雷立通

【摘 要】本文通過對(duì)隧道施工地質(zhì)災(zāi)害因素等進(jìn)行分析，并提出一些措施，期望能更好的促進(jìn)隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的防治。

【關(guān)鍵詞】隧道工程施工；地質(zhì)災(zāi)害；涌水；突水；塌方；巖爆

引言

21世紀(jì)是地下空間的世紀(jì)，隧道作為主要的地下空間存在形式，往往成為地下工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。一般而言，隧道前期的勘察只能概括性地對(duì)區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行了解，不可能將隧道所穿越地區(qū)的所有不良地質(zhì)體一一查明。在這種情況下，貿(mào)然開挖的結(jié)果很可能導(dǎo)致隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，如垮塌、冒頂、涌水、突泥、巖爆等。

近年來，全國(guó)每年完成的鐵路、公路隧道達(dá)600km，許多工程都在地質(zhì)情況復(fù)雜的地區(qū)修建，施工地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，目前的安全形勢(shì)嚴(yán)峻。對(duì)隧道施工地質(zhì)災(zāi)害成因與防治措施的研究已經(jīng)成為地下工程的重點(diǎn)課題之一。

一、隧道地質(zhì)災(zāi)害形成的因素

隧道發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的根本因素是人類不科學(xué)的施工和盲目的施工、隧道施工方法和施工環(huán)境不協(xié)調(diào)。一般情況下，隧道地質(zhì)災(zāi)害和自然地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行比較，有著強(qiáng)度低、頻率大和危害大的特點(diǎn)，是有著可預(yù)防性質(zhì)的，所以在隧道施工中，做好隧道施工地質(zhì)災(zāi)害常見問題的預(yù)防，可以有效控制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。隧道地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防工作需要做好地質(zhì)的勘測(cè)，確定防治的目標(biāo)，優(yōu)化防治方案，選擇防治施工的方法，加強(qiáng)施工管理和監(jiān)督，只有這樣，才能控制好隧道地質(zhì)災(zāi)害形成的因素，使隧道施工中的常見地質(zhì)災(zāi)害問題減少發(fā)生的頻率。隨著我國(guó)交通行業(yè)的飛速發(fā)展，隧道施工項(xiàng)目越來越多，施工技術(shù)得到了很大的進(jìn)步。受長(zhǎng)度和深度等多方面的影響，使隧道施工的地質(zhì)環(huán)境越來越復(fù)雜，施工遇到地質(zhì)災(zāi)害問題更多，還有很多不可預(yù)料的災(zāi)害，只有進(jìn)一步提高施工技術(shù)，加強(qiáng)預(yù)測(cè)與防治措施，才能真正保證隧道的安全施工和順利完成。

二、隧道工程施工中存在的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象

（一）隧道工程施工中的塌方現(xiàn)象。在隧道工程施工過程中，其所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易使巖層薄體區(qū)域出現(xiàn)褶曲，若在這種巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行打穿則很有可能會(huì)致使發(fā)生軟弱巖層體塌方或地面沉降不均勻等現(xiàn)象。

當(dāng)隧道經(jīng)過斷層地帶和巖層破碎地帶時(shí)，巖體內(nèi)部潛在的地應(yīng)力得以釋放，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散，因而所承受到的壓力不斷增加，再加上巖層中顆粒與顆粒之間的膠結(jié)性能較弱，因此，進(jìn)行隧道開挖后使得圍巖體無法保持一定的穩(wěn)定性進(jìn)而出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。尤其是當(dāng)隧道經(jīng)過進(jìn)出口位置或其附近區(qū)域時(shí)，圍巖的穩(wěn)定性更不容易保持，更增加發(fā)生坍塌現(xiàn)象的可能性。塌方現(xiàn)象大大降低隧道工程施工質(zhì)量，提高不必要事故發(fā)生的概率，嚴(yán)重威脅到人們的人身安全。

