隧道工程常见不良地质段处治措施及质量控制要点

隧道工程常见不良地质段处治措施及质量控制要点

朱砥中

浙江交工集团股份有限公司大桥分公司  浙江省杭州市  323000

摘要：隧道工程作为公路工程建设的重要组成部分，可有效解决公路穿越河流、山地的问题，实现对地下空间的有效利用，显著减少土地占用，具有较高的环保效益。但由于隧道工程施工环境复杂、工序繁多、隐蔽性强，施工中存在的影响因素较多，极易产生隧道变形、坍塌等质量事故，威胁施工安全。为此，本文结合实际工程案例，对隧道工程常见不良地质段处理措施及质量控制要点进行分析。

关键词：公路隧道项目；不良地质；质量控制

引言

隧道建设期间可能遇到各类不良地质条件，隧道围岩的稳定性难以得到保障，轻则拖慢工期，重则诱发质量问题乃至安全事故。为顺利推进隧道工程的建设进程，需从现场不良地质条件出发，采取适宜的施工技术，因此，围绕关键施工技术进行探讨具有必要性。

1常见的隧道工程不良地质条件

高速公路隧道工程中可能遇到的不良地质条件包括：（1）岩层崩塌：地下岩层的稳定性不好，容易发生崩塌、坍塌等现象，给隧道施工和使用带来风险。（2）地下水涌入：地下水位较高或者地下水压力大，会导致隧道施工过程中地下水涌入，增加施工难度和风险。（3）地质构造断裂：地质构造断裂带的存在会导致隧道施工中的地层错动、位移等问题，增加施工风险。（4）软弱地层：隧道施工中遇到软弱地层，如黏土、软土等，会导致隧道的稳定性和承载力下降，需要采取相应的加固措施。（5）地震活动：地震活动频繁的地区，隧道工程需要考虑地震对隧道的影响，采取防护措施。针对这些不良地质条件，需要进行详细的地质勘察和预测，采取相应的工程措施和技术手段，确保隧道的施工和使用安全。

2隧道工程常见不良地质段处治措施及质量控制要点

2.1测量放样确定换拱范围

施工前认真研读设计变更文件，对隧道测量基准点进行重新校核，并根据施工需要设置纵横断面施工控制点，确保施工放样准确无误。隧道换拱段沿纵向每3 m测量放样出中桩，使用油漆或钢钉作标记，并记录对应高程，全站仪设站于该点上，测量隧道初支断面轮廓线，由一侧仰拱面起开始采集数据，沿轮廓线每1.0～1.2 m采集一次，绘制断面图，现场使用红油漆或其它醒目标志标记出换拱的范围，以指导施工。

2.2浅埋地段

浅埋地段主要位于隧道进出口部位，地质松散、稳定性较差，隧道开挖过程中极易产生失稳、垮塌等问题，严重影响施工安全。其具体防治措施如下：1）强化支护。隧道开挖时，针对地质条件较差的部位进行支护，利用稳定可靠的支撑体系，提高隧道岩体稳定性，降低爆破施工造成的干扰。2）预防水害。隧道进出口位置地质条件复杂，断层部位长期受降水侵蚀，稳定性较差，施工前应全面调查周围水体分布情况，科学进行截流、引水等措施，降低水体侵害。3）开挖面防护。加强开挖断面的防护工作，采用洞顶弧形开挖，预留核心土等开挖方式，减小开挖面暴露程度，提高岩体稳定性。4）加固洞口。隧道洞口是隧道施工的最关键部位，其施工效果直接决定隧道后续工序的顺利进行，实际施工中可采用管棚法进行加固处理，以有效防止仰拱隆起现象的发生。

2.3开挖进尺及顺序

1）开挖进尺过小，开挖效率低，临时支护工程量增加，材料、人力等方面的成本攀升；开挖进尺过大，难以保证拱顶覆土的稳定性，严重时发生塌方事故。因此，根据适中的原则控制开挖进尺，具体以埋深、围岩等级、工期等为参考予以确定，兼顾安全、开挖效率多项要求。开挖前，采取超前支护措施，为开挖创设良好的条件；开挖后，初喷3~5cm混凝土，设锚杆、钢筋网片，搭建钢拱架，复喷混凝土。2）合理的开挖顺序是保障开挖安全、提高效率的重要前提。在本隧道工程中，首先开挖的是浅埋侧导坑，原因在于先对此部位进行开挖时可维持结构受力的稳定性以及减小围岩变形。因此，先开挖左洞隧道浅埋侧导坑，同时此部分与右洞错开距离需达到隧道跨径的2倍或适当增加，经计算以30m左右较为合适，经过浅埋侧导坑的开挖后，再进行其他部位的开挖。

