隧道工程地質災害分析及對策

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摘要：與一般的路段施工相比，隧道工程施工相對較為復雜，影響因素多，施工難度大，安全風險高，施工過程中較易出現地質災害。文章在分析隧道工程地質災害特點的基礎上，根據不同的地質災害對隧道工程施工的影響提出相應的解決措施，從而保證工程質量與施工安全。為后續(xù)隧道工程施工過程中地質災害的防治提供借鑒。

關鍵詞：隧道工程；地質災害；防治；對策

1隧道工程地質災害的特點

隧道工程施工質量直接影響公路、鐵路等工程整體質量，對后續(xù)運營安全產生直接的影響。在進行隧道工程施工過程中，應對其質量進行嚴格的控制，嚴防地質災害的發(fā)生，確保人民生命財產安全以及國家社會經濟發(fā)展。目前，我國隧道工程施工過程中，常見的地質災害主要呈現以下方面的特點：第一，隧道工程規(guī)劃不合理。與其他工程相比，地質條件對隧道工程施工產生影響較大。目前我國很多隧道工程施工前缺乏科學合理的規(guī)劃，盲目進行施工。前期勘察工作不夠全面，給后續(xù)施工帶來較大的隱患，嚴重影響隧道工程施工質量。第二，與自然災害相比，地質災害對隧道工程危險性更大，影響力更高。第三，從防止的角度出發(fā)，與自然災害相比，地質災害能夠提前預防與治理，而地質災害預防和治理的效果并不明顯?；谝陨系刭|災害在隧道工程中呈現的特點，為有效防治隧道工程中地質災害對工程施工質量及安全的影響，施工單位應該根據具體的地質災害類型制定詳細的防止措施，從項目實際出發(fā)，制定具有針對性的措施對地質災害采取專項防治，從而提高隧道工程施工安全。施工單位應對項目所在位置的地質進行詳細的勘察，根據勘察報告有針對性地制定地質災害防治方案，同時對多種方案進行對比，對制定的方案進行可行性的研究。組織相應的專家團隊對防治方案進行討論。選用科學合理的施工方案，根據相應的施工工序、施工流程完成隧道工程施工。施工過程中應對施工各個環(huán)節(jié)采取精確的檢測，確保隧道工程施工的順利推進，降低地質災害對隧道工程施工質量的影響。

2隧道工程施工地質災害類型

巖爆、涌水、塌方是目前我國隧道工程施工中常見的地質災害。在隧道工程施工過程中這三類地質災害會對工程進度、安全、質量、成本都產生重大的影響，一旦發(fā)生將直接影響建設項目順利推進，對后續(xù)項目運營也存在較大的影響。隧道工程施工前，施工單位需要根據這三類常見的地質災害進行全面分析，根據項目實際情況制定相應防治措施。

