特长隧道穿越特殊地质方案设计及施工防治措施探讨

覃建源

(广西智达工程咨询有限公司 广西来宾 546100)

特长隧道穿越特殊地质方案设计及施工防治措施探讨

覃建源

(广西智达工程咨询有限公司 广西来宾 546100)

最近几年，我国的公路交通网络覆盖范围正在逐步扩展，一些高速公路需要经过崇山峻岭，桥梁和隧道工程众多，地质条件复杂，在穿越特殊地质段时，隧道的开挖很容易引发工程事故，威胁施工人员的人身安全。尤其是特长隧道，在开挖施工环节出现问题的几率较大。在这种情况下，做好相应的方案设计和防治工作，是非常重要的。本文结合雅康高速公路某隧道的施工，对特殊地质条件下特长隧道的施工问题进行了讨论和分析。

特长隧道特殊地质方案设计防治措施

前言：在高速公路施工中，经常会遇到复杂的地质地形问题，如丘陵、河谷等，使得公路项目中的隧道和桥梁数量不断增加，不仅对于施工的工艺技术提出了更高的要求，而且施工难度较大，容易出现质量和安全问题。在隧道施工中，如何有效应对特殊的地质环境，保障施工的安全稳定开展，是工程合技术人员必须重点研究的问题。

1 工程概况

雅康高速公路起于雅安市西城区的草坝镇，经过天全、泸定等地，至于康定县城，全长135km，双向四车道设计，路基宽度为25.4m。雅康高速公路通往我国及四川省西部藏族地区，是《国家公路网规划》高速公路G42横线“上海—成都”及G4218联络线“雅安—叶城”的重要组成部分，属于川藏高速的一部分，也是《四川省高速公路网规划》成都引入线“成都—雅安—巴塘—西藏”、横线“康定—雅安—泸州—重庆”的重要路段，是连接成都至康定的重要通道，是通往藏区的重要国防线和生命线，在区域路网及社会经济发展中具有重要的地位和作用。雅安高速的桥隧比达到了 82%，是全国范围内桥隧比最高，施工难度最大的高速公路项目，其中有着全国第二长度的二郎山特长隧道，全长达到了13.4km，地质地形条件极其复杂，不仅地形陡峭狭窄，沟壑纵横，而且穿越多个断裂带，地震烈度较高，存在着滑坡、泥石流等不良地质发育，加上恶劣的气候条件和脆弱的生态环境，施工难度极大。

2 地质水文条件与施工难点

经现场勘查分析，隧道所处地段的地下水存在多种不同的补给、赋存和排泄条件，以大气降水为主，在雨季沟谷内会出现短暂的汇水现象。地下含水层较多，而且经分析，其在断裂构造和岩溶通道位置可能出现相互连通的问题。隧道围岩以奥陶系中统厚层状石灰岩为主，夹杂有泥灰岩和白云质灰岩，施工条件相对特殊，在施工过程中很容易出现塌落、涌水等问题，影响工程的施工质量和施工安全[1]。

在设计施工过程中，存在大量的难点问题，一是断层问题，隧道经过了十数个断层带，而且存在着比较明显的岩溶发育，地质条件复杂，在开挖过程中，可能会出现围岩变形的情况；二是隧道埋深问题，隧道本身底板的最大埋深甚至可以达到1100多米，上下起伏可以达到数千米，可能会存在高地应力的问题，在开挖环节，如果缺乏有效的支撑，导致地应力失衡，则很容易引发坍塌、围岩变形等问题，影响工程的施工安全。同时，施工中需要解决的难点问题还包括了隧道爆破粉尘污染问题、反坡施工问题、高埋深强烈岩爆问题等，对于施工技术人员的专业素质和能力提出了较高的要求，必须为隧道使用者提供安全、快捷、舒适、经济的行车环境。

3 方案设计与施工防护措施

3.1 方案设计

在隧道施工中，支护问题是需要首先解决的问题，也是保障施工安全的关键所在。在对隧道支护方案进行设计时，需要构建起合理的塑性圈，对围岩变形问题进行有效的控制和引导，以完成应力的释放，同时保证围岩的强度，避免其产生松动和破碎问题，通过主动与被动相互结合的方式，提升隧道施工的效果。对于隧道的施工而言，支护系统能够实现对于变形问题的控制，确保隧道的稳定性和可靠性。对于工程技术人员而言，应该结合地质勘查结果，做好施工方案的合理设计，重视对于施工环节的监控和量测工作，保证支护和衬砌的及时有效，提升隧道的稳固性，避免出现坍塌等事故[2]。

