復(fù)雜環(huán)境條件下隧洞機(jī)械施工技術(shù)探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

復(fù)雜環(huán)境條件下隧洞機(jī)械施工技術(shù)探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下的隧道施工，對(duì)于施工技術(shù)有著很高的要求，施工技術(shù)是否可行、是否能夠有效地降低施工成本以及是否能夠縮短施工進(jìn)度，都是在隧道施工中要考慮的重要問(wèn)題。本文分析了復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的隧道施工技術(shù)，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜環(huán)境條件;隧道;機(jī)械施工

伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的大規(guī)模建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量不斷增多，特別是鐵路客運(yùn)工程規(guī)劃中需要考慮隧道建設(shè)，但是隧道施工有著非常高的技術(shù)要求，特別是在不同的條件與環(huán)境下，對(duì)于施工技術(shù)也有著不同的要求，現(xiàn)階段常用的隧道施工技術(shù)有巖溶地段隧道施工、隧道襯砌施工技術(shù)與膨脹性地壓條件下的施工技術(shù)。本文分析了復(fù)雜環(huán)境下的隧道機(jī)械施工技術(shù)。

一、巖溶地質(zhì)條件下的隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

巖溶是地下水與地表水在長(zhǎng)期滲透、補(bǔ)給、徑流、循環(huán)下所形成的，是可溶層化學(xué)溶解之后形成的產(chǎn)物。在本質(zhì)上，水存在各種流通與循環(huán)的環(huán)境中，這就導(dǎo)致在巖溶地質(zhì)條件下的隧道工程施工難度很大，也對(duì)隧道施工技術(shù)提出了很高的要求[1]。在巖溶地質(zhì)環(huán)境下，隧道施工需要考慮多方面的因素，例如洞穴填充物、洞害與洞頂?shù)乇硖葐?wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)對(duì)隧道施工產(chǎn)生影響。尤其是在高壓富水溶洞進(jìn)行隧道施工時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)大型的突泥或突水情況。若沒(méi)有及時(shí)地制定有效的處理措施，就會(huì)對(duì)該地區(qū)的隧道施工進(jìn)度與質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在熔巖地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道施工時(shí)，要遵循宜疏忌堵的原則。

首先在巖溶地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道施工，要定性預(yù)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)，根據(jù)擬建隧道工程所在的地形地貌與地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，進(jìn)行科學(xué)定性預(yù)測(cè)與對(duì)比分析，同時(shí)收集該地區(qū)的水文地質(zhì)與地形資料，在對(duì)上述資料進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析巖溶特征。

其次在隧道施工中，隧道輔助坑道施工是一項(xiàng)重要的技術(shù)，在巖溶地質(zhì)條件下的隧道工程施工中，可以采取迂回導(dǎo)坑的方式，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是繞開(kāi)溶洞繼續(xù)掘進(jìn)。繞過(guò)溶洞可以形成一種收縮鎖定、兩面夾擊的狀態(tài)。在對(duì)相鄰溶洞進(jìn)行分割時(shí)，可以采取各個(gè)擊破的方式，能夠產(chǎn)生有效的施工成果。

最后是隧道洞內(nèi)鉆孔超前預(yù)報(bào)。在隧道內(nèi)的輔助導(dǎo)坑與振動(dòng)導(dǎo)坑施工中，特別是開(kāi)挖面施工時(shí)要先進(jìn)行超前鉆孔的布設(shè)，準(zhǔn)確的預(yù)判短距離的地質(zhì)，以彌補(bǔ)地面鉆孔對(duì)形態(tài)探查等環(huán)節(jié)造成的影響。

二、隧道襯砌施工技術(shù)要點(diǎn)

在隧道內(nèi)的混凝土表面補(bǔ)砌與相鄰模襯砌段中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)收縮性的裂縫，這樣不僅會(huì)對(duì)隧道的外觀產(chǎn)生影響，同時(shí)影響隧道工程的整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。出現(xiàn)隧道裂縫病害的主要原因可能是因?yàn)榄h(huán)境濕度溫度與鋼筋的配筋率不當(dāng)?shù)纫l(fā)的[2][3]。同時(shí)施工技術(shù)上的缺陷也會(huì)導(dǎo)致隧道出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。例如混凝土水灰配比不合理，未按照規(guī)范化施工操作或沒(méi)有及時(shí)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，都會(huì)導(dǎo)致隧道襯砌裂縫。針對(duì)存在襯砌裂縫的隧道工程，在施工中可以采取以下幾項(xiàng)措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)：

