复杂地质条件下隧道施工技术分析

发表时间:2020/4/14   来源:《基层建设》2019年第31期   作者:朱立军
[导读] 摘要:隧道施工作为一种难度较大的建设内容,在施工中面临的环境变化影响较多,为了保证施工的质量,应对地质情况进行全面的了解,采用适合的隧道施工技术,使施工的效果能够达到要求。
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        摘要:隧道施工作为一种难度较大的建设内容,在施工中面临的环境变化影响较多,为了保证施工的质量,应对地质情况进行全面的了解,采用适合的隧道施工技术,使施工的效果能够达到要求。本文对隧道施工的难点进行了概括,分析了复杂地质条件下隧道施工技术应用以及数据量测,包括浅埋偏压地质条件隧道施工技术,软弱围岩地质条件隧道施工技术,地表滑坡地质条件隧道施工技术,通过有效利用不同施工技术进行作业,可保证隧道施工的效果和安全。
        关键词:复杂地质条件;隧道施工;技术
        引言
        在经济的快速发展下,各类工程建设的范围也逐渐扩大,在交通运输领域之中,为了满足当前时代下交通出行的需求,交通工程建设的要求也有所提升,通过加强我国的交通工程施工技术能够为交通工程的质量和性能带来保障,促进交通运输行业的发展。隧道施工在交通建设中占据着重要的地位,而一般隧道施工所处的环境比较复杂,这对施工带来了一定影响,为了保证施工的效果,应加强在复杂环境条件下的隧道施工。
        1隧道施工的难点
        隧道工程作为岩土工程中的一种,具有较为复杂的特点,岩土是经过自然作用产生的物质,在环境条件下,岩土有着不同的特征,进行隧道建设的时候,由于岩土的特点不同会使施工出现技术不确定性以及不稳定等情况。在技术上,由于工程建设受到了地质条件不确定性的影响,因此难以运用技术手段来控制这样的不确定条件,自然条件的变化没有固定规律,对施工带来了影响,在施工中应通过勘探来明确施工环境的地质情况,选择适合的施工技术,同时保证施工的安全性和经济性,施工技术的难度较大。
        隧道施工的环境为地下,应借助充足的空间来建立地下结构,由于隧道施工突破了原本的岩土应力的平衡,应对开拓的地下空间的土体进行有效支护,在支护过程中采取何种支护方式以及是否能达到相应的效果都属于施工的难点,在支护不到位的情况下会产生不稳定性,产生变形问题,变形较为严重的情况下会造成不良的后果。此外,在隧道施工中采用的施工技术对地质条件的依赖程度较高,应结合不同的地质条件采取不同的施工手段,由于地质条件难以确定,在施工中应随时改变使技术,这也对施工带来了较大的影响。当遇到了实际情况和勘探情况不相符的问题的时候,会使技术发生极大的变化。在一些地质环境比较复杂的地区,施工技术的侧重点也根据当地的地质特点而变化。
        2复杂地质条件下隧道施工技术应用
        2.1浅埋偏压地质条件隧道施工技术
        在隧道施工中,浅埋偏压是其中比较多见的地质条件,为了有效减少浅埋偏压地质条件对施工带来的影响,使施工更加的安全,并且加强隧道施工的质量和隧道结构的稳定性,应采用有效的施工工艺。施工人员需要全面地了解浅埋偏压地质条件特点,根据施工中可能产生的问题,制定相应的解决方案,使施工的问题得到有效的处理。与其他种类的隧道比较,浅埋偏压隧道的埋深较浅,覆盖层较薄,这使浅埋偏压速调难以独立成拱,还容易产生地表塌陷的问题。在实际的施工过程中,考虑到地表的损失,会产生大范围的移动,还会对隧道施工质量带来不良的影响,不利于周围的生态环境。
        所以,在进行施工的时候,当遇到了浅埋偏压地质条件,应采取有效的措施,解决施工中的问题,根据这种地质条件特点制定相应的方案,避免产生突发问题影响施工的效果。一般来看,浅埋偏压经常发生在隧道进口、出口的位置,在进行隧道施工的时候,围岩以及支护体系可能产生变形的问题,进而造成塌陷。考虑到岩土体自身比较松散,稳定性较低,这使隧道的独立成拱受到了影响,在开挖施工的过程中,会产生变形的问题,还会由于地层损失而发生移动。在进行隧道施工的时候,应注意以下几方面内容。第一,在洞中可利用超前管棚施工的方式进行施工,还应对地基进行加固,在开挖隧道的时候可以借助多台阶预留核心土法以及CRD法施工。第二,在隧道施工中,施工人员应考虑到施工的基本原则,对地表的情况进行监测,详细记录洞内的变形情况,结合多项监测数据,对施工参数进行调整,减少隧道施工安全事故产生的概率。
        2.2软弱围岩地质条件隧道施工技术
        在软弱围岩地质条件下进行隧道施工的时候,由于环境的影响,施工中需要采取有效的技术进行作业。施工单位应对隧道施工的影响因素明确,选择适合的施工方式,将原有的隧道开挖方式进行改善,其中包括支护方法等,减少在隧道施工中产生的软弱围岩变形的问题,避免出现经济损失。在软弱围岩隧道施工之中,施工单位利用喷锚构筑施工工艺比较常见,这种施工工艺采用了新奥法的原理,将岩土力学作为理论基础,有效利用围岩自身的承重能力,减少隧道开挖施工对围堰带来的影响,使围堰能够成为隧道工程支护体系中的一部分。在开展实际施工工作的时候,应将测量和监控环节做好,通过对环境的勘测来为施工提供相应的参考依据。
        施工人员在施工中应注意以下几方面内容,首先,应借助围岩的稳定性,根据施工顺序进行施工,保证围岩的稳定性。利用喷射混凝土和锚杆施工技术进行作业,当地质条件比较复杂的时候,可利用钢架联合支护方式进行支护施工,在支护完成后,应及时进行封闭,使围堰能够成为其中的一部分。开挖的时候应减少对围堰的影响,使开挖的轮廓更加的圆润。其次,在围堰、支护变形稳定之后,可进行二次衬砌施工,为了确保衬砌的厚度符合要求,应加强衬砌结构的稳固性。进行开挖施工的时候,施工人员应将变形量预留出来,结合测量结果进行调整。
        2.3地表滑坡地质条件隧道施工技术
        滑坡体地质条件在隧道施工中有着较大的影响,在施工过程产生了滑坡体是由于滑坡体产生扰动,受到了地下水的影响,地层会随着滑移面逐渐向下部进行滑动,隧道中会产生坍塌的问题。在进行滑坡体施工的时候,施工人员应按照先治理后进洞以及先超支后开挖的流程进行施工,对滑坡体的稳定性进行监测,并且测量隧道的变形情况,保证初步支护以及衬砌能够尽快的成环。在施工前,施工单位应对滑坡体进行整治,可设置一定数量的抗滑柱,在滑坡体前部做好挡护工作,并且进行加固,避免地表的径流渗入到隧道中,减少滑坡灾害产生的概率。在隧道工程施工中,可利用大管棚超前支护的施工方式,在相应区域中放置施工材料,在施工中应将用水都排到滑坡体外部。
        3复杂地质条件下的隧道施工数据量测
        在隧道施工中,应进行数据处理工作,结合量测值绘制时态曲线,确定回归曲线,对最终值进行预测,并且与控制基准进行对比,之后对支护结构以及围岩状态进行评价。根据量测得到的数据对其进行变化规律进行分析,可判断围岩以及初期支护的稳定性,为施工提供相应的参考依据。结合量测点掌子面距离以及围岩变化速度来确定量测的频率,并且根据围岩变形极限值来确定量测结束的时间。量测数据的分析和处理使用回归分析,以指数模型和对数模型等作为理论依据,在隧道开挖施工中地表的纵向沉降、拱顶下沉以及净空变化等位移受到了开挖工作面的时空效应的作用,可使用指数函数进行分析,将量测得到的数据使用专用的软件进行分析。一般在拱顶下沉数据量测过程中使用精密水准仪以及钢挂尺进行测量,净空变化采用收敛计进行测量。
 