（二）隧道工程施工中的巖爆現(xiàn)象。在隧道工程施工中，圍巖發(fā)生變形破壞是較為常見的地質(zhì)災(zāi)害，其會(huì)致使圍巖及整體區(qū)域發(fā)生較大的變形坍塌、破裂，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)箞?jiān)硬的圍巖體發(fā)生巖爆等危險(xiǎn)現(xiàn)象。在隧道工程施工中，發(fā)生的巖爆現(xiàn)象的次數(shù)十分頻繁，且往往出現(xiàn)在欠缺地下水的情況下。巖爆主要以彈射、劈裂、片幫等現(xiàn)象為表現(xiàn)形式，若巖爆更為嚴(yán)重則會(huì)引發(fā)地震等更為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅到人們的生命安全。

巖爆發(fā)生的時(shí)候毫無預(yù)兆性，有時(shí)候石塊會(huì)墜落，有時(shí)候也會(huì)在發(fā)出爆裂聲后暫時(shí)不墜下的。若沒有相應(yīng)的支護(hù)保護(hù)，則會(huì)存在較大的安全危險(xiǎn)。巖爆多發(fā)生于新開挖工作面及其周圍地區(qū)。此外，有些部位還有可能產(chǎn)生二次巖爆現(xiàn)象。

（三）圍巖變形破壞的問題。圍巖變形破壞作為隧道施工常見地質(zhì)災(zāi)害問題，一般災(zāi)害表現(xiàn)為：破碎或者松散的圍巖體冒落和塌方，膨脹性的巖體出現(xiàn)局部的變形與塌滑，使隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受到破壞，巖體出現(xiàn)巖爆。而塌方又是隧道施工常見地質(zhì)災(zāi)害問題，多數(shù)都是因?yàn)閲鷰r失穩(wěn)而產(chǎn)生的突發(fā)性崩塌，造成重大的安全事故。

三、隧道施工地質(zhì)災(zāi)害常見問題的防治措施

（一）隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)地質(zhì)分析法。不可否認(rèn)地質(zhì)法在隧道施工中具有非常重要的作用，而且地質(zhì)法的優(yōu)勢(shì)比較明顯，地質(zhì)法的發(fā)展已經(jīng)有一段時(shí)間了，因此，經(jīng)驗(yàn)比較豐富。地質(zhì)法由于簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn)適用性很強(qiáng)，可以在不同的隧道工程中使用，同時(shí)還能夠節(jié)約成本。

但是地質(zhì)法也有其明顯的缺陷，地質(zhì)法比較簡(jiǎn)單，得到的結(jié)果也比較淺顯，如果地質(zhì)條件比較復(fù)雜的話那么準(zhǔn)確性就得不到保證。超前平行導(dǎo)坑（隧道）法的準(zhǔn)確性比較高，而且復(fù)雜地質(zhì)條件下也能夠使用，但是它也有明顯的缺點(diǎn)，超前平行導(dǎo)坑法的成本比較高，而且使用范圍比較狹小，不適合間距較大的隧道。

（二）隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)預(yù)警機(jī)制研究。當(dāng)金山隧道地形地質(zhì)條件復(fù)雜，針對(duì)該隧道三高（海拔高、地應(yīng)力高、地震烈度高）、兩低（氣溫及氣壓低）、三長(zhǎng)（單面坡長(zhǎng)、獨(dú)頭通風(fēng)距離長(zhǎng)、反坡排水距離長(zhǎng)）、兩多（斷層破碎帶多、不良地質(zhì)多）、“兩大（埋深大、水量大）的工程特點(diǎn)，結(jié)合該隧道采用大型機(jī)械化配套施工的特點(diǎn)，對(duì)該隧道采用綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案。