3.2 施工防护

支护仅仅是保持隧道稳定的一个方面，在支护系统的基础上，做好施工防护工作，通过积极采用新技术、新工艺、新设备，实现衬砌结构的最终稳定。从大致的思路分析，初期支护必须能够及时对围岩进行封闭，形成一定的安全支护体系，在保证稳定的同时，对多余应力进行释放；二次衬砌需要在围岩变形达到基本稳定或初期支护基本稳定后，提供足够的支撑力，保持良好的强度和刚度，对抗地压，通过两者的相互协调和补充，可以达到预期的防护效果。由于隧道本身的长度大，在特殊地质段与常规地质段需要采用不同的支护方案，这里主要针对断层破碎带的超前帷幕注浆进行讨论。

结合地质勘查，在隧道规划中，发现其穿越多个断层破碎带，可以采用超前帷幕注浆的方式，对其进行处理。首先，需要通过实验，明确注浆参数，做好工艺技术和施工材料的深入研究，以确保注浆施工的顺利进行。其次，应该明确实施施工中注浆加固的效果，了解浆液的特性，避免施工的随意性。然后，在注浆实验环节，需要结合地质条件以及工艺技术，对浆液的强度特性、渗透特性等进行分析，了解注浆前后地层的强度变化。帷幕注浆采用的是环向开挖的方式，开挖宽度为0.8-1.0m，保留1.5m左右的核心土，上下台阶的距离必须控制在3-5m之间，确保掌子面的稳定性和牢固性，为施工提供充足的空间。钢架的设置必须立足在稳固的基础上，如果现场以虚土为主，则应该在地上铺设钢板或者槽钢，避免其出现沉陷。在注浆完成后，如果发现涌水量超过0.15L/min，或者局部涌水量超过3L/min，则需要进行追加注浆[3]。注浆参数如表1所示。

表1 超前帷幕注浆参数

在进行超前帷幕注浆施工的过程中，需要注意一些关键性的问题，一是每一个注浆面的导管数量应该为 40-80根，根据实际情况进行调整，确保浆液扩散区域的重叠面积能够达到50%；二是在注浆过程中，必须做好掌子面变形检测工作，如果变形较大，可以选择厚度在0.5-1m的模筑混凝土，形成封堵面，保护掌子面在注浆过程中不会产生隆起或者开裂问题；三是应该在注浆达到设计终压，并且维持一段时候没有明显下降时，结束注浆，并对注浆的效果进行检验，确认合格后才能进行后续施工。

3.3 技术措施

在施工中，引入了新奥法施工技术，配合大型施工进行机械作业，保证了作业的良好效果。例如，对于断层破碎带的富集区，采用的是双侧壁导坑法施工，棚洞段则采用暗挖法与明挖法相互结合的方式。在施工环节，必须依照开挖后的具体情况，采取相应的技术手段，保持围岩的稳定性。于隧道两端同时进行斜竖井施工，结合横向通道，保证了较高的施工效率。在特殊地质段的开挖，坚持强支护、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测的原则，结合深孔预注浆、超前锚杆等，保证了施工的安全性。

考虑到隧道施工需要穿越多个断层破碎带以及溶洞，地质水文条件复杂，引入了TSP203以及地质雷达等先进的探测手段，结合现有的地质勘查资料，针对预施工段的地质状况进行超前预报，对地质资料进行了完善，并且以此为基础，优化了设计施工方案，对施工中存在的安全隐患进行了有效排除，确保了施工的顺利进行。

3.4 注意事项

一是在隧道开挖过程中，需要对施工用水进行严格控制，做好排水工作，防止隧道施工面积水对于结构稳定性和安全性的威胁；二是应该对隧道进出口坡体的稳定性进行检查，避免其对于施工安全的影响；三是应该做好现场勘查测量工作，结合测量得到的数据信息，及时进行设计施工方案的优化调整；四是斜竖井以及断层带施工时，需要做好施工面瓦斯含量的检测工作，避免瓦斯超标引发的安全问题；五是应该坚持动态设计、动态施工的核心理念，做好隧道支护参数的实时校正以及施工方案、施工工艺的调整，以应对特殊地质的影响；六是应该关注预留洞室以及预埋管线的施工，防止出现遗漏[4]。

4 结语

总而言之，在针对高速公路特长隧道进行施工时，施工人员必须做好施工段的地质勘查工作，引入先进的技术和设备，提升地质超前预报的准确性，明确施工中存在的难点问题，采取切实可行的预防和治理措施，将安全隐患扼杀在萌芽前，保证隧道施工的安全性和可靠性，推动我国公路事业的健康发展。

[1]畅凯.浅谈隧道穿越特殊地质段施工[J].科学之友,2012,(4):69-70.

[2]曹建,唐解.浅谈栋梁坡隧道穿越复杂和不良地质段的施工技术[J].建材发展导向,2016,14(6):65-67.

[3]王敬.穿越不良地质路段特长隧道的设计和施工措施[J].筑路机械与施工机械化,2014,31(12):94-97.

TU7

B

1007-6344（2017）02-0107-02

覃建源，1977年9月，男，壮族，本科，广西融水县人，中级职称，研究方向：公路隧道及桥梁工程