公路隧道施工不良地質災害對策研究

【摘 要】本文結合目前公路隧道工程建設中出現的問題和研究現狀，對公路隧道工程施工中的不良地質災害做了較為深入的研究，并在此基礎上提出自己的一些意見和看法，希望能從設計上減少公路隧道施工不良地質災害的發生，對公路隧道建設有一定的指導作用。

【關鍵詞】公路；隧道；災害；對策

公路暢通是國民經濟快速發展的重要命脈，具有靈活方便和安全穩定的優點，發揮著其它運輸工具不可替代的作用。根據我國的國情，隨著國家大規模基礎設施建設的投入，大力發展公路運輸業是今后交通發展的重要支撐，公路隧道是公路結構的重要組成部分，在公路工程建設中起著至關重要的作用，公路隧道建設將進入一個前所未有的高峰期。

公路隧道具有隧道長、斷面大、地質條件復雜等特點，隧道掘進面前方洞口的不良地層條件極易引起隧道塌方[1-2]。在復雜的地質條件下修建公路隧道，由于無法準確了解要修隧道地質情況，給隧道的設計者和施工者帶來了很大的挑戰性，會遇到破碎、斷層、巖溶等不良地質而導致的塌方、突泥、巖爆和涌水等工程安全事故，這些事故一旦發生，輕則延緩施工進度，重則會導致生命傷亡，會造成巨大的經濟損失[3]。隧道發生地質災害的原因是多方面的，有地質因素、人為因素，也有管理體制的缺陷。由于隧道工程前方施工是一個看不見的隱性工程，不能對前方存在的安全隱患做出準確的判斷，因而可以說不良地質是隧道災害發生的主要因素，針對公路隧道不良地質災害發生規律的認識和防治對策的研究迫在眉睫。本文結合目前隧道工程建設中出現的問題和研究現狀，對公路隧道工程施工中的不良地質災害做了較為深入的研究，并在此基礎上提出自己的一些意見和看法，希望能從設計上減少公路隧道施工不良地質災害的發生，對公路隧道建設進有一定指導作用。

一、公路隧道施工不良地質災害對策研究現狀

公路隧道地下工程的復雜性和不可預見性可能出現的不良地質災害給隧道施工和設計帶來很大的困難，已引起了研究者的高度重視，學者們對這些不良地質災害從不同方面進行了大量的研究工作，并取得了一定成果[4]。

國外德國、瑞士和日本等發達國家對隧道地質災害研究較早，隧道施工在公路建設中是不可缺少的工序，采用技術手段、方法進行分析和預測是非常重要的。垂直地震剖面法（TVSP）是上世紀九十年代開發較早的分析技術，已在很多隧道地質災害預測中應用應取得了認可[5]。2001年瑞士安伯格測量技術公司開發的TSP超前預報技術在該領域是較為先進的隧道不良地質災害預報技術設備，該設備具有分辨率高、探測距離遠、全方位三維探測等優點，對隧道前方不良地形、溶洞、富水帶和淤泥等地質做很好的探測和判斷，在歐洲和亞洲等國家已得到廣泛應用[6]。

我國公路隧道施工不良地質災害對策研究開始于二十世紀五十年代，但真正在隧道施工預測中發揮作用在七十年代首次對斷層地質塌方的成功預報。八十年代以來，在京廣線大瑤山隧道、西康秦嶺隧道和大秦軍都山隧道等隧道施工中，進行了不良地質災害的對策預報研究工作，積累了很好的經驗。通過大量實驗研究和實踐工作，研究者提出地質災害對策預報以長度和可能發生災害點的數目計算較好。例如在南昆米花嶺隧道、渝懷圓梁山隧道等隧道不良災害的預報中成功率明顯提高，但在開鑿好的隧道內也有泥石流、涌水和涌沙等出現，造成了很大的人員傷亡和經濟損失。因此，在隧道施工中對不良地質災害對策的研究非常重要也十分必要。

目前，隧道中各種不良地質災害對策的預報方法得到了快速發展，預報手段也逐步完善，相應的對策手段在我國很多大型隧道工程探測中應用也日益廣泛，預報的準確度和成功率也日益提高，取得了很多的成功經驗，但預報對策的可靠性還有待提高。總之，在不斷提高隧道地質災害預報可靠性和準確性的基礎上，不斷開拓新領域，發展新技術將成為今后隧道不良地質災害研究中的重點。

二、公路隧道施工中不良地質災害特點和存在的問題

公路隧道工程是一項隱形復雜的地質工程，所處的地域地形不同，面臨著各種復雜的地質條件。節理裂隙程度的差異、水文地質條件和地質構造的不同，都直接影響到隧道的設計方案和結構，而巖爆、瓦斯、斷層、塌方、涌水和巖溶等不良地質問題更直接威脅到隧道的施工安全。

巖爆是隧道巖石工程中圍巖體承受不了過度的應力而導致的突然破壞，同時伴有巖體中應變能的突然釋放，是一種巖石破裂過程中的失穩現象。它往往造成開挖隧道工作面的嚴重破壞和設備損壞，甚至人員傷亡，已成為巖石隧道地下工程領域的世界性難題。輕微的巖爆僅剝落隧道上部的巖片，不產生彈射現象。嚴重會導致4.6級的地震，輕的持續幾天，嚴重的持續幾個月。二十世紀五十年代美國紐約市的飲水隧道發生的巖爆是最早的記錄，我國最早的巖爆是1993年發生在撫順的勝利煤礦。

