隧道工程地質(zhì)災(zāi)害分析及對(duì)策

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摘要：與一般的路段施工相比，隧道工程施工相對(duì)較為復(fù)雜，影響因素多，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，施工過程中較易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。文章在分析隧道工程地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的地質(zhì)災(zāi)害對(duì)隧道工程施工的影響提出相應(yīng)的解決措施，從而保證工程質(zhì)量與施工安全。為后續(xù)隧道工程施工過程中地質(zhì)災(zāi)害的防治提供借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道工程；地質(zhì)災(zāi)害；防治；對(duì)策

1隧道工程地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)

隧道工程施工質(zhì)量直接影響公路、鐵路等工程整體質(zhì)量，對(duì)后續(xù)運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生直接的影響。在進(jìn)行隧道工程施工過程中，應(yīng)對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，嚴(yán)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全以及國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前，我國(guó)隧道工程施工過程中，常見的地質(zhì)災(zāi)害主要呈現(xiàn)以下方面的特點(diǎn)：第一，隧道工程規(guī)劃不合理。與其他工程相比，地質(zhì)條件對(duì)隧道工程施工產(chǎn)生影響較大。目前我國(guó)很多隧道工程施工前缺乏科學(xué)合理的規(guī)劃，盲目進(jìn)行施工。前期勘察工作不夠全面，給后續(xù)施工帶來較大的隱患，嚴(yán)重影響隧道工程施工質(zhì)量。第二，與自然災(zāi)害相比，地質(zhì)災(zāi)害對(duì)隧道工程危險(xiǎn)性更大，影響力更高。第三，從防止的角度出發(fā)，與自然災(zāi)害相比，地質(zhì)災(zāi)害能夠提前預(yù)防與治理，而地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和治理的效果并不明顯?；谝陨系刭|(zhì)災(zāi)害在隧道工程中呈現(xiàn)的特點(diǎn)，為有效防治隧道工程中地質(zhì)災(zāi)害對(duì)工程施工質(zhì)量及安全的影響，施工單位應(yīng)該根據(jù)具體的地質(zhì)災(zāi)害類型制定詳細(xì)的防止措施，從項(xiàng)目實(shí)際出發(fā)，制定具有針對(duì)性的措施對(duì)地質(zhì)災(zāi)害采取專項(xiàng)防治，從而提高隧道工程施工安全。施工單位應(yīng)對(duì)項(xiàng)目所在位置的地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的勘察，根據(jù)勘察報(bào)告有針對(duì)性地制定地質(zhì)災(zāi)害防治方案，同時(shí)對(duì)多種方案進(jìn)行對(duì)比，對(duì)制定的方案進(jìn)行可行性的研究。組織相應(yīng)的專家團(tuán)隊(duì)對(duì)防治方案進(jìn)行討論。選用科學(xué)合理的施工方案，根據(jù)相應(yīng)的施工工序、施工流程完成隧道工程施工。施工過程中應(yīng)對(duì)施工各個(gè)環(huán)節(jié)采取精確的檢測(cè)，確保隧道工程施工的順利推進(jìn)，降低地質(zhì)災(zāi)害對(duì)隧道工程施工質(zhì)量的影響。

2隧道工程施工地質(zhì)災(zāi)害類型

巖爆、涌水、塌方是目前我國(guó)隧道工程施工中常見的地質(zhì)災(zāi)害。在隧道工程施工過程中這三類地質(zhì)災(zāi)害會(huì)對(duì)工程進(jìn)度、安全、質(zhì)量、成本都產(chǎn)生重大的影響，一旦發(fā)生將直接影響建設(shè)項(xiàng)目順利推進(jìn)，對(duì)后續(xù)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)也存在較大的影響。隧道工程施工前，施工單位需要根據(jù)這三類常見的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行全面分析，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況制定相應(yīng)防治措施。

