ＬｏＷ ＣＡＲＢｏＮ ＷｏＲＬＤ ２ｏｌ６ｆ５ 绿色交通 复杂地质条件下公路隧道修筑技术探讨 侯万兴（张家界市道路桥梁开发建设总公司，湖南张家界４２７０００） 【摘 要】在复杂地质条件下公路隧道施工中，必须综合权衡隧道施工技术的可行性、减少施工成本以及加快施工进度、合理缩短施工工期等 要素。对此，本文首先介绍了复杂条件下公路隧道开挖施工原则，然后对复杂地质条件下公路隧道施工技术进行了详细探究。 【关键词】复杂地质；隧道；修筑 【中图分类号】Ｕ４５５．４ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１６）１３—０１８９—０２ １引言 现阶段．公路隧道建设数量越来越多，在公路隧道施工 ３．３盾构施工法 在我国公路隧道施工发展初始阶段，常见的修建方法是 但是，随着社会经济的发展，隧道修建范围逐渐扩大， 中．对于施工技术的要求比较高，在实际施工中，需要结合工 明挖法，程实际选择施工技术．以此加快施工进度，缩短施工工期，改 这就会导致公路隧道施工难度越来越高．尤其是在复杂地质 条件下，公路隧道施工质量很难得到保障，其投资主要在质构 进施工质量，提高公路隧道施工水平。 ２复杂环境下公路隧道开挖施工原则 在公路隧道施工中，隧道开挖是最为基础的施工步骤。在 以及附属设备的设计以及制造中有所体现。在进行隧道开挖 时．如果土体干燥，未见地下水渗出开挖条件明显优于未实施 加固的地段，则可以采用搅拌桩与旋喷桩加固改良地层的技 开挖施工中．必须坚持因地制宜的原则。对围岩进行准确判 术措施。但是该施工方法对于地面沉降要求比较高。如果公路 断．结合实际情况选择开挖方法和施工技术。在具体的施工过 隧道围岩的稳定性较差．而且工期长、紧迫，则可以使用盾构 程中，需要遵循的基本原则如下：①需要确保围岩具有一定的 法施工技术。 稳定性．避免对围岩进行大规模改动。（２）选择挖掘方法．确定 ４浅埋暗挖法 具体的施工时间。在此过程中。技术人员还需要考虑到围岩地 ３．浅埋暗挖法的应用优点是能够以较小的地表沉降来完成 质的变化情况，选择能够适应地质条件的施工方法。在挖掘施 工过程中，有很多因素会影响施工进度，因此，还需要制定一 系列应对方案．保证施工安全性。 公路隧道的修筑施工 浅埋暗挖法一般适用于城市公路隧道 修建时，松散土介质围岩的施工环境下，隧道直径大于等于隧 ３复杂地质条件下公路隧道施工技术 ３．１全断面开挖施工法 全断面开挖法又被称为全断面掘进法。在公路隧道设计 中开挖断面。可以在一次施工中完成开挖断面施工。在实际施 道深埋的地质条件下。对于城市地区松散土介质围岩条件，浅 埋暗挖法有一定的优势，该种方法不仅不会影响城市交通．而 且无污染、无噪声，对于各种尺寸与断面形式的隧道洞室有一 定的适应能力。 工过程中．常见的开挖方式有三种。分别为新奥地利全断面开 挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。常规施 工工序如下：使用移动式钻井台车．首先进行全断面一次钻探 并装药，然后钻进小车，返回至５０ｍ安全位置外，然后引爆， 一４复杂地质条件下公路隧道修筑实例分析 ４．１工程概况 某公路隧道全长２９０ｍ。其中明挖段进出口各有６０ｍ＋ ２０ｍ，暗挖段２１０ｍ。