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【摘 要】随着经济的发展，我国的交通事业得到了快速的发展。在交通工程的建设中，隧道工程的建设是一个重要的内容。但是由于我国地质环境复杂，在施工的过程中经常会遇到复杂的地质，导致施工中出现各种需要解决的弊端。基于此，文章对复杂地质环境下的隧道施工技术进行分析，以期能够提供一个借鉴。
【关键词】复杂地质环境；隧道施工技术；分析
1.当前隧道施工的现状
1.1全斷面开挖法：全断面开挖法又被叫做全断面掘进法。在隧道设计中开挖断面，从而可以在一次施工中完成开挖断面的方法。一共有三种方式开挖：新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。这种施工方法的操作相对简单，一般常规的工作顺序有：使用移动式钻井台车，先全断面一次钻探并进行装药，然后钻进小车返回到50m安全位置外，然后引爆，一次爆破成型，将钻孔车开往开挖面推入到位，开始钻探及爆破作业的下一个步骤。与此同时，在施工前的防水隔离层作为初期的支护，进行第二次的堆砌。
1.2台阶法：台阶法又分为正台阶和反台阶法。施工在稳定性差的岩石，整个隧道断面分为若干层，由上到下段开挖，前后各从一个小一些积极步骤形成开挖面。上部台阶的钻研作业和下部台阶的出渣可以同时进行，而使效率可以改善。之后，整个断面开挖出来后，然后由边墙到拱顶衬砌。在隧道的第一层顶部的第一个挖掘是一个弯曲的导坑，需要钻更多的井眼，以防止倒塌。导坑超前距离很短，使石碴爆破直接抛落到范围以外的坑，以减少扒碴的工作量，提高施工速度。如果岩石隧道顶部松动，应立即用临时支撑螺栓或钢拱坑，以防止倒塌。
1.3分部开挖法：较为软弱的围岩不能大断面的开挖，应该采取分部开挖的方法。当前的分部开挖法有三个主要形式：预留核心土法，双侧壁导坑法，交叉中隔壁法和中隔壁法。预留核心土法主要用于五到六级的围岩隧道的施工。施工顺序主要分为：初期的人力和机械相结合的施工，在开挖拱部土体的支撑；在初期的支撑保护下，进行第二次的挖掘，这次主要是挖核心土体和下半部的土体，并且进行封底；根据现场的实际情况，再次进行二次衬砌。这类方法的施工稳定性好，施工安全。
2.各种复杂地质条件下隧道施工技术分析
2.1膨胀土围岩地质条件的施工技术：膨胀土地层的隧道在开挖后，可能会导致围岩变形现象，或者由于长期浸水而膨胀，风化而开裂等，导致围岩失去良好的支撑力，破坏其稳定性。因此，在膨胀土地层中建造隧道，首先应该进行勘察围岩压力及其流变情况，掌握其变化规律。为了遵循减少对围岩产生扰动的原则，适宜采取无爆破掘进法，采取用掘进机、风镐、液压镐等开挖方式，合理减少围岩暴露时间，及时进行衬砌处理，避免出现围岩膨胀变形。不合适采取开挖方法的部分，可采取正台阶法、侧壁导坑法和“眼镜法”。
2.2松散地层地质条件的施工技术：松散地层结构松散，容易出现坍塌现象。在此类地质条件下进行开挖隧道，应该尽量减少对围岩的干扰，大多遵循先护后挖、密闭支撑、同时挖边封闭的原则，或者采取超前注浆改良地层和控制地下水等方案。①超前支护。在隧道开挖前，采取超前支护方法，可避免在坑道掘进过程中出现坍塌现象。超前支护主要包括：超前锚杆方法、超前管棚法等。②超前小导管预注浆方法。超前小导管预注浆主要是根据开挖外轮廓线，按照规定的角度置入管壁带孔的小导管，在施加压力的同时，向管内压注水泥，以增强岩体的稳定性，起到超前预支护作用。③降水、堵水方法。松散地层中的含水量，造成隧道施工中存在各种隐患。因此，在施工中儿科综合采取辅助坑道内井点降水、深井泵降水、注浆堵水、洞外地面隧道两侧布点等方法。在隧道施工中，结合隧道埋深以及工程水文地质条件，综合考虑技术经济条件，从而采取可行性的技术，切实提高工程质量水平。
