喀斯特地貌山区隧道不良地质灾害防治技术
2017-07-20
（四川巴广渝高速公路开发有限责任公司 四川广安 638500）
喀斯特地貌山区隧道不良地质灾害防治技术
张志彬
（四川巴广渝高速公路开发有限责任公司 四川广安 638500）
我国经济发展水平的不断提升，促进了交通运输行业的发展，但是，我国国土面积辽阔，地貌形势复杂多样，在各种高原、山地、盆地等地形中需要修建公路隧道的数量也不断增加。在本文中，重点对喀斯特地貌山区隧道不良地质灾害的防治技术进行了研究与探讨，仅供同行借鉴与参考。
喀斯特地貌；山区隧道；不良地质灾害；防治技术
1.引言
我国社会经济发展水平的不断提升，人们对于交通运输的需求不断增加，使得在不同地势地貌上对于公路隧道的修建量也越来越多。然而，在实际修建的过程中，由于地貌地形的复杂多变，再加上某些人为因素的影响，会在很大程度上使公路隧道在实际选址与施工的过程中遇到一些不良地质灾害，如果不加以重视，则会产生极为严重的后果。因此，以下主要针对喀斯特地貌山区隧道的修建，结合实际案例，对隧道实际选址与施工过程中不良地质灾害的防治进行了分析与研究，以期能够使山区隧道的施工安全得以切实保证，使隧道施工中存在的安全隐患得以最大限度的避免，在保障施工人员人身安全的同时，提高喀斯特地貌山区隧道的施工质量。
2.溶洞地质灾害
2.1溶洞概况
某隧道为连拱式隧道，长度150m，最大埋深大概为100m。该隧道大型溶洞横向的平均宽度约35m左右，平均的高度大概为10m，顺着隧道的方向溶洞向前延伸，大概约70m长，溶洞的出口大概在中导洞出口上方3m的地方。溶洞的岩壁为钟乳石，洞内比较潮湿；在雨季的时候，洞内会有一定量的积水存在；另外，有比较多的悬石在溶洞的顶部，而洞底部则大部分为沉积的黏土，颜色大致为黄褐色，并且有多处落石区。
2.2溶洞防治技术
通过与实际情况相结合，并对隧道地质情况、大型溶洞的规模、形态以及岩溶裂隙的发育等情况进行系统性的分析，科学合理的制定连拱隧道穿越大型溶洞的处理方案，并在实际施工的过程中，对采取的各种工程措施的有效性进行印证：第一，对连拱隧道穿越式大型溶洞进行处理，为了能够使溶洞边壁外围岩的承载力得以最大限度的利用，使实际施工中的各项措施能够得以充分地优化，穿越过程中可以对钢筋混凝土护拱进行有效利用；第二，为了能够使隧道拱顶的危石对隧道结构产生的有害影响得以一定程度上的避免，可以采取施作护拱的方式。通常来讲，为了能够使隧道实际施工的过程或者是运营过程中一些落石可能对隧道主体结构产生的损害得以避免，可以施作足够厚的缓冲层在护拱的上部；第三，对于加洋双连拱隧道来说，在某些比较特殊的地质与施工条件下，可以对科学的处理方案进行制定来对其进行防治与处理，从而使隧道工程施工的安全及其质量得以切实保障。
2.3溶洞地质灾害应对策略
通常来说，应对溶洞不良地质灾害的策略比较多，总体上来说，可以与溶洞的位置及其大小相结合能够分为3种主要的类别：第一，回填处理法。一般来说，这种方法在溶洞比较小的情况下比较适用，并且其在隧道拱腰之上的溶洞或者是对于隧道开挖范围之外的溶洞处理过程中能够起到十分重要的作用。第二，跨越式处理方法。在隧道基础部位或者是隧道下部的大型溶洞处理过程中，可以对跨越式处理的方法进行应用。应该与溶洞的实际情况相结合来对跨越结构进行合理选择，从而使结构的稳定性得以切实的保障。第三，无填充物处理方法。所谓无填充物，实际上就是说在溶洞的内部没有填充物。无填充物处理方法一般在隧道拱腰位置以上具有较大断面的溶洞处理过程中应用的比较多。
3.断层地质灾害
3.1断层
喀斯特地貌山区隧道施工的过程中，断层也是一种比较普遍的不良地质灾害。在隧道实际施工的过程中，在外部压力的作用下，地壳岩层会出现破裂的现象，并且会顺着隧道的破裂面发生相对移动，这就是断层产生的大体过程。下图1为断层示意图。断层在溶洞和地下暗河等地质环境下也比较多，其很有可能会造成涌水、塌方等地质灾害，进而对隧道工程的施工质量以及施工人员的人身安全造成极为不利的影响。
