施工阶段主要地质灾害的预测及防治

王允

摘要：地下施工中常见的地质灾害。塌方。透水。

关键词：地质灾害，塌方，透水。

中图分类号：TU74文献标识码： A

近年，由于各项目用地紧张，价格上涨，从项目节约成本角度在设计初始阶段设计时就进行优化，导致各项目的地下部分施工深度及难度不断加大。同时，地质灾害及伴生的地质环境问题也不断涌现。塌方一旦发生,不仅延误工期、大幅度地提高工程费用,而且会威胁到施工和技术人员的人身安全,所以,对隧道的塌方进行科学的预测和控制具有非常重要的现实意义。尽管施工前进行了大量的地质勘察工作，但由于当前勘察技术手段和方法技术的限制，加上地质体的复杂多变，期望在施工前完全查明工程岩体的状态、特性，准确地预测施工中可能发生地质灾害的位置、性质和规模是十分困难的。但是随着施工经验及施工技术的不断提升，可以对地质灾害进行预测，同时采取有效的施工方案就地质灾害进行一定的防治，以达到减轻或防止灾害发生的目的。地质灾害防治工作，实行预防为主、避让与治理相结合的方式进行。

施工阶段的地质预测不但包括业已存在的地质现象，还包括了因开挖引起地质状况的演化。因而施工阶段复杂和困难。施工阶段产生的主要地质灾害形式为塌方、透水。塌方是建筑物、山体、路面、矿井在自然力非人为的情况下，出现塌陷下坠的自然现象。多数因地层结构不良。透水，在施工过程中，穿过溶洞发育的地段(尤其是遇到地下暗河系统)、厚层含水砂砾石层或与地表水连通的较大断裂破碎带等所发生的突然大量涌水现象。透水对地下工程的施工危害极大。

了解地质灾害的危害，在前期对地质灾害进行预测，是防治地质灾害的重要手段。预测工作既是修正和完善前期地质勘察工作成果的一种手段，又是地下工程施工中的一个重要环节。调查和分析预测区的塌陷活动状况及其发生条件是地面塌陷预测的基础。在掌握有关实际资料的基础上,利用时间序列分析、多元回归分析以及灰色系统理论分析、经验公式计算等方法,分析地面塌陷与时间关系、地面塌陷与降雨关系、地面塌陷与抽水(或排水、蓄水)强度关系、地面塌陷与地下水动态关系、地面塌陷与岩土性质关系等,建立发生地面塌陷的单项因素以及综合因素的临界值或判别关系模型,依此对地面塌陷危险性和活动程度进行预测。

引起塌方的主要不良地质有断层破碎带、岩溶陷落柱。断层破碎带塌方的判断和警报，主要包括断层破碎带塌方影响因素的正确分析、断层破碎带围岩级别的准确鉴定和塌方即将发生前兆的及早发现。

1、影响断层破碎带塌方的地质因素主要有：断层上下盘岩性和岩石力学性质、断层的力学性质、断层复合与复合特征、断层破碎带厚度、断层破碎带物质组成和固结程度、断层破碎带的围岩结构，断层破碎带的产状及其与隧道的空间关系、地下水、地应力影响共8个方面。

2、断层破碎带围岩级别的评定

断层塌方的监测与警报，必须在断层识别和影响断层塌方地质因素分析的基础上，落实到断层塌方判断的终极目标——即对断层破碎带围岩级别的准确评定上。

3、塌方即将发生前兆的及早发现

大规模塌方的临近前兆主要有：

(1)顶板岩石开裂，裂缝旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬；

(2)支撑拱架变形或发生声响；

(3)拱顶岩石掉块或裂缝逐渐扩大；

(4)干燥围岩突然涌水等。

发现上述征兆，立即采取紧急处理措施。

4.2透水的预测

透水的监测主要是查明地下水源体(溶洞、暗河、老窖、老崆和大型断层破碎带)的位置和地下水源体的性质，判断透水的可能性并及早发出警报。

发生透水可能性的判断与警报，主要依据临近各种水源体前兆和具体的涌水量测量来实现。

临近各种水源体前兆如下：

(1)临近断层水源体前兆

①各种临近断层的前兆

②下盘泥岩、页岩等隔水岩层明显湿化、软化或出现淋水现象。

③其他水流痕迹的出现。

(2)临近大型溶洞水体前兆

①临近各种水源体前兆出现较多的铁锈染或夹泥的裂隙。

②小溶洞出现的频率增加。

(3)临近暗河前兆

①出现大量铁锈染裂隙或小溶洞。

②大量出现的小溶洞含有河沙。

③钻孔中的涌水量剧增，且夹有泥砂或小砾石。

(4)临近老窑积水的前兆(老崆积水与其相似)

①煤壁或顶板渗出水珠，或出现煤层发潮松软。

②顶板淋水或底板涌水。

③煤层中出现暗红色水锈或渗水中挂红。

④掌子面空气变冷或发生雾气。

⑤有嘶嘶的水声。

预测完成后，根据预测结果，通过有效的地质工程手段，改变这些地质灾害产生的过程，同时改变地质灾害的影响及结果。

在施工过程中，不能盲目追求施工进度，忽视施工地下施工的安全监督检查工作，对开挖过程中产生的土体变形及松动保持高度的敏感。在开挖过程中，进行必要的超前支护，支护方式和支护时间需经过专家论证及多方讨论后实施，避免措施不当，造成失稳坍塌发生。工程施工前，编制土方工程施工方案，其内容包括施工准备、开挖方法、方坡、排水、边坡支护等。并对周围环境要认真检查，不能在危险岩石或建筑物下面进行作业。对开挖深度大、施工时间长、坑边要停放机械等的基坑，应严格按规定的允许坡度地放坡，当基坑(槽)附近有主要建筑物时，基坑边坡的最大坡度为1:1~1:1.5。操作时应随时注意边坡的稳定情况，发现问题及时加固处理。开挖基坑(槽)时，若因场地限制不能放坡或放坡后所增加的土方量太大，为防止边坡塌方，可采用设置挡土支撑的方法。边坡支护应根据有关规范要求进行设计，并有设计计算书。防止地表水流入坑漕和渗流入土坡体。在有地表滞水或地下水作用的地段，应做好排、降水措施，以拦截地表滞水和下水，避免冲刷坡面和掏空坡脚，防止坡体失稳。特别在软土地段开挖边坡，应降低地下水位，防止边坡产生侧移。严格控制坡顶护道内的静荷载或较大的动荷载。在边坡上侧堆土（或堆放材料）及移动施工机械时，应与边坡边缘保持一定的距离。当土质良好时，堆土（或材料）应距边缘0.8m以外，高度不宜超过1.5m。

地质灾害预测是施工中十分重要的一个环节。有效的超前地质灾害预报将保证施工安全。同时给地质灾害防治提供可靠的技术依据。预报及防治又是一项复杂而艰难的任务，尚需在工程实践中不断创新、优化、总结、完善和提高，要真正搞好施工超前预报任重道远。

参考文献，隧道施工期主要地质灾害的防治，黑龙江科技信息杂志