浅析隧道施工地质灾害防治与对策

雷立通

【摘 要】本文通过对隧道施工地质灾害因素等进行分析，并提出一些措施，期望能更好的促进隧道施工地质灾害的防治。

【关键词】隧道工程施工；地质灾害；涌水；突水；塌方；岩爆

引言

21世纪是地下空间的世纪，隧道作为主要的地下空间存在形式，往往成为地下工程中的重点和难点。一般而言，隧道前期的勘察只能概括性地对区域地质情况进行了解，不可能将隧道所穿越地区的所有不良地质体一一查明。在这种情况下，贸然开挖的结果很可能导致隧道施工地质灾害的发生，如垮塌、冒顶、涌水、突泥、岩爆等。

近年来，全国每年完成的铁路、公路隧道达600km，许多工程都在地质情况复杂的地区修建，施工地质灾害时有发生，目前的安全形势严峻。对隧道施工地质灾害成因与防治措施的研究已经成为地下工程的重点课题之一。

一、隧道地质灾害形成的因素

隧道发生地质灾害的根本因素是人类不科学的施工和盲目的施工、隧道施工方法和施工环境不协调。一般情况下，隧道地质灾害和自然地质灾害进行比较，有着强度低、频率大和危害大的特点，是有着可预防性质的，所以在隧道施工中，做好隧道施工地质灾害常见问题的预防，可以有效控制地质灾害的发生。隧道地质灾害预防工作需要做好地质的勘测，确定防治的目标，优化防治方案，选择防治施工的方法，加强施工管理和监督，只有这样，才能控制好隧道地质灾害形成的因素，使隧道施工中的常见地质灾害问题减少发生的频率。随着我国交通行业的飞速发展，隧道施工项目越来越多，施工技术得到了很大的进步。受长度和深度等多方面的影响，使隧道施工的地质环境越来越复杂，施工遇到地质灾害问题更多，还有很多不可预料的灾害，只有进一步提高施工技術，加强预测与防治措施，才能真正保证隧道的安全施工和顺利完成。

二、隧道工程施工中存在的地质灾害现象

（一）隧道工程施工中的塌方现象。在隧道工程施工过程中，其所处的地质结构常处于不稳定状态，容易使岩层薄体区域出现褶曲，若在这种岩层结构进行打穿则很有可能会致使发生软弱岩层体塌方或地面沉降不均匀等现象。

当隧道经过断层地带和岩层破碎地带时，岩体内部潜在的地应力得以释放，由于地质结构较为松散，因而所承受到的压力不断增加，再加上岩层中颗粒与颗粒之间的胶结性能较弱，因此，进行隧道开挖后使得围岩体无法保持一定的稳定性进而出现塌方现象。尤其是当隧道经过进出口位置或其附近区域时，围岩的稳定性更不容易保持，更增加发生坍塌现象的可能性。塌方现象大大降低隧道工程施工质量，提高不必要事故发生的概率，严重威胁到人们的人身安全。

（二）隧道工程施工中的岩爆现象。在隧道工程施工中，围岩发生变形破坏是较为常见的地质灾害，其会致使围岩及整体区域发生较大的变形坍塌、破裂，严重时甚至会使坚硬的围岩体发生岩爆等危险现象。在隧道工程施工中，发生的岩爆现象的次数十分频繁，且往往出现在欠缺地下水的情况下。岩爆主要以弹射、劈裂、片帮等现象为表现形式，若岩爆更为严重则会引发地震等更为严重的地质灾害现象，严重威胁到人们的生命安全。

岩爆发生的时候毫无预兆性，有时候石块会坠落，有时候也会在发出爆裂声后暂时不坠下的。若没有相应的支护保护，则会存在较大的安全危险。岩爆多发生于新开挖工作面及其周围地区。此外，有些部位还有可能产生二次岩爆现象。

（三）围岩变形破坏的问题。围岩变形破坏作为隧道施工常见地质灾害问题，一般灾害表现为：破碎或者松散的围岩体冒落和塌方，膨胀性的岩体出现局部的变形与塌滑，使隧道支护结构受到破坏，岩体出现岩爆。而塌方又是隧道施工常见地质灾害问题，多数都是因为围岩失稳而产生的突发性崩塌，造成重大的安全事故。

