湯 萍

(山西遠方路橋(集團)有限責(zé)任公司)

?

巖溶隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究

湯 萍

(山西遠方路橋(集團)有限責(zé)任公司)

如今交通運輸業(yè)發(fā)展迅速，在建設(shè)公路工程時越來越多的項目施工需要通過隧道。本文分析了目前的施工關(guān)鍵技術(shù)，包括地質(zhì)預(yù)報技術(shù)、處治技術(shù)、監(jiān)控量測技術(shù)等。

巖溶隧道施工；關(guān)鍵技術(shù)；地質(zhì)災(zāi)害；地質(zhì)預(yù)報

1 地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

1.1 超前地質(zhì)預(yù)報

優(yōu)點共三點：廣泛的適用范圍，無論是極軟巖、極硬巖還是中間任何的地質(zhì)情況均適用；較長的預(yù)報距離，掌子面前方100～350 m以內(nèi)的地段均能預(yù)報地質(zhì)情況，越是完整和硬度大的圍巖越能延長預(yù)報距離；不會嚴重干擾隧道，在隧道施工間隙就能完成，專門進行此工作時間也大約只有半小時；可及時提交資料，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的次日就能提交成果報告。缺點則主要有三點，首先，彈性波速度不同時，地質(zhì)體的預(yù)報位置也會受到影響，進而和實際情況間存在誤差，降低了預(yù)報準確性；其次，要結(jié)合巖體彈性波速度與采樣間隔確定地質(zhì)體的寬度，所以預(yù)報精度有所波動；最后，預(yù)報點狀地質(zhì)體，如溶洞等時反射信號不明顯。

1.2 地質(zhì)雷達

優(yōu)點是探測范圍包括地表5～30 m內(nèi)的地質(zhì)異常體(空隙、斷裂、溶洞等)與地下地層，而且有明顯的反射信號，將中低頻率的天線作為灰?guī)r地區(qū)隧道鋪底前的探明工具，可觀察到遂底的底隱伏巖溶洞穴。而且在實施混凝土襯砌時，采用高頻天線可以獲得理想的無損檢測質(zhì)量。缺點密封性不好，容易損壞儀器，操作費力費時，只能探測短距離目標(biāo)，效果不佳。而且隧道內(nèi)的環(huán)境條件不適合地質(zhì)雷達的半無限空間理論基礎(chǔ)，同時受到金屬構(gòu)件，如鋼軌、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架的影響，無法獲得理想的探測效果。

1.3 超前地質(zhì)鉆孔

該技術(shù)的優(yōu)點主要有兩方面，其一是能直觀獲得鉆孔經(jīng)過部位的溶洞大小、裂隙度、巖體完整程度、地層巖性、是否有水與水壓高低等；其二是能夠在煤系地層測定孔內(nèi)瓦斯和煤的參數(shù)，實施相應(yīng)的防治措施，避免由于瓦斯和煤發(fā)生危險事故。其缺點是資料僅是一孔之見、需長時間占用隧道施工，而且費用高。

1.4 紅外探測

優(yōu)點是小巧輕便，方便操作，能達到全方位全空間探測的目的，可以對掘進面前方30 m范圍內(nèi)與隧道外圍空間存在含水構(gòu)造或隱伏水體進行預(yù)測，而且不會占用隧道施工時間可直觀、快速、簡介地分析資料。缺點時探測時只能確定是否有水，無法掌握水的具體位置、水體寬度和水量大小等。

1.5 地質(zhì)素描

該技術(shù)費用低、可及時提交資料、不占用隧道施工時間、操作方便、設(shè)備簡單，但對操作人員有較高的地質(zhì)知識要求，通常難以保證準確性。

1.6 洞探法

優(yōu)點是可以將地質(zhì)情況準確、直觀地預(yù)報出來，能夠?qū)ζ渌┕て鸬捷o助作用，但需要高昂的費用，經(jīng)濟性低。

2 巖溶隧道處治技術(shù)

我國許多規(guī)范中都對巖溶隧道工程做出了相關(guān)規(guī)定，比如隧道的施工、設(shè)計與勘察方面的要求分別在《鐵路隧道施工規(guī)范》、《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》和《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》有所體現(xiàn)。對其技術(shù)要求進行分析可以發(fā)現(xiàn)，處置巖溶隧道時遵循的原則就是“有機結(jié)合分部開挖、加強支護以及繞、截、排、堵、越”。巖溶隧道工作只有按照這一原則展開施工，才能為施工安全提供有力保障。比如某高速巖溶隧道在施工時將腳手架搭設(shè)在平臺上，方便處理溶洞頂部；按1 cm的間距用L=3 m的錨桿布置左洞下溶洞，從而實施加固處理；有一個大溶洞存在于隧道下方，將排水管設(shè)在溶洞的底部，方便排水；將擋土墻設(shè)在溶洞底部側(cè)面，接著采用洞碴進行溶洞回填，采用噴錨加固隧道底部，提高底部的穩(wěn)定性。該工程良好結(jié)合了原則中提到的各項元素，所以當(dāng)完成施工后各項指標(biāo)經(jīng)檢測均與質(zhì)量要求相滿足。