经棚隧道出口端１２０ｍ的洞身处于风积 砂一强风化一弱风化岩层的交接面上．即隧道开挖面的左侧拱 次爆破成型，将钻孔车开往开挖面推入到位。在施工开始 前．还需要采用防水隔离作为支护，然后再进行堆砌施工。全 断面开挖施工法的优点在于可以在开放场所进行施工。可以 直至地表。砂中粘土含量小于５０％，未胶结，自 使用大型机械设备。另外，由于只需要进行一次开挖，所以施 厚度２０～４０ｍ，工速度较快 但是．该施工方法在实际应用中对于施工连续性 稳性极差．隧道下部５～７ｍ范围内为弱风化花岗岩，岩石硬 度大．岩体完整，结理不发育，非爆破段难以开挖，隧道结构如 的要求比较高．因此需要使用机械设备作为辅助支持，但是如 图１所示 果机械设备出现问题．则会影响整个工程施工进度。 腰部至面侧拱脚为风积砂．向下分别为强风化花岗岩（Ⅱ一Ⅲ 类），弱风化花岗岩（Ⅲ一Ⅳ类），风积砂主要为粉细砂，稍湿， ３．２台阶施工法 台阶法又被分为正台阶和反台阶法．一般被应用于稳定 性差的公路隧道施工中。在实际施工过程中，可以将隧道断面 分为若干层．采用由上到下的开挖施工法进行施工 上部台阶 的钻探作业和下部台阶的出渣可以在同一时间内进行，这样 口… 圈强风化岩 图…岩 图１隧道开挖面地质 有利于提高施工速度。另外，在整个断面开挖完成后，可以从 边墙到拱顶进行衬砌施工。在隧道的第一层顶部的第一个挖 兮 ｔｖ－ ２施工方案比选 ． ０ 掘是一个弯曲的导坑．需要钻探多个井眼，这样有利于避免出 ４．≥ ２．１侧壁导坑法施工 现倒塌问题。导坑超前距离比较短．这样能够使得石碴爆破能 ４．Ｚ ０ 本方案是在原地勘隧道为风积砂地质条件下的开挖方 够直接抛落至施工范围以外的坑中。从而减少扒碴的工作量， 保障施工速度。如果岩石隧道顶部出现松动的问题，则应该立 式．其做法是先进行隧道拱脚以下两侧壁的开挖，然后拱部， 即使用临时支撑螺栓或钢拱坑。避免出现倒塌问题。在实际施 然后核心土，完成开挖。其优点是开挖安全能够保证，较为稳 ≥ 人力物 ９ 工中。台阶法的应用十分广泛，但是．其应用缺点在于上部作 妥，缺点是侧壁导坑的成洞需靠爆破手段，工序繁多， 业和下部作业会形成相互干扰．因此。施工人员必须严密观察 力投入大．施工速度慢，侧壁导坑法的施工流程如下：下部作业对上部结构的稳定性的影响。 嘛 圭Ｉ 昆 ①侧壁导坑爆破— ②侧壁导坑支护—＋（ 施作拱部大管棚 晦 壁 ｉ８９ 绿色交通 Ｌ０Ｗ ＣＡＲＢｏＮ ＷｏＲＬＤ ２０１６，５ 超前支护一④拱部开挖一⑤拱部支护一⑥核心土开挖一⑦全 挖面作为爆破的凌空面．向下逐渐扩大．深入，以达到减小震动 断面衬砌 ４．２．２全断面法开挖 力的目的。爆破分布如图３所示，在施工时，应注意以下问题： （１）一次爆破深度不允许超过１ｍ； （２）严格控制装药量．全部爆破均为松动爆破； （３）五部份的爆破需分６次进行．而且需在左侧初期支护 完成后进行： 本开挖方法一般在石质隧道中使用．利用光爆技术一次 成洞，整体衬砌，其优点是常规，快速，但此方案最大的缺点是 震动力太大，对拱部砂层的扰动巨大，拱部容易坍塌，漏顶，其 工艺流程如下： 护— ＋－ｔｚ￣．． ４－２Ｉ３正台阶法 （４）ｌ～４部的爆破应自上而下采用不同段位导爆管，最好 （ 拱部大管棚超前支护— （ 全断面爆破— （ 全断面支 跳段使用．尽量拉长爆炸的时间．