三、隧道施工地质灾害常见问题的防治措施

（一）隧道超前地质预报地质分析法。不可否认地质法在隧道施工中具有非常重要的作用，而且地质法的优势比较明显，地质法的发展已经有一段时间了，因此，经验比较丰富。地质法由于简单实用的特点适用性很强，可以在不同的隧道工程中使用，同时还能够节约成本。

但是地质法也有其明显的缺陷，地质法比较简单，得到的结果也比较浅显，如果地质条件比较复杂的话那么准确性就得不到保证。超前平行导坑（隧道）法的准确性比较高，而且复杂地质条件下也能够使用，但是它也有明显的缺点，超前平行导坑法的成本比较高，而且使用范围比较狭小，不适合间距较大的隧道。

（二）隧道超前地质预报预警机制研究。当金山隧道地形地质条件复杂，针对该隧道三高（海拔高、地应力高、地震烈度高）、两低（气温及气压低）、三长（单面坡长、独头通风距离长、反坡排水距离长）、两多（断层破碎带多、不良地质多）、“两大（埋深大、水量大）的工程特点，结合该隧道采用大型机械化配套施工的特点，对该隧道采用综合超前地质预报方案。

对于深埋特长隧道来说，由于超前地质预报结果的多解性，要求在预报过程中需对隧道的区域地质背景以及前期地质资料进行详细分析，并结合施工阶段地质调查与物探结果进行验证，多种预报方法交叉使用，可以大大提高超前地质预报成果的准确性。而时效性则是超前地质预报的又一重要特征，向施工单位及设计部门准确、及时提供超前地质预报结果，有助于准确把握施工节奏、降低施工风险。一般而言，对于超前地质预报结果时效性的要求，则根据地质复杂程度的不同，结合隧道各区段风险等级的划分，有不同的要求。在岩体较完整，施工风险较小时，则48h内提供电子版综合物探成果报告，一周内提供可视文档；存在一定施工风险，工作面前方有可能产生小的坍塌，属于警报，12h内提供电子文档，同步提醒施工单位注意施工安全；当超前地质预报结果发现工作面前方出现较大施工风险，岩体极破碎，有可能产生坍塌、突水突泥时，应在6h候内提交电子文档，并建议加强支护，同时启动应急预案，确保施工安全。在超前地质预报实施过程中，先根据地质编录及地质调查法初步判定工作面前方近距离地质条件，然后结合TSP探测结果，确定是否采用其他物探方法。在该隧道中由于F5断层破碎带内物质组成复杂、埋深大，具有高地应力，设计中采用多种方法进行探测，尤其是在进出断层破碎带时，还需采用超前水平钻探进行实际验证，其具体实施流程见图2。

图2综合超前地质预报流程

（三）涌水、突泥的防治措施

（1）做好断层水和溶洞、暗河、淤泥层的超前预报的定位、定性工作和临近前兆、涌水量监测和警报工作。（2）隧道隧洞开挖接近水源体、淤泥层或充填型溶洞时时，施钻大口径超前孔，探放地下水，切勿盲目放炮，以保证岩墙的安全厚度。（3）岩溶发育地区的断层破碎带承压水以排为主，堵排结合，即当涌水量减小后，以深孔预注浆超前固结围岩，来防治地下水。采取超前小导管预注浆超前支护，短台阶开挖、工字钢拱强施工支护方案通过。（4）穿河或过江隧道遇裂隙水涌出以堵为主，隧道应采用“分区全包型”防水衬砌（如图3所示），并采用系统锚杆径向注浆，辅之以化学堵水措施（如聚氨酯堵水）。

（四）地面坍塌与沉陷的防治措施。地面发生坍塌，可以采取回填、绕避等施工方式，有时还要对施工洞穴的顶板加固等措施，这些措施都可以有效预防地面坍塌和井泉的干涸，防止对周围环境造成的恶劣影响。很多浅埋隧道地表坍塌都是由隧道塌方造成的，所以可以在隧道开挖初期，采取锚初期的支护，控制隧道发生变形。

结束语

隧道施工中做好常见地质灾害的防治措施，可以采取地质勘察、确定防治目标及进行优化施工方案的选择等方法，加强隧道施工的地质监测和预防，对隧道施工常见的地质灾害问题如塌方、突水和岩爆等进行及时的预防和控制，通过科学的判断，有针对性的采取适当的措施做好防治处理措施。

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