3 巖溶隧道的監(jiān)控量測技術(shù)與反饋技術(shù)

監(jiān)控和量測巖溶隧道的內(nèi)容主要包括兩方面：其一是監(jiān)控支護段的安全。不僅要根據(jù)目前國家的規(guī)范規(guī)定實施常規(guī)安全監(jiān)控，還要制定特殊方案對有暗河或者有溶洞應(yīng)當(dāng)位置進行安全監(jiān)測。其二是獲取監(jiān)控數(shù)據(jù)，為后續(xù)施工提供參考依據(jù)，利用得到的信息反饋施工。反饋施工技術(shù)的步驟則主要有以下四點：首先是建立地質(zhì)力學(xué)模型，其次是量測不受到巖溶影響的斷面，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對圍巖巖體力學(xué)參數(shù)進行反分析。接著利用超前預(yù)報手段明確和整理溶洞的力學(xué)參數(shù)和幾何參數(shù)。最后是以反分析獲得的溶洞力學(xué)參數(shù)、幾何參數(shù)以及圍巖巖體力學(xué)參數(shù)為依據(jù)，通過數(shù)值分析手段為尚未施工的地段制定加固方案。

4 開展巖溶隧道施工的幾點管理建議

首先要針對各施工關(guān)鍵技術(shù)建立健全項目管理體制，包括反饋施工管理體制、監(jiān)控管理體制、預(yù)報管理體制。其次是加強人員管理，各崗位的工作人員所學(xué)的專業(yè)不同，管理者需加強其專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，提高其專業(yè)知識水平。比如地質(zhì)預(yù)報人員需掌握物探專業(yè)和地質(zhì)工程專業(yè)的知識技術(shù)，巖溶處治人員學(xué)習(xí)橋梁專業(yè)、隧道專業(yè)和地質(zhì)工程專業(yè)的知識技術(shù)，監(jiān)控人員學(xué)習(xí)隧道專業(yè)、測量專業(yè)的技術(shù)，反饋施工人員掌握工程力學(xué)專業(yè)、隧道專業(yè)、地質(zhì)工程專業(yè)的知識技術(shù)。第三是注重料、機管理，包括鉆機、物探等地質(zhì)預(yù)報儀器、監(jiān)控儀器、巖溶處治機具和反分析軟件等反饋施工用品。第四是嚴格根據(jù)規(guī)范規(guī)定和既定方案施工，確保施工質(zhì)量。第五是針對常見地質(zhì)災(zāi)害制定防治預(yù)案，并定期組織施工人員演習(xí)，以便良好應(yīng)對突發(fā)狀況。最后，由于巖溶隧道施工涉及到許多專業(yè)，通常施工單位難以及時解決各種疑難問題，需要建立完善專家咨詢制度。

總而言之，巖溶隧道施工的復(fù)雜性較高，巖溶問題必須引起各施工單位的注意，處理巖溶的難度較大，施工人員要根據(jù)設(shè)計方案選擇適合的施工方法，順利進行施工。在應(yīng)用地質(zhì)預(yù)報、巖溶處治等關(guān)鍵技術(shù)時，要遵循相關(guān)原則，保障施工質(zhì)量，避免發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。除此之外還要加強施工管理，完善相關(guān)制度和體制，確保施工的安全性。

[1] 李術(shù)才,薛翊國,張慶松,等. 高風(fēng)險巖溶地區(qū)隧道施工地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)報預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2014,(7):1297-1307.

[2] 張慶松,李術(shù)才,韓宏偉,等. 巖溶隧道施工風(fēng)險評價與突水災(zāi)害防治技術(shù)研究[J].山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版),2013,(13):106-110.

[3] 劉德強,宋戰(zhàn)平,姜忻良. 巖溶隧道帷幕注漿止水技術(shù)及施工——以宜(昌)萬(州)鐵路金子山隧道為例[J].水利與建筑工程學(xué)報,2014,(3):38-39.

2015-03-15

湯萍(1979-)，女，工程師，研究方向：公路路基、路面、橋梁施工管理。

U445

C

1008-3383(2015)12-0150-01