云南省公路工程监理咨询有限公司 云南昆明 650032
摘要:我国地域辽阔,包含多种多样的地形条件和地质条件,不同的地形地质条件下,工程施工稳定性技术有所不同,特别是在隧道工程开挖、支护等过程中,稍有不慎就可能出现严重的失稳问题。施工人员需要对本次工程项目的地形特征、地质特征进行分析,并合理选择隧洞形式和支护结构形式,通过隧道二次衬砌技术、隧道底层加固技术、隧道中壁拆除技术、隧道开挖技术等保障复杂地形地质条件下隧道稳定性。
关键词:复杂地形;复杂地质;隧道稳定性
引言
中国特色社会主义市场经济的高度发展,为基础设施建设提供了强有力的支持,在新的时代背景下,我国的交通类基础设施建设更是取得了长足进步,无论是施工技术还是施工效果都有了质的飞跃。在实际的隧道施工当中,受到风化侵蚀作用的影响,部分山体结构发生了一定的变化并形成不稳定的短期自稳状态,在隧道开挖施工的过程中,山体结构会受到进一步影响趋于不稳定,给施工带来一定的负面影响,为了解决这一问题,有必要对复杂地形地质条件下隧道稳定性施工策略进行研究。
1工程概况
为进一步提升公路基础设施建设效果,我国东南某省份拟建设市区至下属县城公路,该高速公路公路工程是该市公路干线网络的重要组成部分,该工程包括一处隧道工程项目。隧道为双线隧道结构,左右两侧隧洞长度分别为272m和257m,平均长度为1264.5 m,设计速度100 km/h,隧道净宽13.0 m,净高5.5 m,为标准的双向四车道隧道,建成后具有突出的应用价值,通车能力十分可观。受到当地地质构造及丘陵地形的影响,隧道工程施工具有突出的难度,入口侧坡度为25°~30°,左、右洞口边坡高约10~20 m,岩层结构比较松散、岩层成分多为强风化岩,稳定性比较差,这给隧道工程施工带来了一定的挑战。该隧道工程具有一定的代表性,是典型的复杂地形地质条件下隧道工程,因此以该工程为案例对复杂地形地质条件下隧道稳定性施工策略进行研究。
2复杂地形地质条件下隧道稳定性施工策略
2.1加强隧道施工准备
根据实际情况做好隧道洞室开挖型式的选择。在复杂地形地质条件下进行隧道工程施工并非易事,工作人员应根据地形地质条件确定最佳的隧道洞室形式。目前常见的隧道洞室形式分为平拱式洞室和双拱式洞室,具体选择哪种形式,主要取决于施工区域的地形情况和地质条件,工作人员可根据施工经验和理论知识进行论证,保障隧道施工能够稳定进行。在隧道的需建长度比较长的情况下,其洞室深度也比较深,此时可选用双拱洞室形式,这种结构形式能够有效支撑山体垂直方向带来的压力,保障隧道工程稳定性;在隧道的需建长度比较短的情况下,其洞室结构比较浅,此时洞室受到的主要压力来自于两侧地面的挤压,因此可选用平拱洞室进行施工,达到提升隧道工程稳定性的目标。其次,要尽可能提升隧道施工支护方式的合理性。高速公路工程隧道施工包含多个步骤,而其中又以支护施工最为重要,工作人员必须要根据实际情况进行判断,从外部支护型以及自承支护型两种支护方式当中选择比较具有合理性的一种。其中外部支护也可以称为被动支护,是借助混凝土砌筑的方式实现支护,能够有效承接山体松动和坍塌带来的压力,从而确保隧道支护的有效性;而自承支护则属于主动支护,也可以称为内承支护,其主要是利用水泥灌注桩等实现岩体支护目标,提升岩体稳定性、保障隧道工程的顺利完工。工作人员应结合施工现场的实地勘测数据、岩层结构、地形地质条件等确定支护方案,在必要情况下可同时使用两种支护形式,保证复杂地形地质条件下隧道稳定性。
2.2隧道开挖技术
