浅谈隧道塌方的超前地质预报及其防治对策

周志波

摘  要：文章对隧道塌方的原因进行了综合的探讨分析，提出了隧道塌方的超前地质预报的应用方法，并研究出了隧道塌方事故控制的防治对策，从而确保隧道施工的安全顺利进行。

关键词：隧道塌方;超前地质预报;防治对策

引言

在隧道施工建设的过程中，较为常见的安全事故就是塌方，塌方等安全事故的发生，不仅会导致工期受影响，增加工程费用，还会对施工及技术等人員造成人身伤害，甚至威胁到其生命安全。因此，对隧道塌方进行超前预报，有效预防并处理塌方等安全事故的发生，从而保证施工的安全性，这对于施工企业来说有着重要意义。

1 造成隧道塌方的原因

根据多年来作者对隧道塌方事故的总结分析，得出造成隧道塌方的原因主要有以下几点：（1）地质条件方面的原因。如果所建的隧道位于结构较为松散的堆积体，开挖后会因无法承载重力而塌方;如果穿过断裂带、褶皱带、断层带，开挖后会使围岩失去稳定性而出现塌方;如果建在破碎带，由于泥质物太多而易发生塌方;如果所建隧道地段的地下水比较丰富，岩石经过水的浸泡、冲蚀和溶解降低了岩石的强度而易造成塌方。（2）施工方面的原因。在修建隧道时，由于测量人员对隧道的设计勘测不合理而造成塌方;在施工过程中，由于施工人员施工方法不当或者在施工中没有责任意识，使修建的隧道存在质量问题和安全隐患而造成塌方;施工管理人员自身素质不够，隧道质量及安全意识淡薄，在施工中缺乏科学有效的管理而使修筑的隧道塌方。（3）隧道塌方的预报工作做得不够好，从而增加了塌方发生的概率。以上三个方面便是引起隧道塌方的主要原因。

2 隧道塌方的地质超前预报

2.1 地质超前预报的目的及内容

如果在施工前能够很好的掌握隧道所建地的地质情况，就会大大减少隧道塌方发生的可能性。地质超前预报即对隧道所在地段的地质条件进行预报，使施工人员能清楚的了解掌子面的地质情况和围岩条件，为施工单位制定科学的施工方案、选择正确的施工方法提供依据，从而达到降低隧道塌方事故的可能性。其预报的内容主要包括：不良及灾害地质预报;断层构造及断层破碎带位置、性质、充填物状态、是否充水等的预报;地下水状态的预报;围岩类别的预报等。

2.2 地质超前预报的方法

超前地质预报的方法按照时空距离可划分为短期预报和中长期预报;按实施方法可划分为超前探孔法和物探方法。目前在我国物探方法是应用较为广泛的方法，文章就主要探讨地质超前预报的物探方法，如TSP超前地质预报法、GPR超前地质预报法、红外探水法。

2.2.1 TSP超前地质预报方法。TSP技术即通过向钻孔内爆破，因爆破引发的地震波向岩体四周传播，当向隧道前方传播的地震波遇到障碍时就会被反射回来，反射回来的地震波经过传感器被处理，使反射时间与波传速度具有可计算性，从而确定隧道反射界面与掘进面的距离。其主要优点是适用范围广、预报距离长和对隧道的施工干扰小。但也有预报的信息有限，预报的精度偏低，对于形状不规则的小溶洞预报不准等缺点。

2.2.2 GPR超前地质预报方法。GPR方法即地质雷达法，主要用于短距离的超前地质预报。其利用的是不同的围岩对电磁波的作用是不同的原理，来对围岩进行探测的一种方法。其具体过程为通过地质雷达发射出高频电磁波，当电磁波遇到带电的围岩界面时被反射、折射或散射，因此回波和接收天线之间就有了时间上的空缺点，最后通过对回波的分析推测出目标围岩的状态，从而实现对隧道的地质预报。其具有对短距离的不良地质体预报准确、对洞穴及水灵敏度强，因此可准备地预报溶洞。其缺点是探测距离较近，不利于长距离隧道探测;反射的电磁波比较容易受影响，对探测的条件要求比较高;比较容易受杂波干扰，对探测人员的经验及技术要求也较高。

