隧道施工技术管理
作者：赵昱茗
2015年8月21日于重庆
摘要：针对隧道工程地质条件复杂、施工管理困难的特点，分析了隧道施工中地质条件、技术方案、周边环境等方面的施工风险，并针对上述几个方面的风险，提出在施工管理等方面规避施工风险的措施。
关键词：隧道工程；施工风险；施工管理
1、概述
随着经济飞速发展，国与国、地区与地区、城市与城市连接更加紧密，除了高科技网络化连接外，直接连接方式还是四通八达的交通线。近年来，高速公路运输和铁路运输得到空前发展，缩短距离穿越地貌，修建了各种隧道工程。隧道工程与其他工程相比具有其隐蔽性、施工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性的突出特点，从而加大了施工技术的难度和施工风险性，同时也对现场的施工管理提出了更高的要求。
2、隧道工程施工中的主要风险
2.1工程地质、水文地质条件复杂性隧道地质工作贯穿于整个隧道的建设过程。施工前的地质工作，通过地面测绘、物探、少量的槽探和钻孔查清工程区的地质背景、地质构造和主要的水文地质条件。长隧道往往是工程的控制点，应尽量避开大断层，大滑坡、大溶洞、松软地层等不良工程地质体。但施工前的地质工作仅出于搜集资料的技术手段限制，加上地质体的复杂性，所取得的资料不能完全满足施工要求。由地表工作为主推断制约隧道地质条件与隧道施工中实际遇到的地质条件相差很远，漏掉的一些不良地质体给施工带来许多想不到的困难。施工前工程地质工作的重点是查清大的地质构造和工程区的工程地质条件，但是花巨额投资挖众多的探洞，钻数千米钻孔，全面弄清细微的地质条件是得不偿失的，也是不可能的。在隧道施工中，不但要了解宏观的地质构造，还要了解岩体的结构，不但要了解全隧道的地质条件，还要知道其出现的位置及稳定程度，以便确定每一段的围岩类别和开挖断面、支护设计参数、开挖方法、爆破进尺和装药量。工程所在区域的水文地质条件是经过漫长的地质年代形成的，经历了各种各样的自然和人为因素作用，其介质特性表现出很大的随机变异性。同时，地层中还存在大量水的活动与作用，如地表径流、地下潜水和承压水等。由于地质勘察、现场和室内试验等设备条件的限制，人们只能通过个别测试点的现场试验和若干试样的室内试验对岩土性和水文参数作近似的量测估计。大量的试验统计结果表明，岩土体的水文地质参数是十分离散、不确定的，具有很高的空间变异性，这些复杂因素的存在给隧道及地下工程的建设带来了巨大的本质上的风险，如地震、滑坡、洪水、雷击、严寒、高温、雨季等，以及开挖造成的围岩扰动，岩体内有毒气体释放，影响地下水流，引起噪音、废气、废渣污染等。
2.2施工方案的复杂性
隧道工程建设中，施工队伍、机械设备、施工操作技术水平等对工程的施工风险都有直接的影响。由于工程施工技术方案与工艺流程复杂，且不同的工法又有不同的适用条件，贸然采取某种方案、技术和
1
设备势必会产生风险。同时，整个工程的建设周期长、施工环境条件差，这些对施工单位人员都很容易产生不良影响，容易导致出现各种意外风险事故。施工过程中，地质资料的不确定性、工作面塌方、密封漏损、岩爆、瓦斯爆炸、有毒气体释放、岩溶、突涌水、洞外危崖落石、危石、洞口滑坡、施工用电事故、通讯不畅以及安全措施不力等隐患也很大。
2.3隧道工程的周边环境的复杂性
所建工程周围的地面构筑物和周围环境设施一般都很复杂，尤其是城市繁华地带，临近的建筑物的结构类型、基础类型，周边道路及管线的类别等。在隧道工程的建设过程中，无论采用何种工法或工艺都很难避免的对以上这些构筑物造成直接的影响或一定程度的破坏。
3、加强施工管理几个方面