        图1收敛计结构
        将量测数据获得之后,应及时进行校对和整理,将量测的开始时间、采用方法以及开挖掌子面距量测点的距离等信息进行明确,观测之后应及时校对数据,发现问题进行补测。根据监测数据绘制出位移或者应力时态变化曲线,结合曲线来分析具体的施工情况,为隧道施工提供相应的参考信息,使复杂地质条件下的隧道施工能够有更好的保障。
 
        图2时态回归曲线示意图
        结语
        在复杂地质条件下,隧道施工技术的应用发挥了重要的作用,由于地质条件对施工有着不同程度的影响,如果采取的施工技术效果不佳,会影响工程的质量,因此,应在隧道施工中结合地质条件和实际情况等调整技术,按照标准进行施工,保证施工的最终效果,提升建设水平。
        参考文献
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        [2]张平.复杂地质环境下的隧道施工技术研究[J].建筑技术开发,2019, 46(20):34-35.
        [3]杨小珠.复杂地质条件下的隧道施工探讨[J].公路交通科技(应用技术版),2019,15(10):230-234.
        [4]吴俊.刍议复杂地质条件下隧道综合施工技术[J].工程建设与设计,2019(14):145-146.
        作者简介
        朱立军,1979.04男,工程师,2003年7月毕业于安徽理工大学材料科学工程系专业毕业,本科。
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