隧道岩土工程中的施工策略研究

陈功杰

安徽省经工建设集团有限公司 安徽 合肥 230092

引言

随着经济社会的发展，隧道岩土工程施工数量逐渐增多。隧道对人们的生活具有重要的影响，能够显著提高人们的生活质量，为国家经济发展带来促进作用。隧道岩土工程是一项系统性的工程建设活动，在开展工程建设活动之前，需要制定科学的施工策略，只有制定出了科学的施工策略，才能够提升施工效率，减少资源消耗，保障工程建设质量。本文结合隧道岩土工程的施工特点，查阅施工活动的管理方案，尝试分析工程建设中的施工策略。

1 关于隧道岩土工程的认识

隧道岩土工程包括隧道工程和岩土工程，二者都属于土木工程施工活动，既具有联系，又存在区别，具体内容如下。

1.1 隧道工程

隧道是指在地下山岭中修建出来的工程建筑，这种工程建筑在两端设置有出入口，可以让行人、往来车辆、水流以及相关管线通过。一般而言，隧道工程具有两方面的含义。首先，隧道工程是一门工程技术或者应用科学，相关研究人员围绕这门应用科学或者工程技术展开研究活动，为建造隧道提供规划、设计、勘测以及养护工作。其次，隧道工程也包括在岩体或者土层中建设的各种通道或者相关地下建筑。隧道工程的类型非常多，可以从多个方面来对其进行分类。从地质条件的视角来划分，可以把隧道工程划分为岩质层隧道和土质层隧道；从埋置深度的角度出发，可以划分为深埋型隧道和浅埋型隧道；按照隧道所处的位置来划分，可以划分为城市隧道、山岭隧道和水底隧道；从隧道的用途来划分，则可以分成交通隧道、市政隧道、矿山隧道等。

1.2 岩土工程

岩土工程是一种新颖的技术体制，最初是由欧美国家在土木工程中发展起来的，后来在世界范围内发展壮大。岩土工程研究的问题比较广泛，主要表现在土体和岩体的工程问题，研究对象主要涉及边坡和地下工程、地基和基础等多个方面。土体和岩体是岩土工程的主要研究对象，岩体在形成和存在的过程中，经受了各种地质作用，存在多样化的应力环境。不同地区的岩体所经历的地质作用不同，所以开展的工程性质存在很大的区别。岩石在经受了风化作用之后，它们或者留在原来的地方，或者在外力作用下，与其他地区形成土层。由于外力作用程度不同，所以不同地区的土体所具备的工程性质呈现出明显的区域性特征。

2 隧道岩土工程中的施工技术

2.1 盾构法施工技术

盾构法施工技术是一种新颖的机械化开挖隧道的施工技术，与传统施工方法不同，盾构法的地质适应能力比较差，它发挥作用的关键点在于机械和岩土发生相互作用，也就是说盾构机要实现“稳得住、吃得下和排得出”[1]。为了成功运用这一技术，需要在施工前做出正确的选型设计，让施工参数设计和地质条件相契合。成功实施盾构法的关键是做好调研工作，了解地貌条件，开展高质量的工程勘察工作。在盾构法基础上开展的勘察工作，涵盖了多个方面，不仅满足了盾构机在设计、选型、掘进参数设计等方面的要求，而且充分研究了与盾构法相关的岩土工程问题。

盾构法的应用范围广泛，通过在隧道中使用盾构机，运用盾构机的外壳和管片来对隧道周围的围岩产生支撑作用，防止坍塌现象的出现。同时，通过使用一些切削装置来开挖隧道中的土体，然后借助出土机械把土堆运出隧道外。在岩土隧道中使用盾构法施工技术时，需要严格遵守施工流程，具体流程如下图1所示。

图1 盾构法施工流程图

2.2 盖挖逆作法施工技术

盖挖逆作法是一种运用广泛的施工技术，在隧道岩土工程中使用频率很高，在具体的运用过程中，需要首先构筑好外墙和中间承重柱，然后再构筑结构顶板。最后，依托于顶板、外墙和中间承重柱，按照自上而下的顺序，开展隧道岩土施工。比较著名的例子有王府井大厦的施工、北京地铁8号线的施工等，这些案例都是成功使用盖挖逆作法的典型代表。

2.3 地下工程防水施工技术

在隧道岩土工程建设中，需要合理使用地下工程防水施工技术。结合以往隧道岩土工程建设的案例，可以发现工程自身具备的防水功能是开展防水施工技术的关键。在隧道岩土工程施工的时候，如果发生了贯穿性裂缝的问题，需要使用合适的材料加以应对，其中使用较多的材料，是兼具防渗和抗裂效果的混凝土外加剂。比如在北京地铁建设中，施工人员使用的FS防水剂和U形膨胀剂，就取得了理想的效果。另外在大遥山隧道建设中，施工人员还使用了复合式衬砌防水技术，这种技术有效解决了防水问题，取得了理想的效果。

2.4 地基处理施工技术

目前，在隧道岩土工程建设方面，地基处理施工技术的使用频率也很高，提高了工程建设效率，取得了理想的成绩。在隧道岩土工程建设方面，技术人员立足于传统施工技术，不断开展技术创新，突破了一个又一个技术难关，取得了许多具有代表性的技术成就，比如二灰桩复合地基、渣土与钢渣土复合地基等多种地基处理技术。随着这些新型地基处理技术的推广，隧道岩土工程建设效率得到提升，环境污染问题得到了有效控制，施工企业降低了工程建设费用。

2.5 边坡加固施工技术

边坡加固施工技术在隧道岩土工程建设中也得到了大量的使用，在这一技术的支撑下，隧道岩土工程建设更加安全、稳定。随着隧道岩土工程的发展，边坡加固施工技术也在不断革新，呈现出更加成熟和完善的状态。其他行业也在使用这一项技术，比如水利水电和基础设施行业等。

