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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中，常見(jiàn)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(lái)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(guò)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(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害。在隧道工程施工過(guò)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(jiàn)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(wèn)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(lái)的現(xiàn)象。隧道工程施工過(guò)程中因圍巖破壞引起巖爆是隧道工程中常見(jiàn)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(wèn)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(kāi)挖過(guò)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(wèn)題。巖爆分為劈裂、彈射、片幫三種類型，隧道工程施工過(guò)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(wú)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(kāi)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(guò)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(wèn)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(wèn)題之一。

2.2涌水問(wèn)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(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害之一，同時(shí)也是隧道工程施工過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(kāi)挖揭開(kāi)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(guò)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(méi)。

2.3塌方問(wèn)題

塌方是隧道工程施工過(guò)程中較為常見(jiàn)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(lái)較大的困難，不僅延誤工期，還需要增加大量的成本。隧道開(kāi)挖過(guò)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(guò)斷層及其破碎帶；在泥質(zhì)充填物過(guò)多地段或軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育；通過(guò)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(guò)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(méi)有繞開(kāi)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(guò)多，因震動(dòng)引起坍塌。（3）新奧法施工的隧道，沒(méi)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(méi)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(guò)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(lái)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(kāi)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(guò)程中涌水問(wèn)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(guò)程中主要采用井點(diǎn)降水、坑道排水、超前?？嘏潘?、開(kāi)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(guò)程中較為常見(jiàn)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(guò)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(guò)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(yǔ)

隧道工程施工過(guò)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(guò)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