隧道岩土工程勘察及施工技术分析

张熊

（中铁二院（成都）建设发展有限责任公司，成都 610000）

1 引言

隧道岩土工程是一门综合性的学科，对勘察技术有较高的要求，需要明确勘察技术的核心与方向，保障隧道岩土勘察能够顺利进行。隧道岩土工程需要注重勘察策略的制定，在勘察方法上精心钻研，对隧道岩土进行全面的探测，确保勘察工程能够有序开展。隧道岩土工程的实施具有一定的难度，需要通过勘察结果为施工过程提供依据，对隧道工程的施工质量进行控制。

2 隧道岩土工程勘察方法分析

2.1 探地雷达探测法

探地雷达是重要的勘探工具，通过电磁波对地质进行勘探，可以对地质情况进行了解，提高地质勘察方法的有效性。探地雷达的工作频率在1 MHz~1 GHz，以电磁波作为信号来源，构建电磁波信号与位移电流之间的关系，对隧道岩土情况进行分析，为隧道设计和施工提供依据。利用探测雷达进行勘探时，需要注重空间矢量点的确定，确保平面波能够顺利极化，采用规范化的计划方式，避免出现勘察参数无法确定的情况。勘测过程中，需要对数据进行处理，应注重A/D转换模块的应用，使接收信号以数字信号的形式保存下来，提供丰富的隧道勘察数据[1]。

2.2 地质测绘法

地质测绘是判断地质特征的有效方法，需要严格对测绘过程进行分析，明确测绘过程中存在的参数，保障测绘过程能够顺利实施，隧道工程的地质构造、地形变化是重要的测量特征，需要注重对测量环节的把控，确保地质测绘法能够得到实施。地质测绘过程中，应遵循以往的勘察经验，采用规范化的测绘形式，确保测绘结果具有良好的稳定性，保证测绘过程能够顺利进行。

隧道测绘具有一定的难度，需要依据以往的测绘经验分析岩土结构，确定岩土的具体特征，保证岩土可以更好地投入使用。地质测绘需要对土层的含水量引起关注，对松散岩土的稳定性进行判断，同时对隧道的整体情况进行把控，提前对隧道做好排水工作，保障隧道施工能够顺利进行。

2.3 岩层钻探法

岩层钻探是一项重要的勘察技术，需要合理对钻探方法进行应用，对隧道岩层的厚度、性质等展开分析。岩层钻探需要的断面较小，尺寸一般在1.8 m×2.0 m~2.2 m×2.2m，能够在较小断面的情况下实现钻探，提高钻探方法的有效性。通过岩层钻探可以直接对岩层进行采样，提高对岩层的分析效率，保证隧道质量控制的严格性，进而获得较为真实的采样数据。采样控制具有一定的复杂性，采样过程需要遵守DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》的要求，采用规范化的钻探形式使钻探工作得到有效推进，保障岩层钻探工作能够有序开展[2]。

2.4 原位测试法

原位测试法也能进行隧道岩土勘察，可以对隧道的受力情况进行分析，防止隧道在受力方面出现问题，保障隧道能够更安全地进行使用。隧道岩土受力容易受到环境的影响，需要对岩土的受力情况进行评价，防止隧道在局部产生较大的负荷，导致隧道发生形变。原位测试法可以在不扰动土壤的情况下实现勘察，防止取样过程中产生应力释放。原位测试法需要对测点间距进行布置，测点间距在1.0~1.5 m。若地势情况较为复杂，则需要采用跨孔法进行测量，将测点间距调整为4.0~5.0 m，应对复杂地势的变化，保障勘察取样过程能够顺利进行。

2.5 室内试验技术

隧道岩土工程勘察过程中，还可以应用室内试验技术，获取更加精准的岩土分析数据，为隧道施工过程提供支持。室内试验需要对隧道岩土进行采样，将岩土样品带到实验室进行分析。需要注意的是，分析前应保证样品的原本形态，不能对岩土形态造成破坏，否则将会影响试验结果的准确性，影响岩土性质的分析精度。在实验室环境下，可以对岩土所处环境进行模拟，如围岩压缩情况、地下水压力变化等，获取充分的隧道环境信息，发挥出地质环境模拟的作用，为隧道岩土工程施工提供依据，分析岩土对隧道施工的影响，保障隧道岩土工程能够顺利进行。

3 隧道岩土工程施工技术分析

隧道岩土工程勘察可为隧道施工过程提供支持，获得精准的岩土信息，对隧道的结构进行了解，提前为隧道施工过程做好准备。隧道岩土工程勘察方法众多，可实现隧道整体情况的迅速采样，将岩土勘察与隧道工程结合起来，可保证施工过程顺利进行。以雷达探测法为例，可与盾构施工、防水施工、地基施工、边坡施工等结合起来，对隧道周边地质进行精准测量，精确掌握施工范围内的地质情况，有助于对施工工艺参数进行控制。