2.3溶洞地质条件的施工技术：溶洞的溶蚀作用非常明显，在隧道施工中难以会出现溶洞现象，因此，在溶洞地区修建隧道过程中，应该明确溶洞分布范围、类型、岩层的稳定性、填充物以及地下水条件等，从而采取安全的施工方法。针对尚未发育的岩溶区，应该采取全面的预防措施，预防出现然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况，从根本上确保施工的安全。在隧道穿过岩溶区中，其岩层比较稳定，且溶洞发育应该完整，地下水量不大的情况下，可考虑采取探孔或物探等方法，以掌握实际的地质条件。如果溶洞穿越暗河水囊等岩溶区，首先应该采取超前钻探及时，提前解决施工中的排水问题。在突发量涌水、流石流泥、崩坍落石的情况下，可采取平导作为泄水通道，顺利开辟掘进工作面积。总之，“引、堵、越、绕”等方法可及时处理岩溶地段隧道出现的溶洞现象。
3.工程实例分析
3.1工程概况
某隧道全长13187m，200km/h双线隧道，线路单面上坡，横跨楚雄、昆明两个区域。隧道处于云贵高原东南部，属中高山构造侵蚀、溶蚀地貌，洞身通过地层为古老前震旦系昆阳群变质岩地层，最大埋深550m。
3.2超前地质预报
施工调查表明，除上述已经探明的不良地质外，隧址处还存在位置及数量不明的小型煤炭采空区。因此，必须通过超前地质预报查明掌子面前方围岩的地质条件，为施工提供可靠依据，特别是选择超前支护和开挖方法，以降低地质灾害发生的风险。地质预报内容包括：地层岩性、地质构造、不良地质、地下水。地质预报采用洞内探测和洞外地质勘探相结合，地质方法与物探方法相结合，贯穿于施工全过程。采用的地质综合预报方法包括地质分析法（掌子面编录预测法）、洞外地质勘探法以及中短距离预报。
3.3不良地质段施工方案及方法
3.3.1岩爆地段
该隧道埋深大于450m的段落有3段，长度达2140m，这些段落可能会产生轻微岩爆。下面对岩爆的处置进行分析。
（1）岩爆的预报
根据现有的技术主要通过类比法、前兆法、经验法进行预报。在进入岩爆地段后进行应力测试，确定岩爆等级，并以此为根据确定开挖、支护和防护的方法。 1）类比法是类比平导，在平导相同的地段如果发生了岩爆，在正洞的相应地段也很有可能发生岩爆。2）前兆法则是判断岩爆发生前的碎裂声来预报岩爆。3）经验法适用于高地应力地段，一般在开挖二倍洞徑的后方地段为岩爆高发区。
（2）通过岩爆地段的施工方法
1）全断面法改为半断面法，使应力逐步释放。2）采用短进尺多循环方式，将深孔爆破改为浅孔爆破，降低一次爆破用药量，减少爆破对围岩的扰动。3）采用光面爆破，使隧道的周边圆顺，减少应力集中，降低岩爆发生强度。4）打超前探孔，使掌子面及洞壁应力提前释放（见图1）。
图1超前应力解除断面示意
5）在钻孔内注入高压水，向岩面喷雾，降低岩石强度和弹性模量，降低岩石碎性，减少岩爆发生率。6）开挖后及时支护，喷射钢纤维混凝土，必要时加局部钢支撑，防止岩石弹射与塌落破坏。
3.3.2富水断层破碎带
该隧道所穿越的地段具体有7条断层，每个断层规模、破碎情况形成的地质条件都有所不同，在施工中产生的影响也各有不同。在施工中对可能遇到的不良地质，应该严格按照“早预报、管超前、预注浆、半断面、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量”的原则施工，采取的措施如下。
（1）超前地质预测、预报、超前探水。利用先进的地质预报方法对该隧道施工段进行有效的超前地质预报，掌握开挖断面前方工程的地质、水文地质等特征。基于TSP技术，综合分析地质雷达、超前钻孔、超长炮孔及现场地质素描等探测资料，探出破碎带地段的规模、岩石抗压强度、岩体特性、涌水量等情况，据此修正围岩级别，确定结构参数，制定施工方案。
（2）软岩及断层破碎带开挖方法。该隧道所处的断层破碎带情况十分复杂，不仅围岩不稳定，而且地下水发育，在断层破碎带地段需要采用注浆来加固要开挖地层，多台阶开挖的方法，开挖结束以后立即采取喷射混凝土的方法，让围岩尽快成拱。根据围岩的不同情况，选用适当的联合支护手段来加强现有的支护。
结束语
在隧道施工的过程中，经常会遇到各种复杂地质，对于隧道的施工技术来说是一个重大的挑战。所以，要克服施工中出现的各种复杂地质条件，根据实际的施工情况，从而提高隧道施工工程质量，创造更大的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1]陈昇辉.复杂地质条件下隧道施工技术和安全管理[J].中华民居（下旬刊），2014，01：394.