在隧道工程实际施工的过程中，尤其需要注意断层地质灾害，这是因为断层与其他地质灾害不同，其一般是突发性的，而其他的地质灾害则会有一个循序渐进的过程，因此在预测地质灾害的过程中很难预测到断层的发生；除此之外，如果不能对断层问题进行有效地防治，那么就很有可能对隧道工程的施工产生极为不利的影响。
3.2断层的防治措施
在山区隧道工程施工的过程中，如果遇到断层问题，首先我们可以通过对无震动爆破的方式进行利用，之后，对隧道进行加固处理，在此过程中，可以对钢筋架、喷锚网等工具进行利用，从而使隧道的稳定性得以增强，然后，利用半剖面微台阶法、上下剖面依次开挖法来进行施工。对断层进行矫正或者是跨越的时候，需要对科学先进的方法进行运用，通过对地质探测雷达进行利用或者是探测扫描地形来对隧道地质相关的结构进行了解。同时，在隧道工程实际施工之前进行探测，对隧道的顶端与两侧采取提前的加固处理，并且，在施工结束之后还需要对钢筋混凝土进行应用来实现多级加固支撑，从而使隧道的稳定性得以切实提高，有效防治断层出现。
图1 断层示意图
4.岩爆地质灾害
4.1岩爆的分析
岩爆的形成是因为，在隧道工程实际施工的过程中，随着施工的不断进行，高围岩应力下施工会在很大程度上改变隧道顶端及其两侧的作用力，进而使岩石出现破裂、飞溅、爆裂脱落等问题，对施工人员的人身安全构成极大的隐患，并且对于隧道工程施工的顺利进行也会产生极为不利的影响。对于岩爆，我们可以通过对先进的施工技术手段进行利用来探测、分析隧道各个区域内岩石的结构及其特性，并通过数值分析法来对可能会出现岩爆的区域进行较为准确地预测，采取有效的防治措施，做到未雨绸缪。
4.2岩爆的防治措施
4.2.1 做好超前地质预报工作
喀斯特地貌山区隧道施工过程中，对于岩爆问题的防治，我们可以从以下三个方面着手进行：
第一，在预测地质过程中，通过对超前探测孔和TSP进行利用来探测前方的地质，并与得出的数据相结合来预测地质，同时，在实际开挖的过程中，需要与掌子面的地质情况相结合来进行纠正，从而使地质预测的水平得以不断地提升。
第二，在开挖隧道之后，掌子面及两侧的洞壁会出现一定程度的变形，因此，应该对围岩变形的超前监测工作进行加强，在对收方可进行下部工序施工进行决定之前，需要与位移的变化速率相结合来对围岩稳定的情况进行判定。
第三，在岩爆发生之前，通常来说，会出现一定的响声，因此，在现场的施工人员可以与响声相结合来初步地判定围岩是否存在岩爆的问题。
4.2.2 对围岩的应力进行改善
为降低掌子面的应力，使高应力能够转移到围岩的深部，可以对超前钻孔进行打设，在围岩的内部形成一个低弹区。在实际施工期间，我们可以打设6-8个超前孔在掌子面上，将其深度控制在6-10m范围内，如此一来不仅能够实现超前钻探围岩前方地质的作用，而且对于掌子面高应力的释放也有着十分重要的现实意义。
5.结语
总而言之，隧道工程实际施工的过程中，会遇到各种各样复杂的地质，不良的地质灾害也不尽相同。因此，相关工作人员在施工开始之前，应做好充分地准备工作，详细地了解各种不良地质可能会造成的不利影响，并及时采取防治措施来对其进行预防。在本文中，主要结合喀斯特地貌山区隧道修建过程中可能会遇到的不良地质灾害进行了分析，并对不良地质灾害的防治方法进行了一定的探讨，以期能够为喀斯特地貌山区隧道不良地质灾害的防治起到一定的借鉴作用。
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[2]赵德新，李大超.超前小导管注浆支护在处理隧道填充型溶洞中的应用[J].城市建设，2011（04）：375-376.
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1007-6344（2017）06-0036-01
张志彬（1980.10--），男 ，本科学历，工程师， 主要从事施工管理相关工作。