2.6 多道瞬态面波施工技术

多道瞬态面波施工技术在隧道岩土工程中发挥着重要的作用，在众多施工技术中占据着核心地位。通过使用多种介质，来高效地传递速度面波，为工程建设提供科学依据。此外，多道瞬态面波施工技术，能够让施工人员了解施工场地内的介质震动情况，帮助施工人员科学地分析面波，然后科学分析和判断施工场地内岩土的性能和振幅。

3 隧道岩土工程施工策略创新的基础

在隧道岩土工程建设中，采用先进的勘察技术具有深远的意义，能够为隧道岩土工程建设提供充分的保障。所以在创新施工策略之前，需要做好全面的勘察工作，为隧道岩土工程施工策略的创新打下基础。总的来看，需要做好以下6个方面的勘察工作。

3.1 施工现场勘察

在施工现场开展勘察工作具有重要的意义，能够及时收集相关数据，确保工程建设的质量，提高工程建设效率，加快工程建设进度。此外，在开展工程建设活动时，需要划定好工程建设内容。一般情况下，施工现场的勘察工作包括以下几个方面的工作内容，包括在隧道岩土工程建设中的勘察成果验证与核查工作，控制监理质量、监测各种载荷对土壤或者岩石的反应特性、环境影响因素的监测等[2]。在开展施工现场勘察工作时，要详细记录收集到的数据，为后续工程建设项目的开展，提供关键的技术参数。

3.2 地下水位勘察

地下水位勘察工作对隧道岩土工程建设具有重要的影响，做好隧道岩土工程建设工作，能够有效确保隧道岩土工程建设的安全。在隧道岩土工程建设过程中，必须制定出科学的降水、止水、排水等多个方面的措施，这样可以有效防止相关风险，为工程建设项目的稳定性和安全性奠定基础。在一些复杂的情况中，隧道可能会穿过城市的地下道路，地下道路可能会临近很多建筑物，这些建筑物附近可能会分布很多管线，施工人员进行的降水、排水、止水等活动可能会给周围建筑物和地下管道带来消极影响。

3.3 软土和地面沉降勘察

在隧道岩土工程建设的过程中，需要做好软土和地面沉降的勘察工作。具体来看，在隧道岩土工程建设中，施工人员所采用的掘进模式、防范失水的措施，以及注浆压力，都会在不同程度上导致地面沉降问题的出现。施工人员在挖掘隧道的过程中，可能会引发地面沉降问题，进而致使建筑物开裂，这些问题的出现和隧道土体的性质和结构存在密切的联系，因为一旦隧道土体的性质和结构不稳定，就容易在外力的作用下，出现崩塌的问题。

3.4 地质均匀性勘察

在隧道岩土工程建设中，需要做好地质均匀性勘察工作。因为隧道岩土工程具有特殊性的构造，包括地质的整体性、管片结构、衬砌结构的强度和刚度等，这些特性都会加大对不均匀地质的多种要求。在隧道岩土工程建设中，施工人员在选择合适的机械设备、加固地基和设置相关参数时，需要密切结合隧道岩土工程地质的均匀性特点，确定和收集勘察数据。

3.5 残积土和强风化岩勘察

在隧道岩土工程建设过程中，需要做好残积土和强风化岩勘察的工作。因为在工程建设过程中，含水层和地表潮湿等多种因素都会导致残积土和强风化岩内部发生渗水的情况。在工程建设过程中，施工机械会扰动周遭的土体，致使隧道岩土周围出现土层松动、掉块的现象。针对这些问题，可以通过使用锚喷、注浆等方式，来在其周围进行加固。

4 隧道岩土工程施工策略的创新

4.1 创新工程测试

在隧道岩土工程建设中，工程测试发挥着重要的作用。施工人员通过开展工程测试，能够获得相关数据，为工程设计人员提供设计依据。严格的工程测试也能够保障工程建设质量，防范相关风险。目前在隧道岩土工程测试中，使用比较多的工程测试技术是钻探技术和坑探技术。在运用钻探技术的时候，需要把钻头放置到地面以下不同深度，详细分析不同深度的地质结构[3]。坑探技术主要是在钻探技术无法发挥原有作用的时候使用的，技术人员通过使用合适的设备来开展勘探作业，采集相关地质结构数据。目前使用比较多的坑探技术有地震折射波、物探技术和面波等。在隧道岩土工程测试中，工作人员需要立足这两种测试技术，创新工程测试模式，为隧道岩土工程建设奠定技术基础。

4.2 创新触探技术

在隧道岩土工程建设中，工作人员在使用坑探和钻探这两种技术时，都需把探头深入地下，这就涉及了初探技术。探头的使用涉及动力触探和静力触探，在施工过程中，对探头施加压力，把静力传导到探头上，从而推动探头前进，因为地下土质结构存在差异，所以探头在前进的过程中会遇到大小不同的阻力。通过对阻力大小展开分析，能够确定地下不同深度土层的物理性质。施工人员在使用静力触探技术的时候，就需要充分结合施工环境，选择合适的探头。在应用静力触探技术的时候，需要选择合适的探头，探头一般分为单桥、孔压和双桥这3种类别。在对探头加压的过程中，也包括3种方式，分别是液压加压、机械加压和人力加压。通过使用静力触探技术，可以确定不同地基和土层的承受力。

5 结束语

随着经济社会的发展，隧道岩土工程发展较快，原有的施工策略难以满足现实中的施工需求，所以需要创新施工策略。在施工过程中，勘察工作是一种基础性工作，能够为施工活动奠定基础，所以本文首先分析了需要开展的勘察工作的内容，然后在勘察内容的基础上，提出了创新性的施工策略。