围岩结构和稳定性的影响，同时能够在每段进尺距离内对该段围岩进行保护和加固处理。在隧道施工时有大量渗水与开挖掉块严重的情况下，开挖进尺应该缓慢，短进尺对提高施工安全更为有效[4]。

(二)弱爆破

爆破中炸药量的控制是的重点，爆破对围岩具有很大扰动，有些甚至造成隧道坍塌，控制好炸药量，采取低药量爆破以保证隧道施工安全。微震控爆破是隧道在施工时最常采用的一种爆破放法，这种方法对施工时期隧洞围岩的影响较其他放大小的多，多次打眼，较小的振速，分多个层次，短进尺，少装药，在同一个爆孔内，要按照规范来填充炸药，使得爆破的振动速度在规范要求的安全标准之内，严禁为了缩短工期违反规定运用大孔大范围的爆破，从而引起施工事故[5]。另外早封炮孔的时候，可以选着用粘性土将填完炸药后的剩余部分填满，因为粘性土的塑性比较大，而且遇到水时膨胀，这样在炸药爆炸时可以缓冲爆炸能量对岩石的影响，使得施工过程更加安全可靠[6]。起爆采用电爆时，电爆系统的电线，闸刀开关和起爆器都应采用防爆型[7]。爆破结束后，其他的材料不能与爆破材料一起运输。关于爆破的爆炸范围的大小以及围岩的松动圈，要对其实施严格监测，对监测出的问题根据现实情况进行分析以及对原先计划的修改，特别是在开始循环爆破阶段，要对开始设计的爆破系数进行及时的修改，尽量使得开挖的炮眼数目和个炮眼间的间距与施工现场的情况相符合相适应。在任何情况下都要先考虑对围岩的保护，减少对围岩造成影响，对炮眼要达到最大限度的利用起来，防止挖洞过大炸药少。在隧道开挖方式选择上，采用钻爆开挖法时，爆破参数也要根据工地的实际情况，围岩的安全等级等一系列的现实状况来确定，在保证洞身线和洞身横截面开挖符合之前的设计的同时又能较好的保护围岩[8]。如果实在不能避免对围岩的扰动，为了防止围岩落石或者有垮塌的危险时，应该立即在需要的地方用混泥土进行衬砌，混泥土也能对围岩起支持作用。在遇到围岩自身条件较差的情况下，直接开挖有一定危险，可以用预应力锚杆来加固围岩，在需要时还可以用钢架，钢架能够使得围岩的应力重新分布，使得较差的围岩满足开挖所需的应力要求。

(三)强支护

强支护是防止隧道坍塌的有效措施之一。根据施工时间有超前支护和施工支护。超前支护有锚杆预支护，沿隧道开挖轮廓线均匀环向布设超前锚杆，超前小导管预支护是在不满足应力条件的不良地质的土层中埋入一些灌浆管，然后再进行固结灌浆，将固结浆料压入土层中，将本身比较软散不能满足应力要求的土层固结成大块体积的土石，这是通过固结灌浆改变土层自身的物理特性来使其满足施工要求[9]。大管棚超前支护施工首先在沿着洞身上端沿着洞轴线钻孔，然后向孔里面进行灌浆，这样在隧洞洞身的上部就形成一个稳定的受力结构，对隧道洞身上部的岩体的结构稳定性有大幅的提高。锚杆和锚喷网的是对岩层或者土层的外部提供支持力，通过外力提高自身的稳定性。在施工期，不同隧道具有不同的开挖深度以及不同的围岩等级和隧道所选地址的地质情况也有不同，在开挖前应该首先对岩体进行前期或预支护，原岩的受力结构尽量保持其稳定，这样既能节约工程经济，也能最大限度的保证围岩稳定，前期支护能够使得岩石的应力重新分布，并且在支护的作用下重新稳定。在目前所完成的工程中，可以总结出这样在隧道建立在土层自身物理性质比较差的情况下，上述措施对于提高工程的安全可靠以及经济性都是十分有用的办法。隧道施工时，由于开挖本身影响了岩层自身的结构，在使用外力来支持新岩层的受力机构时通常采用锚杆或者衬砌一层混泥土来保护原岩层，对于稳定性较差的围岩，必要时可以用高强度的混泥土和格栅拱架或者刚拱架。锚杆具有极强的支撑和固定作用，锚杆支护一般采用不同管径锚杆呈梅花形均匀布设，根据围岩等级进行锚杆长度设计，在系统锚杆施工时，钻孔方向尽量垂直于围岩的节理面，在插入锚杆前要对钻孔进行清空处理，锚杆安装完成之后，尽量不要对锚杆进行碰撞或者撞击。钢拱架一般运用在围岩自身因素及稳定性比较差的情况下，在这种情况下锚杆的作用效果不明显，且增加施工成本和施工工期，而此时选择钢拱架，能够迅速提供足够的支护力，满足支护所需要的支护刚度，可控制围岩的持续松弛和塑性区间的扩大，对限制围岩变形过度和保证隧道支护系统稳定起重要作用[10]。结合不同的实际情况对隧道围岩进行支护能更好的促进施工质量的提升。

(四)勤勘测

经过长期隧道建设累计的经验证明：勤勘测是保证隧道施工安全和经济的重要手段，隧道围岩在开挖后的很长一段时间内会发生缓慢的拱顶沉降和周边收敛，此期间对隧道围岩的动态数据记录和勘测十分重要，必须保证数据的“科学、准确”，确保施工人员安全，充分利用监控测量指导施工[11]。其中洞口段的地表沉降和围岩级别变更段的围岩拱顶沉降和周边收敛是监控量测的重点。施工中的超前地质预报对掌子面前方的地质勘测能及时发现前方存在的不良地质现象，尤其是溶洞和暗河，以便提前作出应对方法和变更方案。

二、结语

不良地质虽然对隧道的施工造成很大困难，但只要掌握其类型和范围大小和在洞身出现的地方，针对不同的情况采用相应的对策，施工过程中严格遵守不良地质隧道施工原则。只要处理得当，不但能够以较小代价防止出现地质灾害，还能较好弥补不良地质对隧道施工造成的影响。

[1]赵君柱.浅谈不良地质条件下水利工程处理方法[U]中国新技术-2011

[2]韦华思.百色岩土工程勘察行业的发展研究[TU]华南理工2007，11 20

[3]李伟.层次可拓模型在隧道施工风险评估中的应用研究[TU]中南林业科技大学 2015.6.23

[4]闫晓宾.不良地质隧道开挖施工技术探讨 科技与企业-2015

[5]王甲科.隧道不良地质施工方案 科技资讯-2012

[6]Xiaoqing Zhang,Qiuwen Chen,Friedrich Recknagel,Ruonan Li.Wavelet analysis of time-lags in the response of cyanobacteria growth to water quality conditions in Lake Taihu,China.Ecological Informatics 22(2014)：52-57.

[7]卿光全.铁路瓦斯隧道爆破施工技术 爆破-1993：

[8]伍从浪.浅谈靛口岩溶隧道的动态设计与施工 山西建筑-2011

[9]刘贵军.平渝高速公路宝塔山隧道破碎带施工控制技术 建筑安全-2012

[10]曲直.采古隧道型钢拱架支护作用研究 中国优秀硕士学位论文全文数据库-2014

[11]卢国梁.浅析隧道控制测量及贯穿精度估算 科技创新报导-2012

熊含威(1991.08-),男,汉族,江西人，重庆交通大学，硕士研究生，研究方向隧道裂缝开展规律研究。