摘要：随着我国社会经济的发展，对交通的通达度和安全性提出了更高的要求，在交通施工中，经常会遇到特殊地质环境，例如喀斯特地貌、红土以及软弱围岩环境对施工造成了负面影响，特别是隧道施工难度更大。本文在概述隧道施工现状以及开挖原则的基础上，分析了喀斯特、软弱围岩以及三维激光技术在隧道施工技术的应用，以期为复杂地质环境下隧道施工提供参考。
关键词：复杂地质环境；隧道；施工技术
近些年，随着我国经济总量的增长，对基础设施建设的力度不断加大，据不完全统计，我国已经成为世界隧道施工发展最为迅速的国家，在隧道施工领域的技术部分已经达到了国际的前沿[1]。但是由于我国国土面积广，山区面积大，隧道的地质环境尤为复杂，每一处的力学形态都处于不断的变化过程中，随着计算机技术的快速发展，在隧道施工中已经出现了数值仿真软件，提供给技术人员一些模拟实验得不到的重要数据[2]。因此技术人员要在施工中时刻注意着地形相关数值的变化，随时发现在施工过程中出现的问题，及时处理问题，保证隧道施工的安全性。
一、复杂地质环境下隧道施工现状
现阶段隧道施工的主要方法包括以下三种，一是全断面开挖法，顾名思义就是一次施工就完成开挖端面，这种施工方法操作相对简单，在具体的施工中使用移动式钻井台车进行钻探并进行装药，然后引爆，一次爆破成型，然后开始下一个步骤[3]。当然在这个过程中要进行二次的堆砌，增加机械施工用具进行二次喷作业，提前进行混凝土的铺设。改方法的优点在于，可以多使用大型机械，加快了工作速度，提高了开挖效率，缺点在于，施工连续性很强，这个过程对机械的性能要求极高。二是台阶法，施工在稳定性差的岩石，由上到下段开挖，出渣可以同时进行，整个断面开挖出来后，需要钻更多的井眼，以防止倒塌。台阶法作为目前的最广泛的应用方法，缺点上下部容易造成干扰。三是分部开挖法，在地质环境复杂的地区不能大断面的开挖，这时候就要分部开挖，分部开挖又分为以下几种方法，预留核心土法，主要是挖核心土体和下半部的土体，这类方法的施工稳定性好。双侧壁坑导法首先在两边进行挖掘，，这种方法大多用在第四到五级的围岩，很好的解决了土体承载力的不足，避免出现地表下称的问题。但是工序复杂，会拖慢工期，增加成本。交叉中隔壁法分两到三步完成，每当完成一部分工作时，就立即进行支护搭建，这种方法有效的减少工作时间。
二、复杂环境下隧道开挖施工原则
隧道施工的目的就是将山体内的岩石进行挖除，在这个过程中保证安全性和岩石的稳定性。隧道施工的第一步就是开挖，这个时候需要通过对期前地质勘探资料的分析，明确围岩的性质，因地制宜进行开挖[4]。因此在复杂环境下隧道开挖施工一定要确保围岩是稳定的，在施工中循序渐进的对围岩开挖，不能进行大规模的扰动，另外技术人员需要考虑围岩的地质条件变化的情况和意想不到的情况的发生，技术处理，保证施工进度正常进行。隧道施工中，技术人员要对围岩进行专业的分析，将安全、难度、稳定性、施工时间、经济问题都考虑进去，综合多个方面选择开挖方法。
三、复杂地质环境下隧道施工技术
在我国复杂地质环境较多，本文主要从喀斯特地质环境、软弱围岩环境以及三维激光扫描技术在复杂地质环境下隧道施工的应用进行探讨。
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（一）喀斯特地质环境下隧道施工技术
喀斯特地区复杂岩溶地质条件下的施工面临着许多的灾害问题，在这种环境下施工首先要提高地质超前预报监测的准确度，按照实际情况进行短期和长期预报检测，现阶段主要的预报检测方法有以下几种，一是地质雷达探测法，由于围岩介质的不同导致其带电性也不同，接收器对信号的波形及反射时差进行分析，进而实现对地质的勘测，改方法是短距离的超前地质预报目前较为常用的技术手段。二是超前水平钻孔法，这种方法是通过钻探设备向隧道前进方向进行钻探，搜集隧道内部的地质体及其物理性质，同时可以测出岩石的强度值。三是TSP 隧道地震探测法，这种方法是基于地下地震波的反射原理，当爆炸产生的入射波