以减小震动力： （５）挖距离达到４ｍ后（与拱部同步后）立即施作二次衬砌。 部初刖支护 此方案是先开挖拱部上导坑．随后自上而下逐步支护．直 至成洞，其优点是拱部砂层开挖后可及时支护，防止坍塌，成 功的把握较大．缺点是向下的逐次开挖爆破会对拱部砂层进 行扰动．如初期支护强度不足或压力过大，亦容易引起坍方． 其工艺流程如下： （ 拱部大管棚超前支护一（ 人工开挖拱部一③拱部支 护一④下导坑开挖一⑤下导坑支护一⑥全断面衬砌。 通过对三个方案的认真比选，最终采取了第三种方案，即 先拱后墙上下导坑法开挖 ４．３施工工艺 ４．３．１加强拱部支护强度 对拱部的支护采用大管棚超前支护．格栅喷射混凝土初 期支护，大管棚采用 １０８ｍｍ，壁厚５ｍｍ的无缝钢管，环向布 设，间距为每米３根，大管棚每轮长２０ｍ，两循环间搭接４ｍ。 格栅采用＋２０钢筋，矩形截面，截面尺寸２０ｅｍ￣２０ｅｍ。每 ５０ｅｍ布设一榀。每榀间设纵向连接筋．并全断面布设钢筋网 片．增强其整体性，混凝土采用Ｃ２０级喷射混凝土，厚度为 ３０ｅｒａ 在施工时，采用了以下方法保证支护的强度： （１）大管棚内压浆，原设计的大管棚为 １０８空心铜管，通 过向管内压注１：ｌ水泥浆．使其变为实心，其抗压抗折的能力 都大为提高，在注浆时应注意注浆压力不要过大，应均匀、缓 慢地使浆液注入（管棚有向上１．４３。的仰角），确保浆液饱满， 无气孔，注浆量应根据钢管的内体积计算，不可超量，以防浆 液由管外回流冲刷管壁外砂层．影响支护效果 （２）格栅与大管棚必须通过焊接连接牢固．使其成为一个 整体共同受力。 （３）保证喷射混凝土的强度，喷射混凝土前应在格栅不同 部位焊接混凝土厚度探杆．保证厚度，混凝土应分３—４次喷 射，确保混凝土充实，饱满，无空隙，喷射后应注意养护，保证 混凝土达到设计强度 （４）拱部格栅应加设锁脚锚杆．与边墙格栅间用螺栓连接 牢固。 （５）控制开挖长度，每挖４ｍ后即施作二次衬砌 ４．３．２减小爆破震动力 通过在拱部初期支护与开挖面间埋设压力盒．监测爆破 后拱部压力的变化．为爆破方法提供指导数据．拱部压力变化 曲线如图２所示 Ｐ ｈ力 兮 ｅｒ－ ０ ７ ０ 罡 峰值 Ｔｆ时间 《 Ｕ 图２拱部压力变化 ≥ 试验表明．爆破的瞬间压力增加最大，而后逐渐趋于平 嘛 划 缓，但爆破的方法不同，瞬间峰值大小则不同，通过不断的试 替 验积累．确定了以下爆破顺序。此种爆破的原理是利用拱部开 邕 １９０ 图３爆破分部 ５结语 综上所述，在公路隧道修筑中，在复杂地质条件下，施工 质量很难得到有效控制，隧道工程施工建设很容易出现各种 安全事故．因此，在具体的施工过程中，必须进行现场勘察工 作，结合实际情况选择具体的施工技术，完善施工方案，在施 工过程中加强施工质量控制，这样才能有效保证隧道工程施 工质量 参考文献 …张燕清．复杂地质条件下隧道综合施工技术研究与应用ｌ Ｊ１．科技与 企业，２０１６（０３）：３６￣３７． 『２］吕立艳，李厚荣．公路隧道复杂地质情况下浅埋偏压段施工的探讨 ｌ Ｊｌｌ科技研究，２０１４（０９）：１６４～１６５． ｆ３１陈异辉．复杂地质条件下隧道施５－技术和安全管理ｌ Ｊｌ中华民居旬 刊，２０１４（０３）：４２３． 收稿日期：２０１６—４—２３ 作者简介：侯万兴（１９６７一），男，Ｘ－程师，本科，主要从事路桥施 工管理工作