案例当中提到的高速公路隧道工程具有一定的代表性,工作人员在综合分析其地形地质条件、施工区域气候条件的基础上,选择了洞口明开挖方式进行挖掘,为保证结构稳定性,还在隧道入口处容易发生土质塌陷的位置进行了特殊处理,采取了上下台阶留核心土法进行开挖,这种挖掘方式比常规的上下台阶法以及全断面法更加复杂、稳定性也更好。另外,在进行施工开挖的过程中,工作人员还需要做好挖掘设备的调动和统筹工作,充分利用轮胎式挖掘机和小型反铲机对隧道洞室上方岩层进行挖掘,并在挖掘后第一时间进行支护;在隧道洞室比较精细的位置应安排施工人员进行人工挖掘,逐渐地扩大洞室结构,避免机械挖掘造成岩体坍塌等问题;另外,在爆破方式的选择上也需慎重考虑,根据隧道围岩的结构特征采用光面爆破或者预裂爆破等方式,避免出现隧道空间的超挖问题。除此之外,工作人员还需要充分考虑隧道工程的地层结构,利用超前锚杆或者小导管注浆技术提前对地层和围岩进行加固,定期对隧道围岩进行检测,根据检测的数据和结果,对设计参数、开挖方案进行适当调整,保证隧道结构稳定性。
2.3隧道中壁拆除技术
高速公路隧道工程的开挖施工具有一定的复杂性,中壁拆除同样如此,一般情况下本项施工应在衬砌施工结束后进行,具有提升混凝土结构强度、保障复杂地形地质条件下隧道稳定性的作用。进行施工的时候,工作人员需要综合考量隧道围岩稳定性的变化情况,根据隧道挖掘支护施工的进度、隧道工程周边地质条件,确定隧道中壁拆除技术方案,对拆除的进度、拆除的方式等进行详细规划,在确保拆除效果的同时,避免隧道中壁拆除导致的隧道失稳问题。
2.4隧道二次衬砌技术
隧道结构中壁拆除以后,隧道结构受到的压力将会进一步提升,很容易出现变形的情况,为了避免这一问题导致隧道工程整体施工事故,工作人员应在隧道中壁拆除以后,利用衬砌施工技术实现隧道内部的二次衬砌,从而达到保障隧道结构稳定性的目标。隧道二次衬砌技术的应用效果,取决于很多种因素,工作人员需要严格根据施工设计和技术要求开展施工,提升衬砌结构支撑效果,避免隧洞发生变形,为后续的施工打下坚实基础。另外,还需要做好隧道底层加固施工。为保证隧道结构稳定性,工作人员需判断隧道内部地下水位、地形条件以及围岩环境等因素,并在地形复杂的位置利用加固注浆技术,对底层结构进行有效加固,从而提升隧道结构的稳定性。
结语
高速公路工程的建设施工,是我国基础设施建设的重要组成部分,具有沟通地区间文化、促进经济发展、便利人民出行等一系列产生积极作用,而在复杂地形地质条件下,公路隧道施工稳定性可能会受到一定的影响。为了确保高速公路工程隧道施工的顺利进行,工作人员需要充分利用隧道底层加固技术、隧道中壁拆除技术、隧道开挖技术等施工技术,并以最精细的、最严谨的态度对待施工细节,保证公路隧道工程安全顺利地施工。
参考文献:
[1]任松,欧阳汛,姜德义,陈钒.软硬互层隧道稳定性分析及初期支护优化[J].华中科技大学学报(自然科学版),2017,45(07):17-22.
[2]谭鑫,傅鹤林,陈琛,赵明华,刘运思.层状岩体中隧道稳定性数值分析[J].铁道科学与工程学报,2016,13(06):1108-1113.
[3]靳学峰.隧道衬砌拱顶、拱腰空洞对隧道稳定性影响规律研究[D].重庆交通大学,2013.
[4]尹光志,曹多阳,李铃.复杂地质条件下隧道围岩和支护稳定性分析[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2007(02):65-67.