复杂地质条件下公路隧道施工技术

弓 明

（中交二公局第三工程有限公司，陕西 西安 710016）

随着我国经济社会的逐步发展，公路隧道在复杂地质条件下有了更高的要求和标准。通常来说，公路隧道工程可能面临着高低温、软弱破碎带、岩溶、特殊岩层以及放射性气体等复杂地质条件，给隧道施工造成严重不利影响，因此当前研究复杂地质条件下公路隧道施工技术是十分必要的，能为公路工程的顺利进行提供保障。

1 复杂地质环境下隧道施工原则

我国基础设施建设对于社会的进步和发展有着十分突出的作用和影响。但我国地质条件复杂，地形多样化，当处于地质条件较为复杂的地区时，施工将面临很多困难，特别是在进行道路桥梁建设时遇到隧道施工，这对于施工技术有着非常高且严格的要求，其中任一部分和环节出现问题都会导致整个工程遭受严重损害。经过长期的摸索和总结，文章总结了当前复杂地质环境下进行公路隧道施工应遵守的一些主要原则。

1.1 岩层要保持稳定

岩层稳定性问题是在复杂地质环境下施工的首要问题，要想保证整个工程的施工质量和安全性，必须确保岩层的稳定性。基于此，在实际施工前，相关人员要对复杂地质环境附近的基本情况有所掌握和研究，根据实际的研究情况来撰写报告，将施工现场的围岩性质、水文条件、地质变化等全面勘查清楚，对于施工中可能产生的问题做好相应的安全预案。在施工过程中严格按照施工图纸来进行，同时密切关注施工中遇到的新情况和新问题，如果有问题发生，要第一时间进行沟通和解决，防止出现大规模的岩石变动，保障结构的稳定性，进而顺利完成施工。

1.2 灵活选择开挖方式

在复杂地质环境条件下进行施工，一方面其难度较高，另一方面对于技术层面的要求也较为突出，为了使隧道开挖具有更高的效率和质量，要充分依据研究报告中隧道施工的可行性，对不同的施工段特点进行全面分析，结合施工难度、安全性和可行性，以及现阶段施工能力和技术能力等，灵活、科学地确定最佳施工方案，保证公路隧道施工的质量、效率以及安全性。

2 复杂地质环境下公路隧道施工技术

我国地质条件十分复杂，公路隧道施工必须时刻谨遵实事求是的原则，对于不同的地质条件来说，不能生搬硬套同一套施工技术，而应该采取有针对性的解决措施，从而使工程顺利进行。公路隧道的施工流程如图1所示。

图1 公路隧道的施工流程图

2.1 岩溶地质环境

在复杂地质环境中，岩溶是最为典型的环境之一，岩溶地质在喀斯特地貌区较为常见，其中西南区域最为突出。岩溶地区中的公路隧道施工面临诸多问题，如渗漏、涌水、塌陷、地质稳定性等。因此研究岩溶地区公路隧道施工技术对于提高施工水平具有至关重要的作用。

（1）对地形进行全面勘查。在此地质环境下施工必须全面掌握和了解施工现场的环境，因此必须全面勘查现场的自然地理环境以及整体地质环境，可通过当今先进的3S技术来全面解析现场的地质水文以及地形条件，具体问题具体分析，制定适宜、科学的施工方案。另外，在施工正式开始前，可以应用3S技术来数字模拟具体施工方案，从而预防和控制可能出现的土质问题以及围岩变动问题。如果在实际施工过程中出现了围岩的大规模变动，要第一时间与施工方、设计方以及安全监管人员联系，评估施工现状和风险，第一时间找到最为适宜和高效的解决措施，将隧道工程控制在可承受范围内，防止安全事故的发生。

（2）躲避溶洞。在岩溶地区，溶洞问题是不可避免的，同时也是最为危险的，为了确保隧道的安全和正常使用，可以在施工中对溶洞进行躲避施工。对此，就要在开挖时选择适宜的方式，提前做好全面的地质勘查，从而将施工路线绕过溶洞，提高工程施工的伸缩性。在具体施工过程中，宜根据隧道施工所面临的溶洞来分割，结合溶洞具体情况来有针对性地采取相应躲避技术，使溶洞周边地质环境保持稳定，找到既能确保隧道安全、正常使用，又能满足施工水平和要求的地方，保证隧道施工的安全、顺利进行。