對(duì)于深埋特長(zhǎng)隧道來說，由于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果的多解性，要求在預(yù)報(bào)過程中需對(duì)隧道的區(qū)域地質(zhì)背景以及前期地質(zhì)資料進(jìn)行詳細(xì)分析，并結(jié)合施工階段地質(zhì)調(diào)查與物探結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，多種預(yù)報(bào)方法交叉使用，可以大大提高超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果的準(zhǔn)確性。而時(shí)效性則是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的又一重要特征，向施工單位及設(shè)計(jì)部門準(zhǔn)確、及時(shí)提供超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果，有助于準(zhǔn)確把握施工節(jié)奏、降低施工風(fēng)險(xiǎn)。一般而言，對(duì)于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果時(shí)效性的要求，則根據(jù)地質(zhì)復(fù)雜程度的不同，結(jié)合隧道各區(qū)段風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，有不同的要求。在巖體較完整，施工風(fēng)險(xiǎn)較小時(shí)，則48h內(nèi)提供電子版綜合物探成果報(bào)告，一周內(nèi)提供可視文檔；存在一定施工風(fēng)險(xiǎn)，工作面前方有可能產(chǎn)生小的坍塌，屬于警報(bào)，12h內(nèi)提供電子文檔，同步提醒施工單位注意施工安全；當(dāng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果發(fā)現(xiàn)工作面前方出現(xiàn)較大施工風(fēng)險(xiǎn)，巖體極破碎，有可能產(chǎn)生坍塌、突水突泥時(shí)，應(yīng)在6h候內(nèi)提交電子文檔，并建議加強(qiáng)支護(hù)，同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，確保施工安全。在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施過程中，先根據(jù)地質(zhì)編錄及地質(zhì)調(diào)查法初步判定工作面前方近距離地質(zhì)條件，然后結(jié)合TSP探測(cè)結(jié)果，確定是否采用其他物探方法。在該隧道中由于F5斷層破碎帶內(nèi)物質(zhì)組成復(fù)雜、埋深大，具有高地應(yīng)力，設(shè)計(jì)中采用多種方法進(jìn)行探測(cè)，尤其是在進(jìn)出斷層破碎帶時(shí)，還需采用超前水平鉆探進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，其具體實(shí)施流程見圖2。

圖2綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)流程

（三）涌水、突泥的防治措施

（1）做好斷層水和溶洞、暗河、淤泥層的超前預(yù)報(bào)的定位、定性工作和臨近前兆、涌水量監(jiān)測(cè)和警報(bào)工作。（2）隧道隧洞開挖接近水源體、淤泥層或充填型溶洞時(shí)時(shí)，施鉆大口徑超前孔，探放地下水，切勿盲目放炮，以保證巖墻的安全厚度。（3）巖溶發(fā)育地區(qū)的斷層破碎帶承壓水以排為主，堵排結(jié)合，即當(dāng)涌水量減小后，以深孔預(yù)注漿超前固結(jié)圍巖，來防治地下水。采取超前小導(dǎo)管預(yù)注漿超前支護(hù)，短臺(tái)階開挖、工字鋼拱強(qiáng)施工支護(hù)方案通過。（4）穿河或過江隧道遇裂隙水涌出以堵為主，隧道應(yīng)采用“分區(qū)全包型”防水襯砌（如圖3所示），并采用系統(tǒng)錨桿徑向注漿，輔之以化學(xué)堵水措施（如聚氨酯堵水）。

（四）地面坍塌與沉陷的防治措施。地面發(fā)生坍塌，可以采取回填、繞避等施工方式，有時(shí)還要對(duì)施工洞穴的頂板加固等措施，這些措施都可以有效預(yù)防地面坍塌和井泉的干涸，防止對(duì)周圍環(huán)境造成的惡劣影響。很多淺埋隧道地表坍塌都是由隧道塌方造成的，所以可以在隧道開挖初期，采取錨初期的支護(hù)，控制隧道發(fā)生變形。

結(jié)束語

隧道施工中做好常見地質(zhì)災(zāi)害的防治措施，可以采取地質(zhì)勘察、確定防治目標(biāo)及進(jìn)行優(yōu)化施工方案的選擇等方法，加強(qiáng)隧道施工的地質(zhì)監(jiān)測(cè)和預(yù)防，對(duì)隧道施工常見的地質(zhì)災(zāi)害問題如塌方、突水和巖爆等進(jìn)行及時(shí)的預(yù)防和控制，通過科學(xué)的判斷，有針對(duì)性的采取適當(dāng)?shù)拇胧┳龊梅乐翁幚泶胧?/p>

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