伴随着我国社会主义经济建设的迅猛发展与综合国力的增强，在各种措施中为减少对环境和优化线形的考虑修建隧道也必不可少，其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大，因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面就山区复杂地质隧道施工方法分别加以介绍。
2 复杂地质条件下隧道施工的原则
复杂地质条件下隧道施工一般遵循如下原则：
（1）隧道在施工中应尽量避免扰动围岩，特别是山坡比较陡峭，经常发生滑坡和泥石流的地段；
（2）在隧道施工的过程中要及时支护，尤其是一期支护在隧道开挖后必须尽快进行；
（3）不管是施工前、施工过程中还是施工后，对施工现场要进行及时的测量和反馈，对由开挖引起的任何变化要时刻关注，对出现较大变化的地方采取加固措施，或则要进行必要的专家论证，以确定后面的开挖速度和安全；（4）断面及早封闭。
3 隧道的基本施工方法
隧道施工方法有很多，但归纳起来大体上有全断面法、台阶法和分部开挖法三大类及若干变化方案。
3.1全断面法
常用在Ⅰ—Ⅲ、级硬岩中，利于组织大型机械化作业，提高施工速度。该法可采用深孔爆破，最深钻爆孔眼可达5m，复合式衬砌单口月成洞可达150~240m。
3.2台阶法
多用于Ⅴ、Ⅳ级较软而节理发育的围岩中，分为三种变化方案：
（1）长台阶法
上下台阶距离较远，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨，施工中上下部可配属同类大型机械进行平行作业，当机械不足时也可交替作业。采用此方案当遇短隧道或Ⅰ—Ⅲ级硬岩长隧道各区段需尽早贯通时，亦可改用半断面法，即将上半断面全部挖通后，再挖下半断面。它的施工干扰少，机械配套，施工通风和测量工作均较简单，可进行单工序作业。
（2）短台阶法
上台阶长度小于5倍但大于1—1.5倍洞跨，适用于V、VI级围岩，可缩短仰拱封闭时间，改善初期支护受力条件，但是，上台阶施工干扰较大，当上台阶石碴运输采用悬吊式长皮带输送机时，石碴跨过仰拱施工区段，可减少施工干扰。
（3）超短台阶法
上台阶仅超前3—5m。断面闭合较快。此法多用于机械化程度不高的各类围岩地段，当遇软弱围岩时，需慎重考虑，必要时应采用辅助施工措施稳定开挖工作面，以保证施工安全。
3.3分部开挖法
可分为三种变化方案：
（1）台阶分部开挖法又称环形开挖留核心土法，适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。上部留核心土支挡开挖工作面，利于及时施作拱部初期支护增强开挖工作面的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护保护下进行，施工安全性好。一般环形开挖进尺为0.5一lm左右，不宜过长，上下台阶可用单臂掘进机开挖。台阶分部开挖法的主要优点是：与超短台阶法相比，台阶可以加长，一般双线隧道为1倍洞跨，而较侧壁导坑法机械化程度高，施工速度可以加快。
（2）单侧壁导坑法（CD法—Cenetrdiaphgram）围岩较差，跨度大，地表沉陷难于控制时采用，此法单侧壁导坑超前，中部和另一侧的断面用正台阶法施工，故兼有正台阶法和双侧壁导坑法的优点，且洞跨可随机械设备等施工条件决定。该方法还有一些变化方法，如在开挖单侧壁导坑时也采用台阶法，并及时用斜支撑支护，一般将这种方法称为CRD法。
（3）双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道，地表下沉量要求严格，围岩条件特别差时，此法安全可靠，但速度慢，造价高。
4案例分析
某山区地段隧道开挖，隧道行车时速为80km/h，最小开挖断面87m2，最大开挖断面为148.9m2。穿越山区隧道长30km，最大埋深1500m。该地地质状况以花岗岩和混合片麻岩为主，石英含量比较高，石质基本保持完整，硬度大。
4.1隧道开挖超前地质探测
