复杂地形地质条件下隧道施工技术研究

复杂地形地质条件下隧道施工技术研究

李德权

中交一公局五公司，河北 廊坊 065000

摘要：近年来，我国公共交通行业的全面发展，隧道工程建设成为重中之重，必须结合地质条件情况，合理选择施工技术，提高施工稳定性安全性，保证隧道建设质量。

关键词：复杂地形条件；隧道施工技术；软弱围岩；掌子面爆破

引言

在公共交通网的建设中，必须充分考虑地质条件因素，合理选取施工技术，尤其复杂地形条件，对施工技术的要求更为严格，更要保证充分遵守不同施工技术规范。

一、隧道施工中常见的复杂地质条件

（一）大断层隧道区域

隧道是我国公共交通的重要组成，部分可达到缓解交通压力的目的，近年来也形成了诸多隧道工程项目。而施工地质条件是影响因素之一，必须充分分析施工区域的地形特点。隧道施工时遇到大断层地质条件，其施工较为复杂，而且必须合理进行安排，方能保证建设质量，减少安全风险。本身大断层施工区域，处置条件并不稳定，很容易出现土壤塌方，涌水或渗水问题，因此在正式施工建设中，必须充分考虑其结构断层破碎的问题，合理选取施工技术。而且断层施工较为常见，地质条件虽然相对复杂，危险性较高，但整体施工过程必须严格遵守施工规范，合理选取和安排工程建设要素，保证工程整体进度。此外，在隧道建设中，大断层地质条件除了复杂外，还会出现规模大的问题，形成较多间层具有腹水特性，这都将在后续隧道施工中影响整体安全系数，造成无形的隐患问题。值得注意的是，在大断层地质结构中，多数情况下会出现地下水活动频繁的问题，这就需要加大防水处理工作。

（二）软弱围岩隧道区域

除典型的大断层地质结构外，在隧道建设时也会遇到软弱围岩的特殊地质条件，施工极为复杂，必须严格进行处理。一般而言，隧道工程的施工必须由技术人员全面进行环境分析，了解隧道建设的各个要点，无论是施工的重点要素或是技术要点，都需要全面分析和整合。在此基础上，施工人员在了解到整体隧道的围岩情况下，必须结合工程建设要求，遵循安全性稳定性原则，选取恰当技术手段和施工机械设备。尤其出现软弱围岩地质条件后，相关施工人员必须严格保证施工安全性，减少结构问题。所有施工工序都要保证提前做好围岩结构的强化和加固作用，减少隧道围岩软弱问题。另外，软弱围岩岩石结构强度较小，很难满足隧道整体建设的标准，极易出现坍塌问题，且软弱围岩分布不均匀，因此需要充分考虑岩石松散或损坏问题，部分区域还会出现岩石裂缝，甚至导致地下水渗入岩层，侵蚀岩层，并加速岩层软化，最终导致整体软弱围岩出现塌方风险。

二、复杂地质条件下隧道施工原则

在本人参建的新疆东天山隧道过程中也出现过以上复杂的地质条件，经过总结发现隧道施工过程中必须要遵循一定的原则，保证隧道建设的安全性合理性，快速完成施工任务，发挥隧道工程的社会效益和经济效益。具体来说，隧道施工过程中首先要遵循稳定性原则，一切施工工序都要保证减少对围岩的扰动影响，合理选取施工方法，尤其前期的挖掘技术是极为重要的，相关施工人员要合理结合地质条件分析存在的隐患问题，充分考虑稳定性的原则要求。另外面对复杂地质条件，隧道施工风险较大，需要所有施工人员始终遵循灵活应对原则，一切施工工序都要保持灵活调整，既要满足生产进度要求，同时也不能降低整体的安全系数。部分重点危险区域，甚至需要采用人工挖掘的方法，减少对围岩的扰动。而一些稳定区域所选用的施工技术则可灵活进行调整，保证整体施工安全，适当削减施工难度，减少施工时间，降低施工成本。此外，复杂地质条件下隧道施工建设也要做好风险评估工作，遵循风险预警原则，尽量完善风险预警机制，一旦发现隐形的隐患问题，立即停止施工并遵循前期设定的施工要求，采取恰当的处理措施，在安全隐患解除后，方能再次投入工程建设。

三、复杂地形地质条件下隧道施工技术

（一）隧道开挖技术

在隧道建设初期，挖掘技术是最重要的技术类型，直接影响着工程建设的质量和安全。尤其遇到复杂地形条件，隧道开挖技术更要合理选取部分区域可能会应用到机械施工，而特殊重点区域要采取人工挖掘方法，最大限度保证地质条件的稳定性，虽然人工挖掘可能进度较慢，但是为了保证工程建设的安全目标，也应合理应用该种操作办法。另外，分析隧道挖掘技术在施工过程中必须由相关人员结合地质条件，岩石特性等综合检测数据，确定挖掘和爆破方式。如若隧道周边存在较多类型的岩石，可选用台阶式挖掘办法，完成深度挖掘任务，也要严格把控挖掘的程度，避免过度挖掘。此外，在隧道的挖掘过程中，也会选取全断面法，环形开挖法以及单侧壁导坑法等施工办法。但全断面法施工技术并不适用于复杂地形条件，多以环形开挖法适用，可提高施工速度，减少施工成本。单侧壁导坑法，在地质条件极为复杂的区域，适用性更强，安全性更高，对环境的影响最小。当然如若隧道属于城市区域，在挖掘方法的选取上包括浅埋暗挖法，顶管法和明挖法不同方法的施工难度有所区别，成本也各不相同，需要结合具体施工地址情况以及施工要求，合理选取最佳开挖方法