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能在一定條件下突然猛烈釋放，導致巖石爆裂并彈射出來的現象。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災害之一。施工單位因施工技術水平、地質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量，還會增加施工工期，提高工程成本。巖爆的主要原因是工程圍巖所在的地質結構層特性較為特殊，地應力集中在圍巖中，隧道工程開挖過程中圍巖內原有的平衡受到破壞。在應力應變的作用下，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巖爆如果未能及時處理，有可能將引起地震災害，直接影響人們的生命財產安全。巖爆具有彈射性、時間延續(xù)性與集中性、部位集中性、突發(fā)性等特點。巖爆發(fā)生前并無明顯的跡象，很多情況下施工人員認為不會出現石塊掉落的部位，突然發(fā)生石塊滑落，出現爆裂響聲。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，大部分巖爆發(fā)生在巖層爆破后24小時內，持續(xù)1～2個月，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的距離，且成不規(guī)則的片狀，嚴重破壞施工工作面，對施工機械造成破壞，嚴重威脅施工人員生命。巖爆問題是目前全球巖石力學以及巖石地下工程領域重點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。涌水是目前我國隧道工程施工中常見的地質災害之一，同時也是隧道工程施工過程中發(fā)生概率最高的地質災害，對我國隧道工程施工造成較大的影響。例如，我國京廣鐵路大瑤山隧道，工程建設過程中遇到了大規(guī)模的喀斯特發(fā)育地段以及大斷層破碎地帶，使得隧道掘進過程中出現大量的含泥沙的涌水，同時因涌水攜帶大量的泥沙，導致巖體發(fā)生塌方，給工程項目順利推進帶來了較大的困難。根據涌水狀態(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。涌水對隧道工程產生多方面的影響，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、自重應力的作用下，造成地面裂縫、地面陷穴或地面塌陷，這一現象會導致地面裂縫、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，這一現象會導致地表水干枯嚴重，影響生活、生產，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層的長石砂巖、斷層破碎帶、充填泥化黏土的大溶洞等時攜帶大量泥沙向隧道宣泄，造成淤積，這一現象會導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災害之一，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)、地質狀態(tài)等）以及人為因素（包括不當的施工作業(yè)方法、不合適的設計等）。不良地質及水文地質條件，其原因體現：（1）薄層巖體的小曲褶、錯動發(fā)育地段或隧道穿過斷層及其破碎帶；在泥質充填物過多地段或軟弱結構面發(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。隧道設計考慮不周，其原因體現：（1）缺乏詳細的地質及水文地質資料，引起施工指導或施工方案的失誤；（2）隧道選定位置時，地質調查不細，未能作詳細的分析，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地段。施工方法和措施不當，其原因體現：（1）對危石檢查不重視、不及時，處理危石措施不當，引起巖層坍塌。（2）圍巖爆破用藥量過多，因震動引起坍塌。（3）新奧法施工的隧道，沒有按規(guī)定進行量測，或信息反饋不及時，決策失誤、措施不力。（4）噴錨支護不及時，噴射混凝土的質量、厚度不符合要求。（5）地質條件發(fā)生變化，沒有及時改變施工方法。（6）施工方法與地質條件不相適應。（7）工序間距安排不當。（8）地層暴露過久，引起圍巖松動、風化、導致塌方。（9）施工支護不及時，支撐架立不合要求。（10）抽換不當“先拆后支”。

3隧道施工地質災害的防治措施

3.1巖爆災害防治措施

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。對重點部位加強管理，先進行預處理再進行施工，從而保證隧道工程的順利推進。目前，我國項目上常用的預防巖爆措施如下：（1）施工前釋放部分能量措施，例如打應力釋放孔、超前小導坑掘進法、超前鉆孔預爆法、松動爆破法等措施，能夠有效將原有的應力進行釋放。（2）加強人工及機械找頂。（3）開挖爆破后，采用高壓水對圍巖進行軟化處理，從而降低巖爆的強度。（4）利用光面爆破，避免應力集中，對爆破藥量進行嚴格的控制，從而降低其對圍巖穩(wěn)定性的影響。

3.2涌水災害防治措施

隧道施工過程中涌水問題的防治主要遵循“預防為主、疏堵結合、注重保護環(huán)境”的原則，防治過程中主要采用井點降水、坑道排水、超前?？嘏潘?、開挖后補注漿堵水、超前圍巖預注漿堵水等措施。其中井點降水和超前鉆孔排水是最為常用的兩種方式。施工人員應在隧道工程施工前對現場的暗河、溶洞、巖層淤泥情況進行詳細的勘察，全面掌握，并制定科學的方式進行處理。施工人員應該根據施工現場情況，采取合理的堵水或者排水措施防治涌水。同時，需要對隧道進行動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測隧道涌水情況，建立健全預警機制，對重點部位進行防范。

3.3塌方災害防治措施

塌方是隧道工程施工過程中較為常見的災害。對塌方災害預防而言，施工人員需要在施工前，對施工區(qū)域地質特性、地質結構等方面進行詳細的勘察，收集有關方面的數據資料。根據隧道施工區(qū)域的地質資料進行施工方案的制定，判斷隧道掘進過程中容易塌方的部位，同時制定相應的預防措施以及應急預案，降低塌方事故發(fā)生概率，保證隧道工程施工的順利進行。另外，在掘進過程中根據現場實際情況合理選用錨桿支護或導管注漿技術，對隧道圍巖進行加固處理，從而提高圍巖穩(wěn)定性。

4結束語

隧道工程施工過程中，發(fā)生地質災害會直接影響整個工程建設項目質量、進度、安全、成本等。在進行隧道施工前，需要全面了解項目可能存在的地質災害風險，對現場進行詳細的地質勘察，在此基礎上制定全面的預防措施，防治隧道工程施工過程中地質災害的發(fā)生，確保項目的順利推進。

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作者：楊凱 單位：浙江沸藍通信工程監(jiān)理有限公司