隧道工程地质不良地段施工工艺

　　自英国于1826年起在蒸汽机车牵引的铁路上开始修建长770米的泰勒山单线隧道和长 2474米的维多利亚双线隧道以来，英、美、法等国相继修建了大量铁路隧道。最长的为瑞士的圣哥达铁路隧道，长14998米。中国于1887～1889年在台湾省台北至基隆窄轨铁路上修建的狮球岭隧道，是中国的第一座铁路隧道，长261米。此后，又在京汉、中东、正太等铁路修建了一些隧道。中国最高的铁路隧道是青藏铁路关角铁路隧道，长4010米，海拔3690米。中国铁路隧道约有半数以上分布在川、陕、云、贵4省。成昆、襄渝两条铁路干线隧道总延长分别为342及282公里，占线路总长的比率分别为31.6%和34.3%。 

 

　　在隧道勘测和开挖过程中，须了解围岩的类别。围岩是隧道开挖后对隧道稳定性有影响的周边岩体。围岩分类是依次表明周围岩石的综合强度。围岩的类别的确定，为隧道工程设计合理和施工顺利提供了依据。随着对安全的重视和科技水平的提高，如今隧道安全事故已经大幅度减少，但是由于隧道工程本身的难度高，又极为复杂，加之其他各种原因，隧道施工的事故发生频率和严重程度，仍然高于其他施工工程。隧道工程中的不良地质状况主要为以下几种：浅埋，湿陷性黄土，红黏土，膨胀土，粉砂软弱下卧层等。为确保施工安全，必须做到采取综合的治理措施，将单纯的经验管理方法逐步转变为现代科学管理方法，才能真正地把隧道施工安全落实到位。主要对策和途径有以下及方面： 

 

 

　　在整个施工过程中，要坚决彻底的贯彻“安全第一”的理念，将这一理念根深蒂固地植入每一位施工人员的心里，不论进度或是效益，只要是与安全施工相悖，全部都要服从安全第一的理念，时时、刻刻、人人都要把安全放在施工工作的重中之重来对待，对违章或有安全风险的操作，任何人都有权利进行制止和检举。只要足够坚定和强大的精神指导，才能保证施工工程过程中的每一环节都安全。对不良地址段的施工，更要用百分之二百的注意力，比其他施工段投入更多更频繁的监控和量测工作，对施工中的围岩与支护稳定的程度时时掌控，不能疏于现场量测，充分发挥监控和量测的指导施工作用。 

 

 

　　（一）、支护和预加固 

 

　　由于围岩自承能力的极限与支护结构的承受能力直接决定了隧道的预知护力，因此对于围岩结构自承能力不足的地段，可以通过增加预支护设施来加强其的支护抗力。如果围岩的结构较为完整，那么只需要提供较小的支护抗力即可，加之围岩本身的稳定性，就能够维持稳定；如果围岩的结构较为破碎，就需要增加预支护或者刚性支护，来保证围岩整体的稳定。 

 

　　（二）、洞身开挖 

 

　　在不良地质段的施工中，可以选择采用特殊开挖的方法，或者是选择先防护后开挖的方式，有两种比较适合不良地质段的开挖方式，台阶法与分部开挖法。 

 

　　1、台阶法 

 

　　指的是将设计断面分解为两个部分开进行开挖工作，先对上半部分进行开挖，当作支护，然后再对下半部分进行开挖。在地址状况相对来说较为良好的地段，这种方法非常适用。根据台阶长度不同，还分为微台阶法、短台阶法、长台阶法。越短的台阶对于施工的干扰也就越大，也就越有利于隧道的稳定。台阶开挖法的特点如下：工作面积相对较大，有利于施行机械化施工，施工速度也较快，并且由于是在上半部分有了支护的情况下进行的下半部分开挖，所以安全系数比较高。但是不利因素还是存在的，由于对围岩的扰动增加了，所以下半部分开挖时对上半部分的稳定性还是有一定的影响的。 

 

　　2、分部开挖法 

 

