公路隧道施工中对不良地质的应对措施

蔡 耿

（身份证号码：350302198609120818）

0 引言

近年来，随着我国经济的不断快速增长，交通公路建设也在紧锣密鼓进行，一些公路在建设时为了缩短路程和节约时间资金，往往需要穿山打洞，因此隧道也就成了很多公路必不可少的一部分。基于此，本文主要探究公路隧道施工如何勘测不良地质状况，以及如何应对和处理；同时列举一个实例做具体分析，希望对今后的隧道工程施工有所裨益。

1 不良地质的类别

根据我国地质状况和以往隧道施工经验，隧道施工大多会出现以下六种不良地质所导致的问题：

1.1 塌方

塌方是公路隧道施工中发生最频繁的事故。在公路隧道施工的过程中往往会遇到隧道的顶部出现坍塌以及隧道两侧壁岩层脱落等问题，这些问题轻则延迟工程工期，重则可能造成重大的经济损失和人员伤亡，所以在公路隧道施工中塌方是危害最大的不良地质问题。隧道塌方的原因可能由多方面导致，主要原因包括山体本身不够稳固，围岩结构较差，施工人员前期的隧道加固工作没有做到位等。

1.2 涌水

涌水在公路隧道施工中所造成的危害仅次于塌方。一旦地下水突然从地下高速涌出，可能会给隧道的结构造成极大的破坏。其产生的原因可能是由于隧道在施工过程中无意间破坏了原有的山体构造，从而导致山体受力发生变化，地下水受到较大的压力从而涌上地面。

1.3 偏压

偏压指的是由于山体本来构造问题，山体两侧很难保持平衡，导致隧道的两壁所受压力不同。从而使得隧道两侧的负荷量大小不一致，进而导致隧道两侧压强不同，易造成洞口段山体开裂滑坡，衬砌变形等现象。

1.4 岩爆

岩爆是指当在挖隧道的过程中，开挖部位周边的岩石发生破裂的情况。岩爆的原因主要是因为隧道施工时爆破扰乱了周边岩石的构造，一些脆性岩石产生爆裂的情况。

1.5 断层

断层是指地壳岩石因过度受力而产生较大的形变，一旦形变过度，就会造成地壳岩石的断裂且断裂面朝两侧移动的现象。

1.6 岩溶

岩溶的情况一般在山区的溶洞中出现，岩溶产生的原因是岩石受到岩溶水的腐蚀。

2 对于不良地质灾害的预测方法

2.1 塌方的预测方法

塌方虽然不是人为可以控制的，但是也并不是说无法预测的。一般会发生塌方的隧道都是有迹可循的：首先便是在隧道开挖的过程中隧道顶部的岩石不断掉落甚至整块脱落；其次当隧道挖开后用于固定支撑的支架钢筋产生严重的扭曲变形，并且喷射的混凝土出现大面积的裂纹和脱离的情况；然后就是经过检测变形速率保持在很高水平，或者变形速率突然变得很大。所以在进行隧道开挖的过程中可以对隧道进行勘测（如监控量测、超前地址预报），将勘测结果和前文所述现象进行对比，从而来预判隧道是否会发生塌方，也可以只利用勘测到的形变速率和形变值来进行预判，另外还可以采用更为先进的勘测方式进行预判，如微地震学测量法、声学测量法等。

2.2 涌水的预测方法

不论哪个隧道都多多少少存在一定的涌水问题，进行涌水预测关键就是要仔细的预测涌水量。涌水量可以通过建立数学模型、参考其他类似地貌、根据水平衡原理、利用地下水动力公式、使用数值方法进行预测。

2.3 偏压的预测方法

对于隧道是否偏压的预测是最为简单的，偏压的形成原因是隧道两侧壁的负荷量大小不相同，所以在进行隧道施工时，可以先目测山体的形状是否具有对称性，若对称，则隧道基本不会偏压，若不对称，那么便需要采集山体两侧的土壤及岩石进行密度对比检测，并利用断面仪对开挖后的轮廓线进行测量对比，从而来预判隧道是否会出现偏压。

2.4 岩爆的预测方法

公路隧道施工之前先利用超前钻孔对山体岩石结构、性质进行检测，根据探测的结果来预测该公路隧道施工时是否会发生岩爆。另外采用地质雷达、红外线、岩体电磁辐射监测器等一系列高科技探测器也可以进行相应的探测。除此之外还可以使用微重力法、数值分析法来对岩爆进行预测。

2.5 断层的预测方法

在对公路隧道施工时应对山体及山体下的地壳迸行断层探测，断层勘测可以借助浅层地震勘探、电法勘探、地质雷达和井间层析成像等高科技手段进行，结合科学的断层理论知识来预测是否出现断层的现象。

2.6 岩溶的预测方法

对于岩溶的预测需要结合各区间的预报结果进行预测，距离在两百米以上的地质预报可以使用地质素描法进行预测；距离在三十米至两百米的地质预报可以使用声波反射法进行预测；距离在三十米以内的地质预报可以使用地质钻探法、地质素描法等进行预测。

3 不良地质灾害解决方法

3.1 塌方的解决方法

一旦在公路隧道施工的过程中出现塌方时，应该立即采用应急措施，以免造成重大的人员伤亡和经济损失。对那些小面积的塌方，要及时对隧道支架进行固定，重新喷射混凝土，利用支架支撑隧道直至混凝土完全凝结固定。而面对大型塌方事故，首先应在塌方部分使用钢拱架进行固定支撑，然后在钢拱架外侧利用钢筋网进行二次加固，然后分批次的喷射混凝土直至形成护拱，待塌方部分完全稳定以后再进行接下来的工程施工。