2.2.3 红外探水方法。由于不同地质的导热性不同，红外探测仪利用不同地质有不同的导热性对隧道潜伏的含水构造进行探测。一般来说水的导热性要比岩石的导热性低，红外探测发出时，如果隧道外围存在隐伏的含水构造时，红外发射场就会出现异动，最终根据探测曲线图来进行判断预报。红外探水预报方法简单易操作，测量和分析的速度都很快，但是只能探测到含水的地质构造，无法应用于无水情况下的地质灾害的探测预报，而且其很容易受隧道内如通风、灯管发热等环境的影响。

不同的超前地质预报的方法都有各自的优点和缺点，只有把它们结合起来应用，取长补短，才能更好的实现对隧道塌方的地质预测。在今后的超前预报中，不断升级并完善硬件设备及处理软件，并综合超前地质预报，将各种物探方法结合起来应用。除此之外在地质预报中要清楚了解隧道所在区域的地质情况并实现跟踪预测，并且还要具体问题具体分析，对于不同的围岩结构产生的灾害采取不同的措施，从而不断提高预报的准确性和实用性。

3 隧道塌方的防治对策

3.1 预防施工中隧道塌方的措施

在施工之前，通过综合超前地质预测方法对工程进行超前预测，如果发现不良的地质情况，要重新制定出施工方案并交由上级审批，审批之后方可进行。然后就是要对围岩进行全面的探测，并对其安全性和稳定性做出全面详细的分析，以用于对施工进行指导。围岩的稳定性在一定程度上决定了隧道的安全稳定性，因此在必要时可通过增加预应力锚索，以保持工程地质的稳定性。其次，当在施工中实施光面爆破技术时，要严格保持周边开挖轮廓的平整度，并且在初期支护中要保证其可靠性，严格控制其施工质量。

3.2 处理隧道塌方的措施

在施工过程中，当发生了塌方时，首先应确保人员安全，并及时上报塌方情况。共同分析找出塌方的原因，根据具体的原因采取相应的处理措施才能将塌方有效地控制。下面就简单介绍几个常见的塌方情况：（1）掌子面发生坍塌，主要是因为对前方地质条件没有准确了解或者是施工方法不合理，因此可采取使用应力锚杆、挂网、喷射混凝土进行支护的措施，必要时还可应用加长小导管进行超前支护。（2）在初期支护后的地段发生了塌方，主要是由于初期支护的施工质量不符合要求或者是后期支护不及时，没有形成闭合，因此要加强施工质量监督管理力度，加强支护。（3）如果发生的是小型塌方，应及时做好清理工作;如果发生的是中型塌方，则不能回填实塌方塌洞，在支护体顶面要做好保护层及坍塌缓冲层;如果发生的是大型塌方，一般隧道洞口都会被堵塞，因此可对塌体采用大导管或长大管棚等方法进行注浆固结，然后再做好加强支护工作。（4）如果是因为地下水引起的塌方，应结合“引、排、堵”的方法，将地下水进行有效的控制后，再采用喷射混凝土将塌方面封闭，将塌方土石方清理。（5）冒顶塌方，主要由于覆盖层薄，没有有效地施做超前支护等原因。对于冒顶塌方首先就要做好地表水径流的排泄工作，以尽最大可能减少塌方的范围。

4 结束语

隧道出现在各种高速公路、公路、铁路等地段，每天都要经过大量的车流人流，如果发生塌方，带来的危害是巨大的，其不仅会造成巨大的人员伤亡，还会严重影响交通从而给经济带来巨大的损失，并且也会对工程经济效益造成巨大损失。因此隧道施工队伍要高度重视施工工程的质量及安全。在施工中，应综合应用各种地质超前预报技术，实现对隧道施工地质条件的准确预测充分认识，从而降低塌方发生的可能性。而且还要重点把握隧道塌方的防治措施，并且一旦发生塌方要及时处理解决，尽可能减少损失。施工管理人员在施工中要做到科学管理，严格控制施工方法及严格监督施工质量，尽量避免由于主观因素造成的塌方。

参考文献

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[2]王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3]冷文彬.浅谈隧道塌方原因分析及有效处理措施[J].施工技术，2009.