　　指的是将隧道断为不同的段落进行开挖。一般会将一部分超前开挖，也被称之为超前导坑法。使用超前导坑开挖，能够比较直接地了解到前方围岩的实际情况，这种方法比较适用于大断面隧道和软弱破碎段。因为缩小了各个坑道间的跨度，对围岩的稳定是非常有利的。缺点就是工作面比较多，每个工序之间会互相干扰，增加整体施工过程的难度，拖长施工的进度。 

 

　　（三）、锚喷技术 

 

　　锚喷支护能够提高边坡岩土的抗变形刚度和结构强度， 增强边坡的整体稳定性和承载能力。是靠锚杆、钢筋网、以及混凝上层的共同工作来对岩土的抗变形刚度和结构强度进行提高，增强边坡整体的稳定性，减小岩体的侧向变形。主要适用于强度较低、岩性较差、易于风化的岩石边坡，或者似乎虽然坚硬岩层，但是风化较为严重、易受自然营力影响、节理发育、导致大面积的岩土碎落，以及局部存在小型崩塌、落石现象的岩质边坡地段。又或者是因爆破施工，造成破坏范围已经深入岩坡的内部，路堑边坡的岩石较为破碎松散、容易发生落石或崩塌的岩质边坡的防护工作。

 

总体来说，除了大面积的淋水地段或者是流沙地段以外，均可以采用锚喷支护技术施工。在锚喷技术中需要注意的是，如果锚杆支护完成了之后，仍不能够提供足够大的支护能力的话，一定要及时地设置增加钢架支护来加强支护。 

 

　　（四）、加强养护混凝土，保护涂料涂装 

 

　　国内外许多的相关实验研究证明，混凝土的养护，对混凝土的耐久性和质量有着十分重要的作用。如果在常温下的养护不够充足的话，对混凝土的耐久性和质量的影响是非常是巨大的，及时的充分的养护，是混凝土保持底孔隙率、高强度以及高抗氯离子扩散的关键所在，是必不可少的措施。 

 

　　还有一种非常经济实用的对抗腐蚀的技术，就是对钢筋混凝土进行涂料涂装保护。这一技术能够有效地阻止和缓减环境里的不良离子的入侵，还能起到装饰的效果。涂料涂装保护技术是建设资源节约型和环境友好型社会的关键技术。 

 

 

　　TBM（Tunnel Boring Machine），即隧道掘进机，是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械；相对于目前常用的方法，TBM集钻、掘进、支护于一体，使用电子、信息、遥测、遥控等高新技术对全部作业进行制导和监控，使掘进过程始终处于最佳状态。

 

在国际上，现已广泛应用于水利水电、矿山开采、交通、市政、国防等工程中。TBM能够做到高效、快速、优质的安全施工，能够降低工程的成本投入。不良地质段通常会有大量碎石的现象，隧道的状态很不稳定，或者是由于岩石过于坚硬，挖掘进度非常缓慢。然而TBM其掘进速度约为常规钻爆法的4～10倍，最佳日进尺可达150m；具有快速、优质、安全、经济、有利于环境保护和劳动力保护等优点。特别是高效快速可使工程提前完工，提前创造价值，对我国的现代化建设有很重要的意义。是目前城市地铁建设中速度快、质量好、安全性能高的先进技术。 

 

 

　　根据地质段的不同情况，选择适合围岩特点的，操作性强的隧道施工方法对整个隧道工程有着非常非常重要的意义。在确保安全施工的前提下，最大限度的发挥人力和机械的效率，是制定隧道施工方案的原则。我们要多方面考虑施工方案的可行性和可靠性，避免出现方案失误，更加高效，环保，节能地进行隧道施工工作。因地制宜的采用合理又经济的施工工艺，是需要在施工过程中不断地进行探索和总结的。 

 

　　参考文献： 

 

　　[1]刘冬雪.不良地质条件下的隧道安全施工[J]. 交通科技与经济，2008（1） 

　　[2]翟瑞明.论隧道施工安全[J]. 山西建筑，2009（10） 

　　[3]王晓霞，杨长城，李刚.不良地质隧道施工技术[J]. 山西建筑，2007（11）