入射到地层的节理面时，产生不同类型的反射波，通过对反射波数据分析则对前方的地质情况进行科学的判断。接着是加强隧道监控量测管理与分析，在喀斯特地区常用新奥法对隧道进行开挖，并及时采用多种方式进行支护，对下一步的施工打好基础。再次是加强隧道水文勘察与观测，喀斯特地区进行隧道施工时，水文情况是影响其正常开展施工的重要因素，因此勘测单位对设计的沿线地质水进行准确的勘探，为进一步设计提供相应的数据参数。最后是优化隧道爆破技术，在岩溶区域，预裂爆破被证明有利于保证施工的安全性。
（二）软弱围岩条件下隧道施工技术
在隧道施工过程中，不时会遇到浅埋偏压软弱围岩隧道，这种隧道结构稳定性比较低，开挖难，如果支护形式不当，会对隧道围岩结构性能产生影响，再加上作业可利用空间十分有限，进一步增加了施工的困难程度。鉴于此，在对此种隧道进行施工时要做好以下几方面的工作，一是进洞施工，需要对隧道口进行明洞暗进措施处理，例如向洞里打人钢管，重点对下行进口偏压段进行控制。二是隧道开挖，选择用正台阶上下导坑开挖技术，避免其在开挖后出现较大的变形。三是超前支护，由于软弱围岩结构稳定性比较低，因此在施工中需要采取措施来避免出现掌子面坍塌，对超前小顶棚环相间距进行调整，提高加密程度，提高结构稳定性。四是在初期支护阶段，选择用注浆小导管对围岩进行支护处理，在拱线位置设置一到两排的注浆导管。同时也要做好二次衬彻工作。
（三）三维激光扫描技术在复杂地质环境下隧道施工的应用
复杂地质环境下隧道施工阶段需要采集大量的信息，随着三维激光扫描技术的迅速发展被广泛应用到隧道施工中来。三维激光扫描技术是通过配件生成了一个新型空间信息数据获取系统，满足数据库的需求。三维激光扫描技术在隧道数据的采集中主要按照以下步骤进行，第一步是根据随带具体的情况，确定三维激光扫描仪的基点，完成测量工作之后进行平差计算，通过调节三脚架与微调扫描仪底座下方的圆水准器，保证主机处于水平位置。接着打开扫描软件，设定好采集的间距，完成数据的获取与采集。对于隧道数据处理首先是噪声去除，删除无关数据，接着是从不同的角度、不同的位置进行重复性扫描，将点云技术对齐与拼接。再次是对点云数据进行着色与渲染。另外三维激光扫描技术也可用于隧道的建模中，进行曲面重构，建立一个三维建模。
参考文献：
[1]傅俊.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].城市建设理论研究(电子版),2017(06):202-203.
[2]李练文.复杂地质环境下公路隧道施工技术[A].《智能城市》杂志社、美中期刊学术交流协会.2016智能城市与信息化建设国际学术交流研讨会论文集I[C].《智能城市》杂志社、美中期刊学术交流协会:,2016:1.
[3]周仕文.探讨复杂地形条件下高速公路的双线隧道施工技术[J].黑龙江交通科技,2014,37(06):133.
[4]周云波.喀斯特地质条件下公路隧道施工技术及管理分析[J].公路交通科技(应用技术版),2014,10(06):362-363.
作者简介；张泽辉（1988-11-30），男，汉族，籍贯：汕头市，当前职务：项目副经理，当前职称：中级，学历：本科，研究方向：路桥施工技术
论文作者:张泽辉,余孟军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：隧道论文; 围岩论文; 地质论文; 喀斯特论文; 环境论文; 技术论文; 施工技术论文; 《基层建设》2018年第4期论文;