摘要：在一些复杂的地质条件下，采用传统的隧洞开挖方式难以同时满足技术要求和安全要求，因此可以考虑采用顶管施工方法。相较于传统隧洞开挖方法，顶管施工具有对地层破坏小、环境污染小、适应多种地质条件、造价低等多重优点，在工程实践中应用效果更好。但顶管施工技术要求高，在实际应用中应该结合工程实际制定详实可行的施工方案，特别是在一些复杂地质条件，应该采取必要的技术手段。
关键词：复杂地质条件；顶管施工；施工管理
一，复杂地质条件下隧洞施工技术分析
我国疆土辽阔，地质条件复杂多样，不同的地质条件对隧洞施工提出了较高的要求，不同地形地貌的隧洞开挖工作方法是不同的，且地质条件处于不断的变化状态，因此隧洞施工需要结合地质实际情况进行技术比较，确定合理可行的施工方案，以确保隧洞工程的质量和安全。隧洞施工中常见的复杂地质条件包括以下几种：
一是膨胀土围岩地质条件。开挖膨胀土地层，围岩很容易产生变形，或因为岩层浸水时间过长而破裂，失去支撑能力。对于这种地质条件，需要先进行详细勘察，了解围岩压力及其流变情况，采取围岩暴露减少的开挖方案，尽可能减少围岩膨胀变形的可能性。二是松散地层地质条件。对于松散地层，结构本身松散，开挖中很容易出现坍塌现象，需要提前做好支护方案。三是溶洞地质条件。溶洞地质具有明显的溶蚀效果，对于这类地层，首先应该在开挖前查明溶洞分布范围、类型、岩层的稳定性、填充物以及地下水条件等具体情况，同时要做好排水预防方案。以“引、堵、越、绕”等方法及时处理开挖中的溶洞现象。四是流沙地质条件。流沙地质多呈糊浆状，围岩失稳出现坍塌、支护结构变形严重等问题比较常见，处理这类地层的重点是降低沙层含水量，根据流沙特性制定因地制宜的沙粒控制方案。五是地表滑坡地质条件。当开挖岩层结构中包含大量松散岩石且这些岩石彼此间缝隙较大时，一旦地质层上方压力大于结构层承载极限，就会发生地表滑坡。对于此类地层，应该做好地层结构的实时观测工作，一旦地表出现松动，应该及时停止施工，进行调整和控制。六是偏压围岩地质条件。偏压围岩地质条件是常见的几种复杂地质条件中施工难度最高的一种。这种地质条件的特点是岩层厚度比较薄、岩石层表面易出现裂痕，同时地形坡度相对较大，岩层容易在偏压力的作用下发生移动。对于这种地质条件，需要对偏压围岩地质的地表进行加固处理，同时注意控制岩层裂纹的发展。
通过对以上几种隧洞施工中常见地质条件的施工条件和要求的分析，可以发现传统的开挖技术存在着较多不足，采用不需开挖的顶管施工技术可能是隧洞施工中的一种新思路。
二，顶管施工在隧洞工程中的应用
顶管施工技术，又可被称为非开挖型的施工技术，是近年来发展较快的一门综合性土建技术，其特点是不必开挖地面即可完成地下施工工作。首先在某一地面处向下开挖，挖出工作井后，然后在井侧采用千斤顶将相应管道逐步压入土层，并在工作井内完成各段管道的连接，最后进行顶管埋设。采用顶管施工技术，一方面能够减少对地面的影响，特别是对城市建筑和交通的影响，且产生的粉尘和有害气体较少，对环境的污染也较小；二是这种施工方式受自然环境的影响小，地下施工不会因此自然气候和外界环境而被迫停工，相对来说施工效率较高。一般来说，该种施工技术在城市中心区域、文物古迹及遗迹多在地以及其他陆地表面不适合开挖的地区，在隧洞工程中应用也较多。在隧洞工程中采用顶管施工技术，特别是在一些复杂地质条件下，具有以下优势：
一是顶管技术施工作业面积小。采用顶管施工技术时，对于隧洞上方的土层受到影响小，能够较好地保证上层土结构稳定，减少发生结构失稳破坏或者地表滑坡出现的可能性，降低不良地质条件带来的负面影响。