[2]肖毅.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].低碳世界，2014，01：202-203.
[3]毛井玉.谈公路隧道施工中复杂地质环境的处理[J].广东科技，2014，10：144+137.
【关键词】复杂地质环境；隧道施工技术；分析
1.当前隧道施工的现状
1.1全斷面开挖法：全断面开挖法又被叫做全断面掘进法。在隧道设计中开挖断面，从而可以在一次施工中完成开挖断面的方法。一共有三种方式开挖：新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。这种施工方法的操作相对简单，一般常规的工作顺序有：使用移动式钻井台车，先全断面一次钻探并进行装药，然后钻进小车返回到50m安全位置外，然后引爆，一次爆破成型，将钻孔车开往开挖面推入到位，开始钻探及爆破作业的下一个步骤。与此同时，在施工前的防水隔离层作为初期的支护，进行第二次的堆砌。
1.2台阶法：台阶法又分为正台阶和反台阶法。施工在稳定性差的岩石，整个隧道断面分为若干层，由上到下段开挖，前后各从一个小一些积极步骤形成开挖面。上部台阶的钻研作业和下部台阶的出渣可以同时进行，而使效率可以改善。之后，整个断面开挖出来后，然后由边墙到拱顶衬砌。在隧道的第一层顶部的第一个挖掘是一个弯曲的导坑，需要钻更多的井眼，以防止倒塌。导坑超前距离很短，使石碴爆破直接抛落到范围以外的坑，以减少扒碴的工作量，提高施工速度。如果岩石隧道顶部松动，应立即用临时支撑螺栓或钢拱坑，以防止倒塌。
1.3分部开挖法：较为软弱的围岩不能大断面的开挖，应该采取分部开挖的方法。当前的分部开挖法有三个主要形式：预留核心土法，双侧壁导坑法，交叉中隔壁法和中隔壁法。预留核心土法主要用于五到六级的围岩隧道的施工。施工顺序主要分为：初期的人力和机械相结合的施工，在开挖拱部土体的支撑；在初期的支撑保护下，进行第二次的挖掘，这次主要是挖核心土体和下半部的土体，并且进行封底；根据现场的实际情况，再次进行二次衬砌。这类方法的施工稳定性好，施工安全。
2.各种复杂地质条件下隧道施工技术分析
2.1膨胀土围岩地质条件的施工技术：膨胀土地层的隧道在开挖后，可能会导致围岩变形现象，或者由于长期浸水而膨胀，风化而开裂等，导致围岩失去良好的支撑力，破坏其稳定性。因此，在膨胀土地层中建造隧道，首先应该进行勘察围岩压力及其流变情况，掌握其变化规律。为了遵循减少对围岩产生扰动的原则，适宜采取无爆破掘进法，采取用掘进机、风镐、液压镐等开挖方式，合理减少围岩暴露时间，及时进行衬砌处理，避免出现围岩膨胀变形。不合适采取开挖方法的部分，可采取正台阶法、侧壁导坑法和“眼镜法”。
2.2松散地层地质条件的施工技术：松散地层结构松散，容易出现坍塌现象。在此类地质条件下进行开挖隧道，应该尽量减少对围岩的干扰，大多遵循先护后挖、密闭支撑、同时挖边封闭的原则，或者采取超前注浆改良地层和控制地下水等方案。①超前支护。在隧道开挖前，采取超前支护方法，可避免在坑道掘进过程中出现坍塌现象。超前支护主要包括：超前锚杆方法、超前管棚法等。②超前小导管预注浆方法。超前小导管预注浆主要是根据开挖外轮廓线，按照规定的角度置入管壁带孔的小导管，在施加压力的同时，向管内压注水泥，以增强岩体的稳定性，起到超前预支护作用。③降水、堵水方法。松散地层中的含水量，造成隧道施工中存在各种隐患。因此，在施工中儿科综合采取辅助坑道内井点降水、深井泵降水、注浆堵水、洞外地面隧道两侧布点等方法。在隧道施工中，结合隧道埋深以及工程水文地质条件，综合考虑技术经济条件，从而采取可行性的技术，切实提高工程质量水平。
2.3溶洞地质条件的施工技术：溶洞的溶蚀作用非常明显，在隧道施工中难以会出现溶洞现象，因此，在溶洞地区修建隧道过程中，应该明确溶洞分布范围、类型、岩层的稳定性、填充物以及地下水条件等，从而采取安全的施工方法。针对尚未发育的岩溶区，应该采取全面的预防措施，预防出现然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况，从根本上确保施工的安全。在隧道穿过岩溶区中，其岩层比较稳定，且溶洞发育应该完整，地下水量不大的情况下，可考虑采取探孔或物探等方法，以掌握实际的地质条件。如果溶洞穿越暗河水囊等岩溶区，首先应该采取超前钻探及时，提前解决施工中的排水问题。在突发量涌水、流石流泥、崩坍落石的情况下，可采取平导作为泄水通道，顺利开辟掘进工作面积。总之，“引、堵、越、绕”等方法可及时处理岩溶地段隧道出现的溶洞现象。