首先在選擇施工材料與施工工藝時(shí)，要考慮材料的形變量，在混凝土試驗(yàn)配比過(guò)程中，要控制與減少襯砌的收縮型變量。針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的隧道施工來(lái)說(shuō)，經(jīng)常使用硅酸鹽水泥，不使用其他類(lèi)型的水泥，同時(shí)也要注意避免混用不同類(lèi)型的混凝土。在混凝土中摻假大石塊，能夠減少水泥漿的使用量，同時(shí)也能夠提升吸熱能力，這樣能夠有效地控制襯砌裂縫。

其次對(duì)于混凝土在施工過(guò)程中要嚴(yán)格的管控施工工藝，采取有效的措施解決模板臺(tái)車(chē)襯砌搗固問(wèn)題。使用機(jī)械搗固的方式提升施工質(zhì)量，保證搗固質(zhì)量。在這一過(guò)程中要注意解決襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)問(wèn)題，保證混凝土在完成施工后，仍然具有一定的溫濕度，減小早期的水分蒸發(fā)速度，以控制早期的收縮型病害。在混凝土拆模時(shí)未經(jīng)技術(shù)人員同意，嚴(yán)禁提前脫模。在脫模時(shí)要注意不要損傷混凝土，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行拆模，避免拆模過(guò)早出現(xiàn)早期裂縫。

除此之外，地下水綜合整治也是控制襯砌裂縫的一項(xiàng)重要措施。再進(jìn)行開(kāi)挖預(yù)注漿防水處理之前，要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)富水段進(jìn)行超前預(yù)注漿，保證在開(kāi)挖之后不會(huì)出現(xiàn)大量的突涌水[4]。針對(duì)部分基巖裂隙水或出水量較小的出水點(diǎn)可以使用透水管，將其引排至隧道的水溝中。在噴射混凝土?xí)r可以使用濕噴技術(shù)并進(jìn)行復(fù)噴，在完成混凝土噴射之后，隧道基本上已經(jīng)處于干燥狀態(tài)。

最后是防水板鋪設(shè)技術(shù)。在這一項(xiàng)環(huán)節(jié)中要選擇優(yōu)質(zhì)的建材，使用復(fù)合防水板，并保證材料具有高柔性比與延展性。在施工中使用的建材，變形模量要小，并且要具有較強(qiáng)的抗?jié)B透性。在鋪設(shè)防水板時(shí)，可以在簡(jiǎn)易臺(tái)車(chē)上進(jìn)行操作，簡(jiǎn)易臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)使用的臨時(shí)支架，通過(guò)萬(wàn)能桿件拼裝。防水板的鋪設(shè)要超出模筑襯砌端頭的10～100厘米，以保證在鋪設(shè)下循環(huán)防水板時(shí)有著足夠的搭接寬度，以便于后續(xù)的焊接操作。

三、膨脹性低壓條件下的施工技術(shù)要點(diǎn)

在膨脹性低壓條件下，隧道施工可能會(huì)出現(xiàn)斷面縮小、地基下沉、拱頂上抬與基地鼓起的問(wèn)題。在變形初期變形絕對(duì)值很大，變形位移速度也很快。

在這種地質(zhì)環(huán)境下，要使用合適的施工工藝，并科學(xué)合理地安排施工流程。在膨脹性低壓條件下進(jìn)行隧道施工時(shí)，可以使用上導(dǎo)坑或是弧形導(dǎo)坑先拱后墻法進(jìn)行施工。在具體施工中要保證工序的連續(xù)性與緊湊性[5]。當(dāng)完成開(kāi)挖操作時(shí)，盡量縮短圍巖暴露的時(shí)間，這樣能夠降低風(fēng)化作用與水化作用。在完成拱柱操作時(shí)，要及時(shí)地進(jìn)行壓漿并進(jìn)行加固處理。拆除模板之后，對(duì)拱背進(jìn)行填充與壓漿。當(dāng)拱圈完成至某一長(zhǎng)度時(shí)，要使其緊密落地，并且灌注邊墻與仰拱。在施工中要盡量縮短圍巖暴露的時(shí)間，降低圍巖膨脹壓力。

結(jié)束語(yǔ)

在復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工難度很大，常見(jiàn)的復(fù)雜地質(zhì)