2.2 瓦斯地质条件

瓦斯形成于植物堆积成煤的初期，通常以游离或吸附状态存在于围岩和煤层中，具有难溶于水、无色无味的特点，瓦斯浓度较高时可能导致人窒息而亡。在瓦斯地质环境中，当遇到明火或者是瓦斯浓度较高，便会燃烧甚至爆炸，造成极其严重的安全事故。如果需要在瓦斯地质环境中进行公路隧道施工，一定要做好相应的防护技术，保证工程的安全进行。

（1）对地质条件进行综合分析。围岩的地质变迁对于瓦斯的形成有着很大影响，为了保证工程的安全性，必须在施工前全面勘查施工区域的地质条件，进而对其进行综合分析，准确判断断裂带的分布情况、具体位置、规模储量、存在状态以及密度等信息，做出科学、详细的分析报告。在对瓦斯进行综合性分析的过程中，相关地质素描报告、TST报告以及水平钻井报告等，要通过具有专业经验的勘探公司来获取，并且可以聘请相关专业人员来分析图形和数据，进而通过科学的论断来制定施工方案，保证工程的安全顺利进行。

（2）瓦斯监测技术。如果施工隧道中检测到瓦斯气体，必须对瓦斯进行全过程、全方位的严密监测。通常瓦斯监测可以通过人工监测和机械监测来实现。当前市场中主要通过KJ90号煤矿综合监控系统来采取机械监测方法。在施工过程中，可以将甲烷预警装置安装在模板车顶等地方，将装置连接到监控系统中，通过自动化技术，系统设置了0.5%和1%的瓦斯浓度值，也就是当系统检测到超过0.5%浓度的瓦斯后发出报警，检测到超过1%的瓦斯浓度后既要报警也要将电源切断，停止施工，保护施工人员和施工设备的安全。当报警器报警后要停止施工，及时采取通风措施，将瓦斯气体稀释，直到瓦斯浓度处于安全值后再进行施工。如果瓦斯浓度过高无法在短时间内下降，要立即撤离施工人员，避免发生安全事故。

（3）改进防爆设备。在瓦斯地质环境中施工必须重视防燃防爆，一方面要严格加强施工人员的安全教育，另一方面也要注重防爆装置的安装，同时加强机械设备的监控。在车辆以及设备正式施工前要进行全面的防爆测试和检查，不能留有一丝隐患。当前我国对于施工机械防爆性能的研究仍然有所欠缺，需要加强防爆性的研究，提高防爆方法和技术水平，从而保证安全施工。

2.3 膨胀性地质环境

膨胀性地质环境主要指的是膨胀土这种灾害性土质。当气候发生变化时会导致膨胀土土体的强度变化，从而影响工施工边坡和路基。在此情况下，要全面勘查施工区域的膨胀性地质环境，通过相应的隧道施工技术来将断面减少，从而防止地基发生下沉问题。通常来说，膨胀土对于湿度和温度都较为敏感，因此要确定隧道施工的合理次序，进而保证施工速度，使各个施工环节能够较好地衔接起来，而且完工后要进行一定的加固处理。要注重防止岩石结构受到风化和水化的影响，从而减少土地的膨胀和收缩。在膨胀地质条件下进行公路隧道施工，可以通过搭建支撑结构、分布开挖的方式来加快施工速度；进行导坑的设置时要保证开挖顺序合理；如果有必要，可以通过换土法来更换成具有较高强度的土体；另外，可以在施工开始前将土体预湿，使其保持湿润状态，再进行压实，并通过一定程度的化学处理来使膨胀土的土体强度有效提高。

2.4 突泥和突水地质条件

岩体在地下水的劲水压和静水压作用下可能发生水力劈裂，使得渗透性加强，局部屏障被突破，地下水位升高，进而造成突泥和突水问题。在不良地质条件下最容易发生突水突泥，突发性和危害性较大，给隧道工程造成不利影响。通常公路隧道施工具有工作量大、作业深、隧道长的特点，一旦发生突水突泥问题，则很难进行灾害的排除和施救，因此必须加以重视。在公路隧道施工中要进行提前地质预报，钻探可能发生突泥和突水地段，对地下水的分布及水量情况进行预测。如果突水突泥规模较小，可以对其进行封堵，从而将泥和水堵在围岩外，通过泄水道和泄水孔来将间歇性的涌水排出。

3 结束语

随着我国经济的快速发展，公路建设规模越来越大，鉴于我国地质条件的复杂性，公路建设将面临更多的复杂地质条件下的公路隧道施工，给施工造成困难。文章对当前复杂地质条件下公路隧道施工要遵循的主要原则进行了简要分析，针对几种典型的复杂地质环境给出了相应的施工技术措施，以供参考。