2.1巖爆問題

巖爆，也稱沖擊地壓，是一種巖體中聚積的彈性變形勢(shì)能在一定條件下突然猛烈釋放，導(dǎo)致巖石爆裂并彈射出來的現(xiàn)象。隧道工程施工過程中因圍巖破壞引起巖爆是隧道工程中常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。施工單位因施工技術(shù)水平、地質(zhì)條件等因素引起圍巖整體或者局部變形，從而引起巖爆。巖爆問題直接影響隧道工程施工安全與施工質(zhì)量，還會(huì)增加施工工期，提高工程成本。巖爆的主要原因是工程圍巖所在的地質(zhì)結(jié)構(gòu)層特性較為特殊，地應(yīng)力集中在圍巖中，隧道工程開挖過程中圍巖內(nèi)原有的平衡受到破壞。在應(yīng)力應(yīng)變的作用下，引起巖爆問題。巖爆分為劈裂、彈射、片幫三種類型，隧道工程施工過程中出現(xiàn)巖爆如果未能及時(shí)處理，有可能將引起地震災(zāi)害，直接影響人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。巖爆具有彈射性、時(shí)間延續(xù)性與集中性、部位集中性、突發(fā)性等特點(diǎn)。巖爆發(fā)生前并無明顯的跡象，很多情況下施工人員認(rèn)為不會(huì)出現(xiàn)石塊掉落的部位，突然發(fā)生石塊滑落，出現(xiàn)爆裂響聲。巖爆一般情況下大多發(fā)生在新開挖面附件，大多集中在拱腰或者拱部位置。同時(shí)，大部分巖爆發(fā)生在巖層爆破后24小時(shí)內(nèi)，持續(xù)1～2個(gè)月，部分巖爆可能持續(xù)1年以上。在巖爆發(fā)生的過程中，部分圍巖被彈射出較遠(yuǎn)的距離，且成不規(guī)則的片狀，嚴(yán)重破壞施工工作面，對(duì)施工機(jī)械造成破壞，嚴(yán)重威脅施工人員生命。巖爆問題是目前全球巖石力學(xué)以及巖石地下工程領(lǐng)域重點(diǎn)亟需攻克的問題之一。

2.2涌水問題

涌水是指圍巖空隙中的地表水水源、地下水（巖溶水水源、裂隙水水源、孔隙水水源），因壓力作用使其涌出。涌水是目前我國(guó)隧道工程施工中常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，同時(shí)也是隧道工程施工過程中發(fā)生概率最高的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)我國(guó)隧道工程施工造成較大的影響。例如，我國(guó)京廣鐵路大瑤山隧道，工程建設(shè)過程中遇到了大規(guī)模的喀斯特發(fā)育地段以及大斷層破碎地帶，使得隧道掘進(jìn)過程中出現(xiàn)大量的含泥沙的涌水，同時(shí)因涌水?dāng)y帶大量的泥沙，導(dǎo)致巖體發(fā)生塌方，給工程項(xiàng)目順利推進(jìn)帶來了較大的困難。根據(jù)涌水狀態(tài)的不同，隧道涌水分為股狀涌水、簾幕式涌水、線狀涌水（線流）、滲水、干燥五類。涌水對(duì)隧道工程產(chǎn)生多方面的影響，如地下水向隧道宣泄、大量攜帶泥沙的地表水，使得地表水位迅速下降；在沖蝕、真空吸蝕、自重應(yīng)力的作用下，造成地面裂縫、地面陷穴或地面塌陷，這一現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致地面裂縫、地面陷穴或地面塌陷。隧道開挖揭開了與地表溶洞相通的隱伏溶洞和地表水和地下水相通的斷層，使地表水滲涌入隧道切斷了水源，降低了利用水的水位，這一現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致地表水干枯嚴(yán)重，影響生活、生產(chǎn)，使得濱海地帶海水侵入隧道。還有，地下水通過流砂層或膠結(jié)層的長(zhǎng)石砂巖、斷層破碎帶、充填泥化黏土的大溶洞等時(shí)攜帶大量泥沙向隧道宣泄，造成淤積，這一現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致隧道被泥沙淤積或被泥石流淹沒。