3.2 涌水的解决方法

要想解决涌水问题要双管齐下，一方面要及时对隧道进行排水，可以通过钻孔排水、导坑排水、井点排水等方法排出涌出来的的地下水；另一方面便是要阻水，可以找到地下水喷射的泉眼，然后通过灌浆处理阻止水的涌出。

3.3 偏压的解决方法

对于偏压较严重的隧道可以采用超短台阶法施工工艺、短台阶预留核心土法、反压护拱施工方法、减载反压技术、洞外注浆固结法和护拱技术进行施工。对于偏压程度较小的隧道，可以对隧道整体结构进行加固从而增加隧道的稳固性用以抗击压力。

3.4 岩爆的解决方法

在进行岩爆预测时应该对山体各部分岩石的构造有一定了解，选取隧道路径时应尽可能的避开容易产生岩爆的岩石位置，在公路隧道施工时要加强隧道整体的稳定性，同时还要注意改变围岩的物理性质，让围岩变成非脆性岩体，这样岩石产生岩爆的可能便会大大减小。

3.5 断层的解决方法

对于出现断层的隧道，应该利用微震爆破技术、综合控制爆破技术进行爆破施工，采用喷锚网联合支护、钢架支护与超前支护的方法，通过半断面微台阶法、上下断面顺序开挖法进行施工。只有通过这些手段，才能有效减小断面对隧道质量的影响。

3.6 岩溶的解决方法

对于小型的隐伏型溶洞，应该利用通混凝土进行注浆处理；对于中型溶洞，可以采而用岩溶管道处治技术进行相应的治理；对于大型干溶洞，一般采用托梁+板跨、钢管群桩加固等方法进行处理。

4 实例分析

本人在施工过程中多次遇到不良地质情况，现列举其中一个做具体分析说明：

案例：重庆巫奉高速公路 A3标骡坪隧道为左右线分离式隧道，线路全长约4.8km，隧道在施工到洞内50m时，隧道左洞口仰坡上方出现裂缝。经查勘共发现仰坡上方地表土四处存在裂缝，其中裂缝最长达13m，最宽的地方约1.5cm，施工好的截水沟出现 4条裂缝。发现裂缝后我部立即对开挖掌子面用喷射砼进行封闭处理，并停止施工。经过一个月观察发现存在裂缝的地表范围进一步扩大，裂缝数量也大量增加。仰坡上方土体存在下滑趋势。发现裂缝后我部立即向业主、总监办及驻地办汇报。四方开会提出处理意见如下：在地表裂缝较大处选取四个探坑进行裂缝位移、沉降及发展情况观测；在隧道轴线选取三个位置进行地表地质钻孔，并绘制地质剖面图；以上工作由施工单位完成，驻地监理现场旁站；观察时间为六天,观察结果进行总结并上报。

我部根据会议精神在骡坪隧道左洞边仰坡上方设置了四个探坑，并对其进行观测，观测成果如下表所示：

点号 位移值（mm） 沉降值（mm） 备注1 34.8 -26 观测值为六天累计2 36.8 -22 3 36.1 -27 4 37.5 -23

同时在隧道轴线位置选取 3个位置进行进行地质钻探。六日观测发现左洞边仰坡上方表土存在裂缝的范围及裂缝宽度发展明显，裂缝最宽的地方发展至2.8cm,裂缝已贯通到边仰坡底部。同时我部根据设计及规范要求，在已开挖隧道里面进行收敛量测及拱顶下沉量测，收敛位移为3.053mm，拱顶下沉3.13mm,收敛位移为3.718mm，拱顶下沉2.97mm。

从观测结果来看，隧道边仰坡位移及高程发生变化；从地质钻孔情况来看，浅埋式地段地表覆盖层较厚,为潮湿软土，含水量很大。同时隧道左线属浅埋隧道,偏压较严重。综合以上观测及地质钻孔情况，目前骡坪隧道存在很大的安全隐患，山体滑移可能性大，处理不当势必会对整个工程带来灾害性的影响。为了避免在以后的通车过程中该段路基下沉影响行车安全，也应对隧道左右洞下方的岩层进行加固。

根据现场具体情况，经四方研究提出以下加固方案：对骡坪隧道边仰坡上方土体进行地表加固注浆处理，采用φ127×8mm有孔钢花管进行垂直注浆加固，钢花管横向间距1.5m、纵向间距1.5m,呈梅花型布置。加固面积为1912m2。同时对管棚施工地段范围内仰拱开挖地基进行小导管注浆加固，小导管间距：100cm×120 cm（纵×横），梅花型布置，小导管管L=4m，其它参数参照设计图纸。同时在洞口路基范围内采用φ127×8mm有孔钢花管进行纵向注浆加固，注浆分上下两排错开进行，第一排为隧道仰拱底标高下去3m控制，第二排在第一排下去3m。钢花管横向间距2米，纵向加固纵向长度40米。现场照片见图1、图2。

图1 洞顶原地面出现裂缝

图2 洞顶采用钢花管注浆施工

5 结束语

公路是我国交通网络的主要组成部分，因此应将公路的建设作为重中之重，而公路的隧道建设又是现如今的主要难题之一，对于公路隧道施工过程中的塌方、涌水、断层、岩爆、岩溶、偏压等问题，要做到先预测、及时预防、遇到问题科学应对处理，从而使得公路隧道施工顺利快速进行。