近年来，隧道超前地质探测在我国越来越受重视，许多山区隧道的开挖过程中都采用了相应的超前地质探测技术，积累了大量经验。目前，国内外在隧道开挖中经常使用的两种超前地质探测预报技术主要是：a）直接法钻空探测；b）间接法地球物理探测法。
根据实际情况该标段隧道开挖施工中采用TSP测量技术。其主要原理是：TSP属于多波多分量高分辨率地震反射波探测技术，它与常规反射波探测技术的不同点在于该技术专门为长距离隧道施工地质超前探测而设计。在使用过程中，主要是在隧道的左边墙或者右边墙布置一定数量的炮孔，通过小药量激发产生的地震反射波来判断岩石的形状和大小以及质地。一般探测范围在工作面前方100m~150m。虽然TPS具有技术先进、功能强大、预报距离长、精确度较高等优点，但也有其自身的局限性，比如在岩溶地质的探测方面等。
4.2隧道开挖工艺
经分析工程采用多功能钻孔台架，大断面锥形掏槽，利用混合炸药爆破等开挖方式。经验表明，掏槽方式进尺小的原因是掏槽面积较小，夹制力较大所致。本着掏槽眼就是爆破眼的施工原则，设计大断面锥形掏槽模式。由于掏槽面积大，夹制力相对较小，成功率较高。4.3隧道开挖后周围岩体应力变化
围岩一般指的是隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩（土）体。常见的有岩浆的围岩和矿体的围岩。岩体在没有开挖前自身保持一个自然状态下的应力平衡，由于开挖过程中打破了这一平衡，使得岩体应力必须重新分布，这也就是开挖隧道易于诱发地质灾害的主要原因。一般在埋深一定的情况下，随着侧压系数的增大，隧道围岩位移量的变化均呈现出“先增加、后减小”的趋势。特别是底鼓对侧压系数的变化最为敏感，水平收敛次之，拱顶下沉一般相对较弱些；随着埋深的增大，隧道围岩位移量均有不同程度的增加，如图1所示。
图1 围岩应力分布
4.3开挖过程中的支护
支护一般包括“初支+二衬”。初支施工内容为：隧道开挖后，为了消除可能因施工改变岩层自然受力状况而引发的岩爆，常用高压喷水给周围岩体进行降温处理，然后进行喷锚处支，改善隧道内部施工环境，提高安全系数。若在隧道周围岩石差的情况下，应采用挂钢筋网然后高压喷混凝土技术，然后在间距10m左右设置半圆管再次进行喷浆。二衬施工工艺为：
（1）技术人员首先要对施工地段预留洞室和预留管线，预留洞室开挖一般要提前衬砌130m左右，并且辅助洞室开挖后要及时进行支护。
（2）要在施工过程中把台车放在较好的位置，以确保及时测量监控隧道轮廓变形。
（3）挡头板安装。在安装前要检查预留洞室及预留管线是否按施工要求布置，是否有错位变动等，辅助预留洞室是否牢固安全，对有安全隐患的地方进行二次加固。安装后，要及时检查接缝模板，挡头板是否安装牢靠；检查输送混凝土管道是否牢固等，不牢固的地方采取紧急措施进行加固，确保施工质量。
（4）按照设计的混凝土配合比进行混凝土搅拌，运输到施工现场进行浇筑。在浇筑的过程中要保证混凝土浆密实，封闭较好。
（5）浇筑后应进行及时养护，时间段至少在一周以上，确保支护的强度达到3MPa方可拆去模板。
结语
综上所述，与普通地质隧道施工相比，山区复杂地质的隧道施工需要考虑的因素十分之多，因其施工的难度以及施工的安全性要求都比较高，所以在施工前，必须要做好前期勘测工作，从而找到合适的隧道施工方案，根据方案进行一步步实施，保证每个环节的安全可靠性，这样才能保证整个工程的质量。
参考文献：
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[2]复杂地质条件单线铁路隧道施工技术措施[J].冯卫星，丁维利，王克丽.岩土力学.2003（S2）
[3]现代隧道施工中的常见地质灾害问题及防治[J].闫天俊，吴立.探矿工程（岩土钻掘工程）.2003（04）
论文作者:徐永博
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/17
标签：隧道论文; 围岩论文; 断面论文; 台阶论文; 地质论文; 导坑论文; 超前论文; 《基层建设》2016年第34期论文;