二是施工中产生的污染小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆隧洞施工开挖现场大型机械设备较多，产生的杂图也较多，施工环境嘈杂、尘土弥漫是常见的情况。采用顶管施工技术，噪音和灰尘都得到了一定的控制，一般只有较小的噪音，粉尘也较少，对施工人员的身体健康影响较小。在人口密集区域进行隧洞施工时，对周边环境的污染也会降低。
三是防水效果更好。由于顶管施工中采用的是整体预制的管段，结构强度和水密性一般较好，接缝也相对较小，实际运用过程中防水效果更好。因此采用顶管施工技术，能够有效缓解开挖施工中导致的地下水问题，降低地下水引起工程问题的可能性。
四是施工成本更低。采用顶管施工技术，一方面可以减少不必要的土方开挖工作，降低土方的运输成本，另一方面，由于对地表的破坏小，地表恢复的费用会显著降低，因此顶管施工技术能够降低隧洞的施工成本。
目前，顶管施工技术在隧洞施工中在国外已经被广泛推广，在国内也已逐渐得到普及，预期未来隧洞施工中将会更加广泛地应用到顶管施工技术。
三，隧洞复杂地质情况下顶管施工的应用要点
顶管施工方法虽然相对于传统的隧洞开挖方法有诸多优点，但在复杂地质情况下，顶管施工方法有较高的施工技术要求，为了满足工程需要和提高经济效益，需要做到以下几点：
首先应该做好实地勘察和现场准备。在进行隧洞施工前，应该采用专业的仪器设备检测施工环境，了解地质构成，辨明属于哪种地质条件，弄清地下水分布情况、障碍物情况及其他管线情况，根据实际的工程条件制定初步的施工方案；选择合适的、可靠的设备，包括千斤顶、油泵、导轨和顶铁等，对设备进行严格的检查，进行试运行判断设备是否能正常运转。
其次是做好顶进过程的施工控制。顶进施工是顶管施工的重要环节，在机器运转开始到停止过程中，各方面的操作人员需要密切配合，按照正常的施工操作程序进行操作，当发生故障时或异常情况时，必须及时进行故障排除和检测。同时要做好实时监测，控制偏差在允许的范围内，保证前进线路的正确性，并保障施工设备的正常运转和施工人员的安全。特别是顶进过程中的偏差纠正，必须不间断进行，纠偏应遵循早纠、缓纠、勤纠的原则。
然后是做好隧洞施工的现场管理。伴随着施工的进行，管道中不可避免地会出现很多的土质污物或垃圾，需要及时对管道进行清理，一般施工完成一段则进行该段的清理。对于现场的施工人员，平时也需要加强安全教育及培训，让其了解顶进施工的工艺流程，提高危险源的识别能力，发现问题能够及时汇报，避免盲目操作，在危险的情况下能够及时采取措施，最大程度上保障工程施工的安全性和降低隧洞安全事故的概率。
最后是提前做好复杂情况的对策及处理方案。由于地质环境的特殊性及顶进施工的高技术要求，施工过程中出现突发情况后对整体情况的影响极大，因此制定良好的应急预案是降低损失的必要手段。比如发现规定数值范围外的异常偏差或情况时，必须明确规定立即停止施工，按步骤、分段进行监测，及时排除故障。另外，构建合理的隧洞施工监督管理制度也是十分必要的。
四，结语
总体来说，将顶管施工方法运用到隧洞开挖中具备较好的工程效益及经济效益，特别针对复杂地质条件，相对于传统的开挖方法，采用顶管施工方法具有明显优势。但顶管施工的技术要求较多，在应用中需要结合具体的地质条件特点和实际工程需要，来制定合理可行的隧洞施工方案，才能提高隧洞施工工程质量。
参考文献：
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[2]崔建宏，陶玉敬 . 三联隧洞地表建筑物变形开裂原因分析 [J]. 建筑技术，2016，47（2）：154–156.
论文作者:张金刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
标签：隧洞论文; 地质论文; 条件论文; 顶管论文; 施工技术论文; 围岩论文; 地表论文; 《基层建设》2019年第6期论文;