2.4突水、突泥预报及防治技术

隧道工程中的突水、突泥灾害是隧道工程施工过程中面临的重要安全问题。这类灾害通常是地质构造复杂、地下水丰富导致的。预防和控制这类灾害需要综合运用地质勘查、监测预警、施工技术和应急预案等手段。防治技术主要包括以下内容：（1）建立完善的地质勘探体系：在地下工程建设前，应进行详细的地质勘探，了解地下水位、岩性、构造等信息，为突水、突泥预报提供基础数据。（2）采用先进的监测技术：通过安装水位、压力、渗流等传感器，实时监测地下水的变化情况，为突水、突泥预报提供实时数据。（3）建立突水、突泥预警模型：根据地质勘探和监测数据，建立突水、突泥预警模型，对可能发生突水、突泥的区域进行预测。常用的预报方式或模型包括：地质素描、红外线探水仪检测、超前水平钻孔探测、TSP202地质预报系统检测以及R24型工程地震仪检测等，在实际使用中可根据涌突水情况差异合理使用。（4）制定应急预案：针对可能发生的突水、突泥灾害，制定应急预案，明确应急响应流程和措施，确保在发生灾害时能够迅速有效地进行应对。（5）加强施工管理：在地下工程施工过程中，应加强对施工质量、施工方法等方面的管理，确保施工过程中不会引发突水、突泥灾害。（6）采用防治措施：对于可能发生突水、突泥的区域，可以采取排水、注浆、加固等防治措施，降低突水、突泥灾害的发生概率。常用的是注浆堵水加固技术，分为超前预注浆和后注浆两种，前者主要是在开挖前进行钻孔预注浆，以达到注浆堵水的目的；后者是在开挖支护之后进行注浆，以弥补前期支护过程中不满足要求的堵水方式。

2.5其他措施

1）加强对施工工序的协调，现场开挖后随即以喷射混凝土的方法封闭掌子面，缩短掌子面暴露至环境中的时间。混凝土固结后，限制围岩变形、提升掌子面的稳定性，保障施工安全，以便工程后续施工活动的顺利进行。2）对围岩预加固，以提高围岩的自承性能，方法为布设超前注浆小导管并进行注浆，随着浆液的固结，围岩得到加固处理；与此同时，注浆过程中浆液发生流动，具有封堵地表水下渗路径的效果，以免围岩由于水的侵蚀而发生软化，在此方式下，较好地规避塌方、冒顶等事故。3）为及时掌握现场施工情况，适当增加监控断面的数量，提高监控量测的频率，断面布设间距取5~10m，具体可视实际情况适当加密。对于可能出现大变形的部位，要求每断面设11个测点，布设测点后加强观测，开挖后的1个月内以每日2次的频率进行观测，根据观测数据纵向分析围岩的变化趋势，判断稳定的稳定状态，一方面针对当前围岩采取加强防护措施，另一方面优化后续的施工方法，保证施工的有效性。

结语

隧道工程中的不良地质条件对施工安全和工程质量有很大的影响。针对不同的不良地质条件，应采取相应的处理措施，以提高隧道施工的安全性和稳定性。在未来的隧道工程建设中，应加强对不良地质条件的勘察和分析，提高设计和施工水平，以确保工程的顺利完成。

参考文献

[1]许逢寿,陈宁青.京珠高速公路粤境北段隧道工程施工工艺及不良地质段整治措施[J].辽宁师专学报(自然科学版),2004(1):70-73.

[2]孙振川,游金虎.高压富水隧洞硬岩地层径向注浆堵水施工技术及应用[J].隧道建设(中英文),2017(11):1455-1461.

[3]刘刚锋.公路隧道施工不良地质灾害对策研究[D].西安：长安大学,2011.