復雜地質環境下的隧道施工技術研究
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摘 要：近年來，我國社會基礎設施建設不斷擴展，基礎設施建設中，經常會涉及一些復雜地質環境上的施工，尤其是隧道施工，難度大、耗時長、要求高、技術要求嚴，隧道施工質量的好壞對整個施工項目的成敗具有重要影響，文章將對復雜地質環境下的隧道施工技術進行簡要探析，為當前和未來的復雜地質環境下的隧道施工提供一些有益的參考和啟示。
關鍵詞：復雜地質環境;隧道施工;施工技術;原則;溶巖
中圖分類號：U455.49 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）16-0155-02
Abstract： In recent years， China's social infrastructure construction continues to expand. The infrastructure construction often involves some complex geological environment construction， especially tunnel construction， which is difficult， time-consuming， and needing high and strict technical requirements. The quality of tunnel construction has an important influence on the success or failure of the whole construction project. This paper will briefly analyze the tunnel construction technology under the complex geological environment. It provides some useful reference and enlightenment for tunnel construction under complex geological environment at present and in the future.
Keywords： complex geological environment; tunnel construction; construction technology; principle; Karst
1 復雜地質環境下隧道施工應遵循的原則
近年來，我國的基礎設施建設不斷增加，為促進社會發展發揮著重要作用。但是，我國地形多樣，地質條件復雜，很多地質條件復雜地區的基礎建設變得比平時更為困難，尤其是道橋建設中涉及隧道施工的部分，對施工技術的要求非常高，一旦某一環節、某一部分出了問題，可能會給整個工程帶來嚴重不良影響。所以，復雜地質環境下的隧道施工，應該遵循幾個基本原則，以保障施工的順利進行。
1.1 保持巖層穩定
復雜地質環境下，巖層的穩定性是施工必須首先考慮的問題，只有確保巖層穩定，才能保障施工的安全性和施工質量。所以，施工團隊在施工之前，一定要認真研究復雜地質環境施工段的基本情況，撰寫詳細的可行性研究報告，徹底勘察清楚施工段的地質水文條件、圍巖性質、地質變化，影響因素，施工可能引發的地質問題，做好安全預案等，具體施工時，要根據設計圖紙的要求進行施工，同時，隨時注意施工中遇到的新問題、新情況，及時與設計方進行溝通，避免大規模的巖石變動，保障巖層的結構穩定，促進施工的順利進行。
1.2 靈活選擇開挖方式
復雜地質環境下，隧道施工難度較高，技術要求也比較高，為了更好的提高隧道開挖的質量和效率，應結合隧道施工可行性研究報告，充分的分析隧道不同施工段的不同特點，結合施工作業的可行性、安全性、施工難度、現有的技術能力，科學、靈活的選擇最佳施工方案，提高隧道施工的安全性、質量和效率。
2 不同復雜地質條件下的隧道施工技術
地質條件的復雜性，決定了隧道施工必須實事求是，根據不同的地質條件采用對應的施工技術，以保障施工的順利完成。
2.1 巖溶地質環境下的隧道施工
巖溶地質環境是最為典型的復雜地質環境，出現在喀斯特地貌區，以西南區域最為常見，巖溶地區的工程施工，經常會遇到地基穩定性問題、滲漏、塌陷、涌水、涌泥等工程地質問題，所以，注意巖溶地區的施工技術，提高施工水平十分重要。
2.1.1 加強地形的全面勘察
巖溶地區隧道施工，必須對施工地區的整體地質環境、自然地理環境進行全面的勘察，利用先進的3S技術對地形、地質水文條件進行全面解析，因地制宜，科學的提出施工方案，正式施工之前，可通過3S技術對施工方案進行數字模擬，對可能出現的圍巖變動情況、工程地質問題進行預防、控制。在實際施工中，如果發現大規模的圍巖變動，要立刻聯合設計方、施工方、安全監管人員對施工的現狀、施工風險進行評估，盡快提出高效的解決方案，使整個隧道施工工作都在可控范圍內，避免施工事故發生。
2.1.2 躲避溶洞
巖溶地區，溶洞防不勝防，是最危險的，為了保障施工的安全性和隧道完成后能正常使用，躲避溶洞十分必要。所以，隧道開挖的時候，要選擇合適的開挖方式，做足充足的地質勘查工作，繞過溶洞，提高隧道施工的收縮性。具體施工時，應對隧道施工過程中可能遇到的溶洞進行分割，然后根據溶洞的具體情況采取對應的避開技術，保障溶洞周邊地質的穩定，在能達到施工水平又符合隧道使用性能的地方，保障工程的順利進行。
