复杂地质环境下的隧道施工技术研究

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　　摘  要：近年来，我国社会基础设施建设不断扩展，基础设施建设中，经常会涉及一些复杂地质环境上的施工，尤其是隧道施工，难度大、耗时长、要求高、技术要求严，隧道施工质量的好坏对整个施工项目的成败具有重要影响，文章将对复杂地质环境下的隧道施工技术进行简要探析，为当前和未来的复杂地质环境下的隧道施工提供一些有益的参考和启示。
　　关键词：复杂地质环境;隧道施工;施工技术;原则;溶岩
　　中图分类号：U455.49       文献标志码：A         文章编号：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 复杂地质环境下隧道施工应遵循的原则
　　近年来，我国的基础设施建设不断增加，为促进社会发展发挥着重要作用。但是，我国地形多样，地质条件复杂，很多地质条件复杂地区的基础建设变得比平时更为困难，尤其是道桥建设中涉及隧道施工的部分，对施工技术的要求非常高，一旦某一环节、某一部分出了问题，可能会给整个工程带来严重不良影响。所以，复杂地质环境下的隧道施工，应该遵循几个基本原则，以保障施工的顺利进行。
　　1.1 保持岩层稳定
　　复杂地质环境下，岩层的稳定性是施工必须首先考虑的问题，只有确保岩层稳定，才能保障施工的安全性和施工质量。所以，施工团队在施工之前，一定要认真研究复杂地质环境施工段的基本情况，撰写详细的可行性研究报告，彻底勘察清楚施工段的地质水文条件、围岩性质、地质变化，影响因素，施工可能引發的地质问题，做好安全预案等，具体施工时，要根据设计图纸的要求进行施工，同时，随时注意施工中遇到的新问题、新情况，及时与设计方进行沟通，避免大规模的岩石变动，保障岩层的结构稳定，促进施工的顺利进行。
　　1.2 灵活选择开挖方式
　　复杂地质环境下，隧道施工难度较高，技术要求也比较高，为了更好的提高隧道开挖的质量和效率，应结合隧道施工可行性研究报告，充分的分析隧道不同施工段的不同特点，结合施工作业的可行性、安全性、施工难度、现有的技术能力，科学、灵活的选择最佳施工方案，提高隧道施工的安全性、质量和效率。
　　2 不同复杂地质条件下的隧道施工技术
　　地质条件的复杂性，决定了隧道施工必须实事求是，根据不同的地质条件采用对应的施工技术，以保障施工的顺利完成。
　　2.1 岩溶地质环境下的隧道施工
　　岩溶地质环境是最为典型的复杂地质环境，出现在喀斯特地貌区，以西南区域最为常见，岩溶地区的工程施工，经常会遇到地基稳定性问题、渗漏、塌陷、涌水、涌泥等工程地质问题，所以，注意岩溶地区的施工技术，提高施工水平十分重要。
　　2.1.1 加强地形的全面勘察
　　岩溶地区隧道施工，必须对施工地区的整体地质环境、自然地理环境进行全面的勘察，利用先进的3S技术对地形、地质水文条件进行全面解析，因地制宜，科学的提出施工方案，正式施工之前，可通过3S技术对施工方案进行数字模拟，对可能出现的围岩变动情况、工程地质问题进行预防、控制。在实际施工中，如果发现大规模的围岩变动，要立刻联合设计方、施工方、安全监管人员对施工的现状、施工风险进行评估，尽快提出高效的解决方案，使整个隧道施工工作都在可控范围内，避免施工事故发生。
　　2.1.2 躲避溶洞
　　岩溶地区，溶洞防不胜防，是最危险的，为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，隧道开挖的时候，要选择合适的开挖方式，做足充足的地质勘查工作，绕过溶洞，提高隧道施工的收缩性。具体施工时，应对隧道施工过程中可能遇到的溶洞进行分割，然后根据溶洞的具体情况采取对应的避开技术，保障溶洞周边地质的稳定，在能达到施工水平又符合隧道使用性能的地方，保障工程的顺利进行。
　　2.2 瓦斯地质条件下的隧道施工技术 　　瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期形成的，无色无味，难溶于水，但达到一定浓度时，可使人窒息死亡。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的，在瓦斯地质条件下，瓦斯达到一定浓度或遇明火，可产生燃烧或爆炸，造成严重的安全事故，所以，瓦斯地质条件下进行隧道施工，必须做好相应的防护技术，提高施工的安全性和可靠性。
　　2.2.1 加强地质条件综合分析
