复杂环境隧道穿越强富水地层施工技术研究

复杂环境隧道穿越强富水地层施工技术研究

赵维东、李小龙

中交二航局成都建设工程有限公司

摘要：复杂环境下的隧道穿越强富水地层是地下工程施工中的一个重要课题。在现代城市建设和基础设施建设过程中，隧道作为重要的交通、供水、排水等通道必不可少。由于地质条件的多样性，一些地区可能会遇到强富水地层这种挑战性问题。基于此，本篇文章对复杂环境隧道穿越强富水地层施工技术进行研究，以供参考。

关键词：复杂环境；隧道穿越；强富水地层；施工技术

引言

在现代交通和基础设施建设中，隧道工程扮演着重要的角色。在复杂环境中穿越强富水地层进行隧道施工，面临着巨大的挑战和风险。对于这一领域的施工技术进行深入研究与探索势在必行。

1复杂环境隧道穿越强富水地层施工技术概述

在施工前需要进行详尽的地质勘察，了解隧道穿越区域的地质构造、岩层性质、构造裂隙分布等信息，为制定合理的施工方案奠定基础。对穿越区域的地下水情况进行综合分析，包括地下水位、水流速度、水质等参数，评估地下水对施工的影响以及可能的灾害风险。根据地质勘察和水文地质条件分析结果，制定符合实际情况的施工方案，包括隧道开挖方法、支护措施、抗渗排水设计等内容。在施工过程中，可以利用各种现代技术手段如先进的隧道掘进机、注浆技术、防渗排水技术等，提高施工效率和质量。针对强富水地层的特点，要加强施工现场安全管理，确保作业人员安全，并采取必要的措施减少洪水、涌水等意外事件的发生。在施工过程中要注重环境保护，采取有效措施减少对周围自然环境的影响，保护生态平衡。复杂环境隧道穿越强富水地层施工技术需要综合考虑地质、水文、环境等多方面因素，采取科学合理的施工措施，确保隧道穿越施工的安全、高效和可持续性。

2复杂环境隧道穿越强富水地层施工技术实施策略

2.1地质勘探与预测

地质勘探与预测是隧道工程施工前至关重要的一步，它可以为隧道穿越强富水地层提供基础的地质信息和预测参数，为后续施工提供有效支持。首先收集并研究区域内已有的地质、水文等相关文献资料，了解该地区的地质背景、地层情况、水文地质特征等基本信息。派遣专业地质工作者进行实地调查，对隧道穿越区域进行详细的地质勘查。包括观察地表地貌、收集岩心样品、测量地层产状等，获取各种地质数据。利用地球物理勘探方法，如地电法、地磁法、地震勘探等，获取地下地质结构及水文地质信息。通过地质勘探仪器测量地下电阻率、磁性和声波速度等参数，推断地层分布和水位情况。进行地质钻探，提取地质岩心样品以进行室内分析和检测。通过岩心分析，可以更加准确地了解地层组成、强度、可渗透性等参数，为后续施工提供重要依据。

2.2技术和设备选择

对于强富水地层，盾构机是一种比较适合的掘进方式。盾构机可以有效控制地下水位和减少地面沉陷风险，同时可以保证施工现场的安全。在选择盾构机时，需要考虑其在强富水地层中的密封性能、泥浆处理系统和管片拼装技术等因素。针对地质条件较为坚硬的强富水地层，可以考虑使用切削爆破技术。通过爆破方法将地层破碎并移除，然后进行清理和支护。在爆破作业中需特别注意防水和防止爆破振动对周围地质环境产生影响。在地质条件复杂且强富水地层较为流动时，顶管法是一种有效的施工方式。通过采用顶管机械从地表向下推进，管体周围注浆并控制地下水位，确保隧道稳定施工。在选择顶管机械时，需注意其推进力和承载能力，以适应地质条件的要求。