3.工程实例分析
3.1工程概况
某隧道全长13187m，200km/h双线隧道，线路单面上坡，横跨楚雄、昆明两个区域。隧道处于云贵高原东南部，属中高山构造侵蚀、溶蚀地貌，洞身通过地层为古老前震旦系昆阳群变质岩地层，最大埋深550m。
3.2超前地质预报
施工调查表明，除上述已经探明的不良地质外，隧址处还存在位置及数量不明的小型煤炭采空区。因此，必须通过超前地质预报查明掌子面前方围岩的地质条件，为施工提供可靠依据，特别是选择超前支护和开挖方法，以降低地质灾害发生的风险。地质预报内容包括：地层岩性、地质构造、不良地质、地下水。地质预报采用洞内探测和洞外地质勘探相结合，地质方法与物探方法相结合，贯穿于施工全过程。采用的地质综合预报方法包括地质分析法（掌子面编录预测法）、洞外地质勘探法以及中短距离预报。
3.3不良地质段施工方案及方法
3.3.1岩爆地段
该隧道埋深大于450m的段落有3段，长度达2140m，这些段落可能会产生轻微岩爆。下面对岩爆的处置进行分析。
（1）岩爆的预报
根据现有的技术主要通过类比法、前兆法、经验法进行预报。在进入岩爆地段后进行应力测试，确定岩爆等级，并以此为根据确定开挖、支护和防护的方法。 1）类比法是类比平导，在平导相同的地段如果发生了岩爆，在正洞的相应地段也很有可能发生岩爆。2）前兆法则是判断岩爆发生前的碎裂声来预报岩爆。3）经验法适用于高地应力地段，一般在开挖二倍洞徑的后方地段为岩爆高发区。
（2）通过岩爆地段的施工方法
1）全断面法改为半断面法，使应力逐步释放。2）采用短进尺多循环方式，将深孔爆破改为浅孔爆破，降低一次爆破用药量，减少爆破对围岩的扰动。3）采用光面爆破，使隧道的周边圆顺，减少应力集中，降低岩爆发生强度。4）打超前探孔，使掌子面及洞壁应力提前释放（见图1）。
图1超前应力解除断面示意
5）在钻孔内注入高压水，向岩面喷雾，降低岩石强度和弹性模量，降低岩石碎性，减少岩爆发生率。6）开挖后及时支护，喷射钢纤维混凝土，必要时加局部钢支撑，防止岩石弹射与塌落破坏。
3.3.2富水断层破碎带
该隧道所穿越的地段具体有7条断层，每个断层规模、破碎情况形成的地质条件都有所不同，在施工中产生的影响也各有不同。在施工中对可能遇到的不良地质，应该严格按照“早预报、管超前、预注浆、半断面、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量”的原则施工，采取的措施如下。
（1）超前地质预测、预报、超前探水。利用先进的地质预报方法对该隧道施工段进行有效的超前地质预报，掌握开挖断面前方工程的地质、水文地质等特征。基于TSP技术，综合分析地质雷达、超前钻孔、超长炮孔及现场地质素描等探测资料，探出破碎带地段的规模、岩石抗压强度、岩体特性、涌水量等情况，据此修正围岩级别，确定结构参数，制定施工方案。
（2）软岩及断层破碎带开挖方法。该隧道所处的断层破碎带情况十分复杂，不仅围岩不稳定，而且地下水发育，在断层破碎带地段需要采用注浆来加固要开挖地层，多台阶开挖的方法，开挖结束以后立即采取喷射混凝土的方法，让围岩尽快成拱。根据围岩的不同情况，选用适当的联合支护手段来加强现有的支护。
结束语
在隧道施工的过程中，经常会遇到各种复杂地质，对于隧道的施工技术来说是一个重大的挑战。所以，要克服施工中出现的各种复杂地质条件，根据实际的施工情况，从而提高隧道施工工程质量，创造更大的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1]陈昇辉.复杂地质条件下隧道施工技术和安全管理[J].中华民居（下旬刊），2014，01：394.
[2]肖毅.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].低碳世界，2014，01：202-203.
[3]毛井玉.谈公路隧道施工中复杂地质环境的处理[J].广东科技，2014，10：144+137.