3.1 盾构法施工技术

图1为盾构法施工流程图，需要严格按照盾构法的施工流程进行施工，顺利地进行土方挖掘。准备工作在盾构法施工中是不可或缺的，需要对隧道的始端和终端进行确认，做好轴线的测量工作，确保盾构机能够沿着轴线工作，使盾构机稳定行进。盾构推进是盾构法施工的核心内容，涉及测量、轴控、油压、注浆等环节，需要采用全面化的控制形式，保证推进过程的有序开展。盾构机放置过程中需要采用混凝土进行加固，防止设备在运行过程中发生偏移，保证盾构法施工的精度。盾构法施工过程中，隧道宽度应大于盾构直径1.6~2.0 m，因此，需要根据隧道要求对盾构直径进行选择，保障隧道的宽度符合要求。挖掘后，渣土可由运送机运出，将隧道内部的渣土进行清除，并且需要将渣土清理干净，形成干净的盾构推进环境。

图1 盾构法施工流程图

3.2 防水施工技术

地下水对隧道具有一定的腐蚀作用，关系到隧道的防渗能力。为此，做好防水施工工作较为重要，需要积极地落实防水措施，避免地下水对隧道施工产生影响，提高隧道的防渗能力。隧道施工过程中，需要注重原材料（速凝剂、砂石等）的比例控制，控制速凝剂偏差小于±2%，砂石偏差小于±3%，用于防止隧道施工过程中发生开裂现象，避免地下水从裂缝中渗入。同时，需要对注浆过程引起重视，保障浆液能够均匀分布，对注浆压力进行控制，防止隧道发生变形，进而提高隧道的防渗控制效果[3]。混凝土添加剂是提高防水性能的关键，如U形膨胀剂、FS防水剂等，提高隧道混凝土结构的防水质量，避免混凝土凝结过程中产生裂缝，从材料角度提高混凝土的质量，保证对裂缝的抑制作用。

以复合式衬砌防水技术为例，有助于提高隧道的防水效果，形成多层防水结构，使混凝土衬砌与防水层相辅相成。复合式混凝土初砌阶段，采用网喷混凝土进行支护，在铺设防水层后进行二次衬砌，进而提高混凝土的防水质量。防水层结构采用厚1.5 mm的EVA材料，该材料具有良好的耐水性，具有可靠的防水效果，改善隧道的防水抗渗效果，便于控制防水层的施工成本。混凝土衬砌过程中，需要以防水板作为缓冲层，采用无钉热熔铺设法进行施工，避免对防水层造成损伤。铺设过程中，需要与混凝土表面贴紧，预留出不少于150 mm的搭接余量，每条焊缝宽度控制在15~20 mm，保障防水板能够有效贴合。为了进一步巩固防水能力，需要注重止水带的使用，拉伸强度不低于15 MPa，断裂延伸率不低于2 380%，保证止水带具有优质的机械性能，保障地下防水施工技术得到有效应用。

3.3 地基处理施工技术

隧道地基施工具有一定的难度，需要做好隧道地基的处理工作，使地基具有良好的承载力。一旦隧道地基的强度不足，会产生严重的沉降问题，导致地基断裂，不仅会影响地基的强度，还会降低地基的防渗能力。为了提高地基的强度，需要做好地基的加固工作，对地基采取夯实操作，使地基可以更好地投入使用，同时可以采用基桩对地基进行加固。隧道地基强度计算公式如下：

式中，fk为承载力标准值，kN/m2；ηb、ηd分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数；b为基础宽度，m；d为基础埋置深度，m；γ为基底下底重度，kN/m3；γ0为基底上底平均重度，kN/m3。

3.4 边坡加固施工技术

边坡是隧道的重要组成部分，一旦边坡的稳定性不足，会影响隧道整体的稳定性，导致隧道无法正常投入使用。边坡加固分析过程中，需要注重边坡有限元模型的使用，以便对边坡的受力影响范围进行确定。边坡加固可以采用挂网喷浆+砂浆锚杆的方式，在坡面浇筑10 cm厚的C25混凝土，将长3 m的锚杆贯穿坡面进行加固，提高边坡坡面的稳定性，避免隧道坡面发生滑坡现象（见图2）。另外，还应做好边坡的排水工作，降低雨水对边坡的渗透作用，保障边坡能够适应当地的环境，巩固边坡的加固效果。

图2 隧道边坡模型

4 结语

综上所述，隧道岩土工程勘察具有一定的复杂性，需要对勘察方法进行全面分析，使勘察结果能够更好地展现出来，防止对勘察精度造成影响，导致勘察过程无法顺利进行。勘察是隧道施工的首要步骤，需要注重勘察方法的选择，明确隧道岩土工程的特征。隧道岩土工程勘察与施工技术具有密切联系，需要通过勘察方法对施工技术进行指导，避免隧道施工过程中出现失误，保障隧道施工方法的有效性，防止施工过程中产生问题，保障施工质量得到严格控制。