2.3前期处理与固结加固

在施工前期，可以通过井点抽水或井点防排水的方式降低地下水位。这样可以减少地下水对施工现场的影响，降低地表沉降风险。针对强富水地层，在设计隧道时，要充分考虑地下水的渗流规律和水压力情况，制定合理的防水方案。在施工过程中，要严格按照设计方案施工，采用可靠的防水材料和技术，确保隧道结构和周围地质的密封性。在施工前期，需要进行固结加固以提高地层的强度和稳定性。常见的固结加固方法包括注浆、灌浆和固结锚杆等。注浆和灌浆可以填充地层空隙，并提高地层的抗压强度；固结锚杆能够增加地层的摩擦力和抗剪强度。适当使用土工材料，如土工织物和土工格栅等，将其嵌入到地层中，增加土体的抗滑性和抗冲刷能力，从而增强地层的稳定性。在施工过程中，要加强安全监测与预警工作，及时监测地下水位、地层变形和应力等指标。通过监测数据，可以及早发现问题并采取相应措施，确保施工过程中的安全。

3复杂环境隧道穿越强富水地层施工技术未来发展趋势

3.1智能化技术应用

利用传感器、监控系统和物联网技术，建立起针对隧道施工环境的实时监测系统。通过监测地下水位、地质应力、变形情况等数据，实现对隧道施工过程的全面监控和预警，及时发现问题并采取相应措施，保障施工安全。将人工智能技术应用于隧道施工管理中，能够实现施工计划的优化、资源分配的智能化、施工过程的自动调整等功能，提高施工效率和减少人为误差。通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，可以模拟真实的施工场景，为工程师和施工人员提供更直观的视觉化操作界面，帮助他们更好地理解和处理复杂的隧道施工任务。引入机器人技术和自动化设备，能够实现一些重复性高、危险度大的作业自动化。例如，自动化盾构机在隧道掘进过程中能够提高施工效率、保障工人安全。

3.2环保节能技术

采用LED照明等节能照明设备，降低能耗，减少能源消耗和光污染。优化空调系统设计，采用高效节能空调设备和智能控制系统，节约能源开支。建立雨水收集系统，将雨水用于冲洗、灭火等，减少对自来水资源的需求。推广使用再生建筑材料，如再生混凝土、再生钢材等，减少对原材料的消耗，降低施工对环境的影响。进行垃圾分类、回收和处理，减少环境污染，最大限度地减少对周围生态环境的破坏。采用低碳施工工艺和技术，减少二氧化碳排放，降低对大气环境的影响。

3.3高效施工方法

制定详细的施工计划，并根据实际情况进行调整和优化。确保施工进度合理安排，避免资源浪费和时间延误。引入先进的施工设备和机械，如盾构机、隧道掘进机等，以提高施工效率和质量，并减少人为劳动强度。合理安排各个施工工序的先后顺序，实现多个工序的并行施工，减少等待时间，提高工作效率。采用自动化技术和智能化系统，减少人工操作，提高作业的精准度和效率。采用自动化盾构机、扫地机器人等设备。通过模块化设计和建造，可以提前制作好各种零部件，然后在现场进行快速拼装，从而加快施工进度，并减少对施工现场的干扰。拥有专业的施工团队，包括经验丰富的工程师、技术人员和熟练的施工工人。合理分工，配合默契，提高施工效率。利用信息化技术和施工管理软件对施工过程进行监控和管理，实时跟踪施工进度、资源利用情况等，及时发现问题并做出调整。建立标准化流程和规范化管理体系，提高施工组织与协调能力，确保施工按照标准化流程有序进行，避免混乱和延误。

结束语

复杂环境隧道穿越强富水地层的施工技术研究是一个艰巨复杂的课题，需要地质学、工程学、水文学等多个学科的协同合作。通过不断的科学研究、经验积累和技术创新，我们相信能够找到更加可靠、高效、安全的施工技术，为隧道工程的建设与发展提供有力支撑，推动城市化进程和社会经济的可持续发展。

参考文献

[1]罗远煜.复杂环境隧道穿越强富水地层施工技术研究[J].高速铁路技术,2023,14(06):106-110.

[2]李晓伟.超小半径曲线盾构隧道穿越富水粉细砂层施工技术研究[J].交通世界,2023,(33):104-106.

[3]唐家辉,刘黔.隧道穿越水源保护区的影响调查研究[J].北方交通,2023,(11):77-80.

[4]刘明友,韦宏业,么晓辉等.软硬不均地层及不同开挖顺序下双顶管隧道施工对管片及地层的影响[J].城市轨道交通研究,2023,26(11):138-142.

[5]万炳宏.隧道穿越富水活动断裂带抗震优化设计研究[J].铁道建筑技术,2023,(11):140-144.