　　瓦斯无色无味，其形成和围岩的地质变迁有很大关系，为了提高安全性，必须对隧道施工区域的地质条件进行全面的勘察、综合分析，准确定位断裂带的位置、分布情况、存在状态、规模储量、密度等有关信息，做出详细科学的综合分析报告。瓦斯地质的综合报告中，应包含TST报告、地质素描报告、水平钻井报告，这些报告要通过专业的、经验丰富的勘探公司取得，并且聘请专业的技术人员进行相关数据、图形的分析，得出科学的结论，为施工方案的制定、安全防护措施的开展提供依据。
　　2.2.2 瓦斯监测技术
　　隧道施工过程中，如果勘测到存在瓦斯气体，必须做好严密的瓦斯监测，而且是全程、全方位的监测。瓦斯监测主要有机械监测、人工监测两种。目前市场上机械监测主要使用的是KJ90号煤矿综合监控系统，具体施工时，在模板车顶等探测范围较为开阔的地方安装甲烷预警装置，预警装置和监控系统连接，系统内通过自动化技术预设了0.5%、1%的瓦斯浓度值，一旦系统探测装置探测到隧道的瓦斯浓度超过了0.5%，甲烷报警装置就会发出警报，如果超过了1%，报警器不但会发出警报，还会自动切断隧道电源，强制停止施工，保护隧道内施工人员和机械设备的安全。当甲烷报警器发出警报后，隧道内施工人员应立刻停止施工，采取相应的通风措施给隧道通风，稀释瓦斯等气体，直到监控系统测到的隧道内瓦斯浓度低于0.5%再开始施工。如果系统提示瓦斯浓度较高，情况较为危急，瓦斯的浓度短时间内无法降下来，施工人员应尽快撤离隧道，以免受到有害气体影响威胁生命安全。
　　2.2.3 改进防爆设备
　　瓦斯地质条件下，防燃防爆是必须高度重视的工作，除了对隧道施工人员进行严格的安全宣传教育和自我防护训练外，隧道内的所有车辆、机械设备都应安装防爆装置，具备超强防爆性能，并且所有的机械设备的监控也要加强，增强其自动化性能。机械设备、车辆进入隧道进行正式作业之前，要进行防爆装置的检查、测试，确定完全没问题了再投入使用。目前，我国在机械设备的防爆性能研究方面还有很多不足，应积极加强这方面的研究，提高防爆技术，促进工程施工安全。
　　2.3 膨胀性地质环境的隧道施工
　　膨胀性地质环境下的隧道施工，主要是指隧道施工中遇到膨胀土。膨胀土是公认的灾害性土。膨胀土以黏土矿物质为主、颗粒高分散，中黏粒含量通常大于30%，对湿热环境高度敏感，土地湿润时，土的体积膨胀，土体干燥时，土的体积收缩形成裂缝，属液限大于40%的超高塑性土，所以土体的强度很不稳定。膨胀土分布广泛，我国超20个省区分布有膨胀土，在气候变化影响下，膨胀土土体强度产生变化，对工程施工中的路基、边坡等具有重要影响。复杂地质环境下，对膨胀性的地质环境进行全面勘察，采用复杂的隧道施工技术，减小断面，防止地基下沉，可以调整工程的绝对值，加快施工速度;膨胀土的施工对温度、湿度较为敏感，所以施工时一定要设计好各个环节的施工次序，提高施工速度，确保各个环节无缝衔接，施工完的工程得到及时加固;必须减少隧道内水化风化等对岩石结构的影响，最大限度的减少土体的收缩、膨胀;膨胀地质环境下的隧道施工，可采取分步开挖、搭建支撑结构的方式，提高施工速度;设置导坑时，要合理设计开挖顺序;膨胀性地质环境下，如果有必要，可采用換土法，将施工位置重要膨胀土又不多的膨胀土挖掉，换上新的强度高的土体;施工前，也可对膨胀土进行预湿，使土体保持湿润，再压实控制，配合上一定的化学处理（在土体中掺入粉煤灰、石灰、水泥、氯化钙、磷酸等，使其通过化学反应加固土体），可有效的提高膨胀土的土体强度。
　　2.4 突水、突泥地质条件施工技术
　　地下水的静水压作用和劲水压作用，可以使岩体发生水力劈裂，增强渗透，突破局部屏障，地下水位升高，造成突水突泥。突水突泥在不良地质下最容易发生，具有很强的突发性、危害性，对工程施工影响很大。隧道施工一般作业较深、施工工作量大、隧道较长，突水突泥一旦发生，施救和灾害排除较为困难，所以必须高度重视，积极加以预防。隧道施工时，一定要做好超前的地质预报，对可能发生突水、突泥的地段进行地质钻探，预测地下水位置、水量和分布情况，对涌水量进行预测。突水突泥发生的规模较小时，可采用封堵措施，将水、泥封堵在围岩外，间歇性的涌水通过泄水孔、道排出隧道。超前探水孔的深度不应小于25m，涌水量小于10m3/h时，钻水孔应加深到50m;如果没出现明显涌水，可在30m断面处实行全断面注浆堵水;如果涌水量明显，应在30m长度外全断面注浆堵水;如果涌水量小于10m3/h但有些孔涌水量大于2m3/h，则应对这些涌水量较大的孔进行局部注浆封堵。
　　3 结束语
　　隧道施工在工程建设中十分常见，我国幅员辽阔，地质地形条件复杂多变，隧道施工经常会遇到复杂地质，施工十分困难。文章分析了复杂地质环境下隧道施工应遵循的原则，并探讨了几种复杂地质环境下的隧道施工技术，研究成果值得参考和借鉴。
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