[1]。

（二）隧道支护技术

在隧道施工过程中，完成前期的挖掘任务后，便需及时采取支护技术，做好支撑工作，避免造成周边结构的不稳定问题。尤其在复杂地质条件下，施工过程必须选取合理的支护方法，提高作业效率以及安全性，减少塌方和裂损等问题，就整体支护技术类型而言，隧道支护可分为岩石支护和延时加固技术。岩石之虎则主要运用人工结构物，承受围岩变形带来的压力作用，还包括不连续面切割或破碎岩石下降带来的荷载。这种支护技术需要采用合理的吊挂方式或支撑方式，如一般施工过程中会选择混凝土衬砌或金属支架，也有部分施工环节采用无预应力的锚杆锚索以及无预张拉的锚杆型架、锚杆、钢带等等，这些都是隧道支护技术的典型，需结合具体地质条件合理进行施工。目前常常应用到的支护技术，如超前支护施工，应用广泛能达到一定的支护效果，需要采用管棚、超前小导管、超前锚杆等形式，完成对隧道围岩的支护效果，为后续整体施工提供稳定基础。

（三）隧道通风技术

在隧道施工过程中，通风技术极为重要，可确保施工环境具有良好的作业条件，避免各种有害有毒气体，影响施工人员的生命健康，一般而言，在复杂地质条件下的隧道，通风需要根据具体的隧道长度施工方法以及设备条件。合理选取通风形式，如常见的自然通风，则主要借助隧道内部的压力变化形成通风需求，此种通方法较为常见，但需要地质条件较好，无须机械设备的支持。而机械通风则需要运用风机作为动力，同时还要搭配风筒，选择一定的通风方式，完成作业环境的通风任务，如压入式通风抽出式通风、混合式通风等等。相关施工人员在实施通风技术过程中，必须严格根据工程建设需求，合理计算所需风量，从而妥善安排通风方式。一般来说，在隧道施工之中小于300米的隧道，则选用自然通风形式，能源消耗较低。一旦隧道较长，多需要采用机械通风方法，提高通风效果，而且通风设备的选择也要注意规格和数量，提高通风效率，保证现场作业安全[2]。

（四）掌子面爆破技术

在隧道施工过程中，长子面爆破施工技术多适用于复杂地质条件，因复杂地质条件极易出现结构坍塌问题，因此爆破过程中应遵循弱爆破原则，少打眼少装药，这样可以最大限度降低对隧道围岩的扰动和破坏影响。本身在地质条件较好的情况下，可选取全断面深孔光面爆破技术，但因复杂地质条件地址情况较差，需要进行爆破技术的优化，合理结合具体的岩体结构特征，选择与之适应的爆破参数，提高整体爆破效果。前期要根据围岩特点，选定合理的周边眼参数，包括周边眼间距以及最小抵抗线，装药集中度等，这样才能保证爆破成效达标，减少对围岩的扰动问题，一般来说复杂地质条件一定要选取小的装药集中度。除此外，在长子面爆破技术应用时，要合理进行装药结构的安排，保证炸药沿孔深均匀进行分布，科学选择炮样布置方式，以掏槽形式进行起爆顺序的调整。具体施工过程中要严格进行作业质量控制，不断提升测量放样的精度以及钻孔的精度，保证整体施工成效。

（五）地下高压注浆技术

隧道建设施工中，高压水注浆技术也极为常见，可应用于围岩加固处理，提高围岩的安全性和稳定性。尤其在复杂地形条件中，做好围岩的加固，处理能保证围岩稳定性，而且也能形成固化效果，提高隧道承载能力。该项施工技术的作用原理主要是借助水泥糊浆的高压力，将水泥注入围岩裂隙中或孔洞内部从而凝固形成稳定固化效果。该项施工技术施工前要严格进行检查和评估，分析围岩的性质和裂隙分布情况，唯有适用于该专项工艺的施工要求，才能合理选取注浆办法。另外，地下高压注浆技术的应用要严格控制注浆压力和注浆流量，尽量保证提高施工效率的同时，减少注浆中的振动和噪音。随时观测和调整注浆技术，一旦发现问题及时停止注浆，当然相关施工人员在施工过程中，也需采取合适的机械设备和注浆工艺，完成注浆任务，让围岩的裂隙得到填补整体连接的紧密度提升。

（六）防水施工技术

地下隧道施工建设中，要充分考虑地下水的问题，选用合理的防水施工技术，改善整体防水效果。以往传统的施工中所选用的人工铺设防水板的形式，容易损害防水板，并且麻烦费力，整体防水效果并不理想，目前已有一些施工单位选用了机械铺设防水板的办法，减轻了工序复杂问题。而如若遇到复杂地质条件时，防水施工大多不能使用简单的防水板铺设办法，需要合理应用混凝土喷射或衬砌安装防水板的形式，这样可保证整体的防水效果。但在应用防水施工工艺时，要注意做好处理工作，很多时候混凝土表面会出现粗糙不平的现象。而安装防水板时，必须提前做好表面状态的平整处理，并预留适当的余地，可满足后续防水板拉伸或变形的需求，进而减少混凝土填充不充分的问题。

结语

总而言之，在公共交通设施建设中，必须充分考量地质条件因素，尤其隧道施工建设，应加大前期地质勘测力度，采用标准化的施工管理方法和施工技术，提高隧道建设的安全性、稳定性和高效性，全面完善隧道施工体系，优化隧道施工技术的整体规范，为隧道建设的有效开展，提供更多技术保障。

参考文献：

[1]赵军婷. 复杂地质条件下基于围岩自稳时间的隧道施工技术研究[J]. 四川水泥,2023,(09):210-212.

[2]段思聪. 复杂条件下山岭隧道施工不良地质处治技术研究——以铜陵江北港铁路专用线工程为例[J]. 工程技术研究,2023,8(08):64-66.