虽然影响隧道施工风险的因素很多，但客观的因素是隧道所处的地质条件和自然环境，而主观的因素就是人们对地质的认识能力和改造环境的能力，根据施工的具体条件实施动态的管理是进行工程风险规避的重要手段。对隧道工程的施工风险管理应该从以下几个方面着手。
3.1加强地质超前预报
目前在隧道施工期间采用的超前地质预报方法从专业技术方面可分为常规地质法和物探法两大类，具体有以下几种：
（1）超前导坑；
（2）正洞地质素描；
（3）水平超前探孔；
（4）声波测试；
（5）红外探水；
（6）电磁波法；
（7）弹性波法。
在综合地质超前预报中的各种方法中，超前导坑法成本太高、在构造复杂地区准确度不高；正洞地质素描法对与隧道夹角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报，水平超前探孔法在复杂地质条件下预报效果较差、很难预测到正洞掌子面前方的小断层和贯穿性大节理、钻孔与钻孔之间的地质情况反映不出来；红外探测法这种方法只能确定有无水，至于水量大小、水体宽度、具体的位置没有定量的解释；电磁波法干扰因素较多，往往造成假的异常，形成误判。因此施工时应该根据具体的地质条件，选取合适的地质超前预报方法。
3.2选择科学、合理的施工方法随着隧道工程施工技术的长足进步，新的施工方法层出不穷，针对特定的隧道工程，如何选择科学合理的施工方法，也是施工单位综合能力的具体体现。大量的事实证明，采取科学、合理的施工方法不但能够化解因地质条件的变化和对地质认识能力的不足所带来的风险，而且还能够锻炼队伍，提高企业的管理水平，增强企业抵抗风险的能力。目前常用的施工方法应注意的问题有：
2
（1）明挖法：明挖法施工隧道的工艺相对简单、受力明确，操作方便，但需做好地下管线拆迁或加固稳定、地面交通疏导、环境保护以及基坑安全稳定等工作。
（2）盖挖逆筑法：适宜于软弱土质地层，地下水稳定在基底高程0.5m以下的地层条件，否则还需要配以降水措施。盖挖逆筑法施工，一般分两个阶段：地面施工阶段——围护墙、中间柱、顶板施工；洞内施工阶段——土方开挖、结构、装修和设备安装。土方和器材出人全靠竖井运输。在地面施工阶段，施工对地面交通、市民生活以及地下管道等有干扰，应该快速而细致地完成。顶板、围护墙、柱是施工期间以及运营期间的主体结构的一部分；施工中完成的楼板是施工阶段帮助侧墙维持稳定和运营期间整体结构的组成部分，当侧墙稳定有需要时，楼板上方和下方需加临时水平撑；底板是完成整个主结构的最后部分，是实现结构闭合的重要环节，对保证隧道盖挖逆筑施工安全、稳定有重要意义。
（3）喷锚暗挖法：喷锚暗挖法施工自始至终处于暗挖土体与隧道结构施筑与置换的动态过程，隧道围岩始终处于稳定与失稳两种态势的交变过程之中。为确保施工过程中隧道围岩稳定，必须采用监控测量的方法，对围岩、支护结构的状态进行实时监测，及时反馈信息，指导安全施工。
（4）盾构法：各种盾构机均有一定适用范围，应根据隧道外径、埋深、地质、地下管线与构筑物、地面环境、开挖面稳定和地表隆沉控制值等控制要求，经过技术、经济比较后进行设备选型，使施工质量高、造价低、又安全。排土速度与掘进速度要有机协调，以保持开挖面土体有一定土压，维持土体稳定，达到控制围岩和地表稳定的目的。
3.3培养一支懂管理、精技术、高素质的人才队伍随着工程的实践，一大批从事隧道工程施工的工程技术人员脱颖而出，施工队伍得到锻炼，并在实践中积累了丰富的施工经验。在现场的施工企业的工程技术人员在发现地质条件与设计有出入时，应及时与勘测、设计单位沟通，通过处理、反馈，及时修正设计，合理地控制施工全过程。
4、结论
结合目前国内外的发展现状，隧道工程在施工过程中虽然存在很多安全隐患，但是只要从事技术管理和研究的工程技术人员提高隧道的设计、施工技术及工程管理水平，增强风险意识，施工风险还是完全可以避免的。