2.2 瓦斯地質條件下的隧道施工技術 瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期形成的，無色無味，難溶于水，但達到一定濃度時，可使人窒息死亡。瓦斯在煤體或圍巖中是以游離狀態和吸著狀態存在的，在瓦斯地質條件下，瓦斯達到一定濃度或遇明火，可產生燃燒或爆炸，造成嚴重的安全事故，所以，瓦斯地質條件下進行隧道施工，必須做好相應的防護技術，提高施工的安全性和可靠性。
2.2.1 加強地質條件綜合分析
瓦斯無色無味，其形成和圍巖的地質變遷有很大關系，為了提高安全性，必須對隧道施工區域的地質條件進行全面的勘察、綜合分析，準確定位斷裂帶的位置、分布情況、存在狀態、規模儲量、密度等有關信息，做出詳細科學的綜合分析報告。瓦斯地質的綜合報告中，應包含TST報告、地質素描報告、水平鉆井報告，這些報告要通過專業的、經驗豐富的勘探公司取得，并且聘請專業的技術人員進行相關數據、圖形的分析，得出科學的結論，為施工方案的制定、安全防護措施的開展提供依據。
2.2.2 瓦斯監測技術
隧道施工過程中，如果勘測到存在瓦斯氣體，必須做好嚴密的瓦斯監測，而且是全程、全方位的監測。瓦斯監測主要有機械監測、人工監測兩種。目前市場上機械監測主要使用的是KJ90號煤礦綜合監控系統，具體施工時，在模板車頂等探測范圍較為開闊的地方安裝甲烷預警裝置，預警裝置和監控系統連接，系統內通過自動化技術預設了0.5%、1%的瓦斯濃度值，一旦系統探測裝置探測到隧道的瓦斯濃度超過了0.5%，甲烷報警裝置就會發出警報，如果超過了1%，報警器不但會發出警報，還會自動切斷隧道電源，強制停止施工，保護隧道內施工人員和機械設備的安全。當甲烷報警器發出警報后，隧道內施工人員應立刻停止施工，采取相應的通風措施給隧道通風，稀釋瓦斯等氣體，直到監控系統測到的隧道內瓦斯濃度低于0.5%再開始施工。如果系統提示瓦斯濃度較高，情況較為危急，瓦斯的濃度短時間內無法降下來，施工人員應盡快撤離隧道，以免受到有害氣體影響威脅生命安全。
2.2.3 改進防爆設備
瓦斯地質條件下，防燃防爆是必須高度重視的工作，除了對隧道施工人員進行嚴格的安全宣傳教育和自我防護訓練外，隧道內的所有車輛、機械設備都應安裝防爆裝置，具備超強防爆性能，并且所有的機械設備的監控也要加強，增強其自動化性能。機械設備、車輛進入隧道進行正式作業之前，要進行防爆裝置的檢查、測試，確定完全沒問題了再投入使用。目前，我國在機械設備的防爆性能研究方面還有很多不足，應積極加強這方面的研究，提高防爆技術，促進工程施工安全。
2.3 膨脹性地質環境的隧道施工
膨脹性地質環境下的隧道施工，主要是指隧道施工中遇到膨脹土。膨脹土是公認的災害性土。膨脹土以黏土礦物質為主、顆粒高分散，中黏粒含量通常大于30%，對濕熱環境高度敏感，土地濕潤時，土的體積膨脹，土體干燥時，土的體積收縮形成裂縫，屬液限大于40%的超高塑性土，所以土體的強度很不穩定。膨脹土分布廣泛，我國超20個省區分布有膨脹土，在氣候變化影響下，膨脹土土體強度產生變化，對工程施工中的路基、邊坡等具有重要影響。復雜地質環境下，對膨脹性的地質環境進行全面勘察，采用復雜的隧道施工技術，減小斷面，防止地基下沉，可以調整工程的絕對值，加快施工速度;膨脹土的施工對溫度、濕度較為敏感，所以施工時一定要設計好各個環節的施工次序，提高施工速度，確保各個環節無縫銜接，施工完的工程得到及時加固;必須減少隧道內水化風化等對巖石結構的影響，最大限度的減少土體的收縮、膨脹;膨脹地質環境下的隧道施工，可采取分步開挖、搭建支撐結構的方式，提高施工速度;設置導坑時，要合理設計開挖順序;膨脹性地質環境下，如果有必要，可采用換土法，將施工位置重要膨脹土又不多的膨脹土挖掉，換上新的強度高的土體;施工前，也可對膨脹土進行預濕，使土體保持濕潤，再壓實控制，配合上一定的化學處理（在土體中摻入粉煤灰、石灰、水泥、氯化鈣、磷酸等，使其通過化學反應加固土體），可有效的提高膨脹土的土體強度。
2.4 突水、突泥地質條件施工技術
地下水的靜水壓作用和勁水壓作用，可以使巖體發生水力劈裂，增強滲透，突破局部屏障，地下水位升高，造成突水突泥。突水突泥在不良地質下最容易發生，具有很強的突發性、危害性，對工程施工影響很大。隧道施工一般作業較深、施工工作量大、隧道較長，突水突泥一旦發生，施救和災害排除較為困難，所以必須高度重視，積極加以預防。隧道施工時，一定要做好超前的地質預報，對可能發生突水、突泥的地段進行地質鉆探，預測地下水位置、水量和分布情況，對涌水量進行預測。突水突泥發生的規模較小時，可采用封堵措施，將水、泥封堵在圍巖外，間歇性的涌水通過泄水孔、道排出隧道。超前探水孔的深度不應小于25m，涌水量小于10m3/h時，鉆水孔應加深到50m;如果沒出現明顯涌水，可在30m斷面處實行全斷面注漿堵水;如果涌水量明顯，應在30m長度外全斷面注漿堵水;如果涌水量小于10m3/h但有些孔涌水量大于2m3/h，則應對這些涌水量較大的孔進行局部注漿封堵。
3 結束語
隧道施工在工程建設中十分常見，我國幅員遼闊，地質地形條件復雜多變，隧道施工經常會遇到復雜地質，施工十分困難。文章分析了復雜地質環境下隧道施工應遵循的原則，并探討了幾種復雜地質環境下的隧道施工技術，研究成果值得參考和借鑒。
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