复杂环境条件下隧洞机械施工技术探讨

程谋新

【摘  要】在复杂地质环境条件下的隧道施工，对于施工技术有着很高的要求，施工技术是否可行、是否能够有效地降低施工成本以及是否能够缩短施工进度，都是在隧道施工中要考虑的重要问题。本文分析了复杂地质环境下的隧道施工技术，仅供参考。

【关键词】复杂环境条件;隧道;机械施工

伴随着我国社会经济的不断发展，我国的大规模建设项目数量不断增多，特别是铁路客运工程规划中需要考虑隧道建设，但是隧道施工有着非常高的技术要求，特别是在不同的条件与环境下，对于施工技术也有着不同的要求，现阶段常用的隧道施工技術有岩溶地段隧道施工、隧道衬砌施工技术与膨胀性地压条件下的施工技术。本文分析了复杂环境下的隧道机械施工技术。

一、岩溶地质条件下的隧道施工技术要点

岩溶是地下水与地表水在长期渗透、补给、径流、循环下所形成的，是可溶层化学溶解之后形成的产物。在本质上，水存在各种流通与循环的环境中，这就导致在岩溶地质条件下的隧道工程施工难度很大，也对隧道施工技术提出了很高的要求[1]。在岩溶地质环境下，隧道施工需要考虑多方面的因素，例如洞穴填充物、洞害与洞顶地表坍塌等问题，这些问题都会对隧道施工产生影响。尤其是在高压富水溶洞进行隧道施工时，可能会出现大型的突泥或突水情况。若没有及时地制定有效的处理措施，就会对该地区的隧道施工进度与质量产生严重的影响。在熔岩地质条件下进行隧道施工时，要遵循宜疏忌堵的原则。

首先在岩溶地质条件下进行隧道施工，要定性预测技术要点，根据拟建隧道工程所在的地形地貌与地质调查结果，进行科学定性预测与对比分析，同时收集该地区的水文地质与地形资料，在对上述资料进行分析的基础上，对比分析岩溶特征。

其次在隧道施工中，隧道辅助坑道施工是一项重要的技术，在岩溶地质条件下的隧道工程施工中，可以采取迂回导坑的方式，简单来说就是绕开溶洞继续掘进。绕过溶洞可以形成一种收缩锁定、两面夹击的状态。在对相邻溶洞进行分割时，可以采取各个击破的方式，能够产生有效的施工成果。

最后是隧道洞内钻孔超前预报。在隧道内的辅助导坑与振动导坑施工中，特别是开挖面施工时要先进行超前钻孔的布设，准确的预判短距离的地质，以弥补地面钻孔对形态探查等环节造成的影响。

二、隧道衬砌施工技术要点

在隧道内的混凝土表面补砌与相邻模衬砌段中，经常会出现收缩性的裂缝，这样不仅会对隧道的外观产生影响，同时影响隧道工程的整体结构的稳定性与安全性。出现隧道裂缝病害的主要原因可能是因为环境湿度温度与钢筋的配筋率不当等引发的[2][3]。同时施工技术上的缺陷也会导致隧道出现质量问题。例如混凝土水灰配比不合理，未按照规范化施工操作或没有及时地进行养护，都会导致隧道衬砌裂缝。针对存在衬砌裂缝的隧道工程，在施工中可以采取以下几项措施进行应对：

首先在选择施工材料与施工工艺时，要考虑材料的形变量，在混凝土试验配比过程中，要控制与减少衬砌的收缩型变量。针对复杂环境下的隧道施工来说，经常使用硅酸盐水泥，不使用其他类型的水泥，同时也要注意避免混用不同类型的混凝土。在混凝土中掺假大石块，能够减少水泥浆的使用量，同时也能够提升吸热能力，这样能够有效地控制衬砌裂缝。

其次对于混凝土在施工过程中要严格的管控施工工艺，采取有效的措施解决模板台车衬砌捣固问题。使用机械捣固的方式提升施工质量，保证捣固质量。在这一过程中要注意解决衬砌混凝土养护问题，保证混凝土在完成施工后，仍然具有一定的温湿度，减小早期的水分蒸发速度，以控制早期的收缩型病害。在混凝土拆模时未经技术人员同意，严禁提前脱模。在脱模时要注意不要损伤混凝土，在适当的时间进行拆模，避免拆模过早出现早期裂缝。

除此之外，地下水综合整治也是控制衬砌裂缝的一项重要措施。再进行开挖预注浆防水处理之前，要根据相关标准对富水段进行超前预注浆，保证在开挖之后不会出现大量的突涌水[4]。针对部分基岩裂隙水或出水量较小的出水点可以使用透水管，将其引排至隧道的水沟中。在喷射混凝土时可以使用湿喷技术并进行复喷，在完成混凝土喷射之后，隧道基本上已经处于干燥状态。

最后是防水板铺设技术。在这一项环节中要选择优质的建材，使用复合防水板，并保证材料具有高柔性比与延展性。在施工中使用的建材，变形模量要小，并且要具有较强的抗渗透性。在铺设防水板时，可以在简易台车上进行操作，简易台车结构使用的临时支架，通过万能杆件拼装。防水板的铺设要超出模筑衬砌端头的10～100厘米，以保证在铺设下循环防水板时有着足够的搭接宽度，以便于后续的焊接操作。

三、膨胀性低压条件下的施工技术要点

在膨胀性低压条件下，隧道施工可能会出现断面缩小、地基下沉、拱顶上抬与基地鼓起的问题。在变形初期变形绝对值很大，变形位移速度也很快。

在这种地质环境下，要使用合适的施工工艺，并科学合理地安排施工流程。在膨胀性低压条件下进行隧道施工时，可以使用上导坑或是弧形导坑先拱后墙法进行施工。在具体施工中要保证工序的连续性与紧凑性[5]。当完成开挖操作时，尽量缩短围岩暴露的时间，这样能够降低风化作用与水化作用。在完成拱柱操作时，要及时地进行压浆并进行加固处理。拆除模板之后，对拱背进行填充与压浆。当拱圈完成至某一长度时，要使其紧密落地，并且灌注边墙与仰拱。在施工中要尽量缩短围岩暴露的时间，降低围岩膨胀压力。

结束语

在复杂地质条件下的隧道施工难度很大，常见的复杂地质环境有岩溶地质环境、山体滑坡松散地形等，在这类地质环境下，隧道施工经常会出现安全事故，并带有突发性与不确定性，因此在隧道施工中要针对不同的地质条件使用相应的施工技术与施工工艺，这样才能有效的保证隧道施工的工程质量与施工过程的安全。

参考文献：

[1]刘林雄. 隧道工程机械施工设备管理与维护措施[J]. 绿色环保建材，2021，（04）：175-176.

[2]邵珠山，张鹏举，张喆，魏玮，乔汝佳. 隧道施工超前地质预报研究进展[J]. 长江科学院院报，：1-13.

[3]李旗. 复杂环境条件下隧道机械施工技术研究[J]. 科技经济导刊，2021，29（06）：85-86.

[4]胡洪鑫，刘金平，刘毓川. 复杂环境条件下隧洞机械施工技术研究[J]. 四川水力发电，2020，39（01）：54-58.

[5]程迁政. 隧道工程中施工机械的质量管理分析[J]. 四川建材，2018，44（02）：227-228.