复杂地质条件下隧道施工安全技术探究

复杂地质条件下隧道施工安全技术探究

杜岳刚

四川省都江堰勘测设计院有限责任公司  四川省都江堰市 611830

摘要：我国交通体系持续完善背景下隧道工程建设数量逐年增多，而受到复杂地质条件影响，使得隧道施工极易出现涌水、塌方等病害问题，亟需借助有效技术来强化隧道施工安全管控，并保证隧道工程建设符合预期要求。本文从复杂地质条件对隧道施工的影响分析入手，在此基础上阐明隧道施工安全技术的具体应用。

关键词：隧道施工；复杂地质；安全技术

现阶段隧道工程在我国公共交通领域中较为常见，通常情况下，隧道施工质量把控受到其地质条件的直接影响，如湿陷性土壤、黏土地质等条件，均会增大隧道工程的施工难度，无法保证其施工过程处于安全状态。鉴于此，亟需借助安全技术来降低复杂地质条件造成的影响，并将隧道质量、安全问题的发生概率控制在允许范围内，为隧道施工的高水平开展提供技术支撑。

一、复杂地质条件对隧道施工影响

隧道工程建设能够通过缩短路程来实现造价控制，但受到我国地质条件复杂、多样的影响，使得隧道工程在施工阶段面临诸多难题。纵观当前隧道工程施工，受到复杂地质条件的影响主要表现为：（1）地质条件多样性。在具体施工过程中，

不同地区的地质条件存在差异，包括地质构造、岩性、地下水位等方面，使得隧道工程面临更多要求。同时，复杂地质条件的存在，极易增大施工问题的出现概率，包括软弱地层、断层、岩溶地貌等[1]。（2）地质灾害风险。一方面，复杂的地质条件使得隧道施工极易出现地震、滑坡、塌方等灾害。另一方面，其隧道结构极易在地质灾害的影响下出现破损情况。（3）地下水问题。隧道工程施工中，复杂的地质条件使得隧道施工通常会面临渗水、涌水等问题。且隧道围岩极易在地下水问题的影响下出现破损情况，相关人员需依据实际情况进行工艺调整[2]。

二、复杂地质条件下隧道施工安全技术应用

（一）塌方涌水处理技术

当前隧道工程施工中，在多方面因素的影响下极易出现塌方涌水问题。对此可结合实际施工要求的分析，以治水为切入点来优化塌方涌水处理，具体技术措施包括：

1. 地表阻水灌浆

有某隧道工程TBM掌子面存在塌方涌水问题为例，可视情况通过阻水灌浆来达到围岩固结与阻水的目的，避免卡机、淹机问题出现影响到隧道施工安全。实际施工中，需在确定隧洞塌方涌水围岩的基础上，借助钻机进行灌浆阻水，并以38m为基准来控制该项目灌浆范围[3]。同时，需将灌浆孔排距控制在3.0m左右，灌段长度控制在16.17m左右。为保证阻水效果不受岩体破碎或水量过大的影响，需在加密灌浆孔的基础上，利用水泥进行注浆处理。若情况必要，则可将水玻璃与水泥的混合料作为灌浆，按施工要求进行二序施工划分，并严格遵循先Ⅰ序后Ⅱ序的原则进行。考虑到压力对灌浆孔的影响，需将Ⅰ序、Ⅱ序的灌浆压力分别控制在0.8MPa、1.0MPa左右。

为保证灌浆施工符合质控要求，需明确“由里到外、逐层逐级、先探后灌”的施工思路，即在施工阶段要求人员以精准探孔为前提，基于对灌区地下水、围岩情况的确定与分析，明确其灌浆深度并严格按照工艺进行灌浆施工。若探孔后确定为基岩，可利用潜孔钻对灌浆段进行钻孔处理，基岩利用146mm钢管进行护壁处理，以灌段顶高为基准控制钻孔高度，并进行114mm钢管的下入。确保固管凝结后，开展洗孔与压水试验，并结合封闭式全孔一次灌浆法工艺进行灌浆施工。若探孔后确定为断层破碎带，需在固管后再次借助潜孔钻进行钻孔施工，孔径需控制在90mm左右，并保持边钻边灌的施工状态。考虑到地质条件的特殊性，可在利用孔内循环式灌浆工艺的同时，通过自上而下灌浆施工来实现有效阻水[4]。

2. 超前管棚技术

该工程掌子面岩质软弱，且围岩呈现出破碎状塌方，其自稳能力控制不符合预期要求。在实际施工期间，为实现对塌方问题的有效处理，可在第一循环结合现场情况的分析，借助长管棚进行超前支护处理，长度控制在20m左右，利用钢花管来提升管棚前端的稳固性，长度可控制在6m左右，并通过浆液注入来达到固结与阻水的目的。对于水泥浆液的配置，则需按照1:1的比例进行材料混合。管棚后端以钢管为主要材料，结合对浆液的注入来强化管棚强度控制。需注意，在实际管棚施工期间，应对完成支护的钢拱架进行钻孔处理，并保证TBM主梁与型钢在钢拱架开孔前进行牢固焊接，避免拱架形变的出现影响到隧道安全。同时，为避免复杂、恶劣地质条件对钻进过程产生影响，需在施工时保持跟管钻进。另外，要求人员密切关注钻杆在钻进过程中的角度变化，通过及时调整来保证超前管棚施工不受影响，充分发挥出超前管棚在治理隧道塌方涌水方面的作用[5]。

（二）施工监测和控制技术

施工监测系统是用于监测隧道施工过程中地质变形、地下水位、地震活动等参数的系统。可及时获取监测数据，帮助工程师了解隧道施工的安全状况，并采取相应的控制措施。在实际隧道工程施工中，可将施工监测系统覆盖以下几个方面：（1）地质变形监测。通过安装测点和传感器，监测隧道周围地质体的变形情况，包括岩层位移、收敛、膨胀等。常用的监测方法包括全站仪、测斜仪、应变计等。（2）地下水位监测。通过安装水位计或压力传感器，监测隧道周围地下水位的变化情况。地下水位的变化可能会对隧道施工产生影响，所以需借助监控系统来实时掌握地下水情况（3）地震监测。通过安装地震仪器，监测隧道周围地震活动的情况。为避免地震活动对隧道安全施工产生限制，需及时进行地震风险的监测和评估。

结束语：

综上所述，隧道施工能否安全、顺利进行受到地质条件的直接影响。鉴于此，为避免复杂、恶劣的地质条件导致隧道施工安全事故概率增大，需结合隧道项目建设要求的分析，合理借助安全技术来提升隧道施工水平，确保隧道项目施工可始终处于安全、稳定的状态。

参考文献：

[1] 陆沫.探讨复杂地质条件下公路隧道的施工技术[J].交通科技与管理, 2022(19):0082-0084.

[2] 冉鹏.复杂地质条件下隧道施工技术和安全管理分析[J].市场周刊：商务营销, 2020, 000(092):P.1-1.

[3] 李明.复杂地质条件下铁路隧道施工技术探讨[J].建筑·建材·装饰, 2019, 000(011):90-91.

[4] 刘洋.复杂地质条件下铁路隧道施工关键技术探讨[J].中国科技期刊数据库 工业A, 2022(5):3.