2.3塌方問題

塌方是隧道工程施工過程中較為常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，塌方事故的發(fā)生給隧道工程施工帶來較大的困難，不僅延誤工期，還需要增加大量的成本。隧道開挖過程中，引起塌方的因素主要有自然因素（包括地下水變化、受力狀態(tài)、地質(zhì)狀態(tài)等）以及人為因素（包括不當(dāng)?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法、不合適的設(shè)計(jì)等）。不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，其原因體現(xiàn)：（1）薄層巖體的小曲褶、錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段或隧道穿過斷層及其破碎帶；在泥質(zhì)充填物過多地段或軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育；通過各種堆積體。（2）水是造成塌方的重要原因之一。（3）隧道穿越地層覆蓋過薄地段。隧道設(shè)計(jì)考慮不周，其原因體現(xiàn)：（1）缺乏詳細(xì)的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，引起施工指導(dǎo)或施工方案的失誤；（2）隧道選定位置時(shí)，地質(zhì)調(diào)查不細(xì)，未能作詳細(xì)的分析，或未能查明可能坍方的因素，沒有繞開可以繞避的不良地質(zhì)地段。施工方法和措施不當(dāng)，其原因體現(xiàn)：（1）對(duì)危石檢查不重視、不及時(shí)，處理危石措施不當(dāng)，引起巖層坍塌。（2）圍巖爆破用藥量過多，因震動(dòng)引起坍塌。（3）新奧法施工的隧道，沒有按規(guī)定進(jìn)行量測(cè)，或信息反饋不及時(shí)，決策失誤、措施不力。（4）噴錨支護(hù)不及時(shí)，噴射混凝土的質(zhì)量、厚度不符合要求。（5）地質(zhì)條件發(fā)生變化，沒有及時(shí)改變施工方法。（6）施工方法與地質(zhì)條件不相適應(yīng)。（7）工序間距安排不當(dāng)。（8）地層暴露過久，引起圍巖松動(dòng)、風(fēng)化、導(dǎo)致塌方。（9）施工支護(hù)不及時(shí)，支撐架立不合要求。（10）抽換不當(dāng)“先拆后支”。

3隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

3.1巖爆災(zāi)害防治措施

巖爆的基本處理原則是“先防后治”。事先采取有效的防治巖爆的措施，能夠有效降低發(fā)生的概率，降低巖爆帶來的危害。對(duì)重點(diǎn)部位加強(qiáng)管理，先進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行施工，從而保證隧道工程的順利推進(jìn)。目前，我國(guó)項(xiàng)目上常用的預(yù)防巖爆措施如下：（1）施工前釋放部分能量措施，例如打應(yīng)力釋放孔、超前小導(dǎo)坑掘進(jìn)法、超前鉆孔預(yù)爆法、松動(dòng)爆破法等措施，能夠有效將原有的應(yīng)力進(jìn)行釋放。（2）加強(qiáng)人工及機(jī)械找頂。（3）開挖爆破后，采用高壓水對(duì)圍巖進(jìn)行軟化處理，從而降低巖爆的強(qiáng)度。（4）利用光面爆破，避免應(yīng)力集中，對(duì)爆破藥量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而降低其對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響。

3.2涌水災(zāi)害防治措施

隧道施工過程中涌水問題的防治主要遵循“預(yù)防為主、疏堵結(jié)合、注重保護(hù)環(huán)境”的原則，防治過程中主要采用井點(diǎn)降水、坑道排水、超前?？嘏潘㈤_挖后補(bǔ)注漿堵水、超前圍巖預(yù)注漿堵水等措施。其中井點(diǎn)降水和超前鉆孔排水是最為常用的兩種方式。施工人員應(yīng)在隧道工程施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的暗河、溶洞、巖層淤泥情況進(jìn)行詳細(xì)的勘察，全面掌握，并制定科學(xué)的方式進(jìn)行處理。施工人員應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，采取合理的堵水或者排水措施防治涌水。同時(shí)，需要對(duì)隧道進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)隧道涌水情況，建立健全預(yù)警機(jī)制，對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行防范。

3.3塌方災(zāi)害防治措施

塌方是隧道工程施工過程中較為常見的災(zāi)害。對(duì)塌方災(zāi)害預(yù)防而言，施工人員需要在施工前，對(duì)施工區(qū)域地質(zhì)特性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行詳細(xì)的勘察，收集有關(guān)方面的數(shù)據(jù)資料。根據(jù)隧道施工區(qū)域的地質(zhì)資料進(jìn)行施工方案的制定，判斷隧道掘進(jìn)過程中容易塌方的部位，同時(shí)制定相應(yīng)的預(yù)防措施以及應(yīng)急預(yù)案，降低塌方事故發(fā)生概率，保證隧道工程施工的順利進(jìn)行。另外，在掘進(jìn)過程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理選用錨桿支護(hù)或?qū)Ч茏{技術(shù)，對(duì)隧道圍巖進(jìn)行加固處理，從而提高圍巖穩(wěn)定性。

4結(jié)束語

隧道工程施工過程中，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害會(huì)直接影響整個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量、進(jìn)度、安全、成本等。在進(jìn)行隧道施工前，需要全面了解項(xiàng)目可能存在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，在此基礎(chǔ)上制定全面的預(yù)防措施，防治隧道工程施工過程中地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，確保項(xiàng)目的順利推進(jìn)。

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作者：楊凱 單位：浙江沸藍(lán)通信工程監(jiān)理有限公司