斷層是隧道施工中常見的不良地質災害，它是地殼巖層因受力達到一定強度而發生的破裂現象，并沿隧道破裂面有明顯相對移動的區域。斷層也常常是巖溶地區溶洞水和地下暗河等地質災害的發生場所，也是造成隧道塌方、變形和涌水等隧道施工地質災害的主要原因之一。斷層對隧道研究者來說特別重要，因為斷層的突然發生常常是導致其它地質災害的主要原因；他們相信對隧道斷層機制進行深入研究，能越準確的預報其它不良地質災害，甚至采取措施控制這些災害。

我國巖溶地區分布廣泛，類型較多，在世界上是巖溶地區分布最廣的國家之一。在巖溶地區修建公路隧道，突泥、涌水等已成為很嚴重的地質災害。巖溶常常導致開挖隧道周邊變形，會導致隧道掉塊、落實和塌方等，直接危害施工人員和機械設備的安全。隧道施工巖溶的危害，已引起國內外研究者的廣泛關注，研究者正在從巖溶的預防和治理方面進行深入的研究。

隧道涌水是僅次于塌方較為嚴重的地質災害，主要包括大型溶洞、斷層、暗河和煤系地層中的采空區礦山積水等。1988年以前，我國修建的公路隧道中一半以上都出現了涌水現象，嚴重影響了公路運輸的正常運行。公路隧道中最大的難題在于對地下水的處理，因此，對于出現涌水的隧道，重要的是要治水。

塌方是隧道施工中常見的不良地質災害，由于地壓等的作用，使圍巖產生裂縫或破壞，或圍巖內層理和節理等發生松弛剝離，導致巖石、泥土大規模坍落的現象。塌方多伴隨片幫和冒頂，一般是由于地質因素、設計因素和施工因素等多方面因素引起的，造成的危害較大且不易治理。地質因素主要起決定性的，只有加強施工地質區域詳細探測和深入研究，才能從根本上防治和避免塌方不良地質因數造成的事故。目前國內外研究者對隧道塌方都進行了全面而深入的研究，我國在黃土隧道和連拱隧道等隧道施工中對出現塌方的及時應對處理方面進行了很多的研究。

通過對常見的不良地質災害巖爆、斷層、涌水、巖溶和塌方等在隧道施工中出現的原因和特點的分析探討，認為對隧道施工過程中各種不良地質災害的整理歸類，采用實驗室模擬研究，建立公路隧道不良地質災害對策管理系統，采取及時的應對措施，才能取得良好的效果。

三、公路隧道施工中不良地質災害應采取的應對措施

公路隧道不良地質災害是在自然或人為因素的作用下造成的，對人類生命財產、環境造成破壞和損失。作為科學技術研究人員，我們可用科學的技術手段對常見的地質災害應事先加以預防和做好準備，對出現的地質災害事故應及時的手段進行分析和處理，盡量減少災害造成的損失。那么，公路隧道工程人員如何采取應對措施，預防和減少不良地質災害的發生，我認為可從以下幾個方面做起。

首先，做好公路隧道的詳細調查和勘測工作，對可能出現的不良地質災害進行預測，做好應對準備工作。公路隧道施工之前，詳細勘察該地段的地質巖層詳細情況，尤其是巖爆、斷層、塌方、涌水和巖溶狀態，事先估計將會遇到出現的部位。另外，對這些發生的地質災害，還要做好這些不良地質災害的危險性評估，對它們的危害程度進行調查和分析，包括災害活動強度或規模、災害活動頻次、災害分布密度和災害危害強度等。評估成果根據評估級別送報國土資源行政主管部門認定，并與有關部門商討提出防治這些地質災害措施與建議，做出公路隧道建設場地適宜性評價結論。

其次，施工單位人員要做好公路隧道的建設質量問題，避免和減少因人為因素造成的不良地質災害發生。當前我國公路隧道工程的質量讓人堪憂，雖然在公路隧道的數量上取得了很好的成績，但在質量上面很多都是不過關的。主要體現在公路隧道施工中雖然制定了非常詳細的作業流程以及質量標準，但由于在施工中有利可圖，往往導致隧道的建設質量不達標，甚至出現一些豆腐渣工程，建好之后未經使用或使用很短就必須整修，這種現象在我國已修建的公路隧道中很常見，主要是由于建設中隧道的質量管理出現了問題。

最后，要不斷提高施工單位人員的質量意識和施工技能水平。加強國家相關隧道質量水平的制定和完善工作，只有加強我國相關隧道質量水平標準的建設工作，不斷提高測量技術手段，才能解決我國公路隧道工程的質量提升的問題。施工人員在工作崗位上，應以負責和認真的態度面對每一項施工過程，使質量水平精益求精。可聘請專業的隧道質量管理人員，有專業技能的質量管理人員才能夠做到公路隧道工程中的現場監督工作，才能真正的發現問題并及時解決。

綜上所述，公路隧道施工中會遇到復雜多變的地質災害，在做好事前勘探工作的同時，不斷提高工作人員的素質及技能是非常必要的；除此之外，也要提高施工人員的防災意識，爭取將不良地質災害的程度降到最低。

參考文獻：

[1]郝健. 公路施工質量管理探討， 科學之友， 2008， 23： 65-66.

[2]鄭華. 公路隧道施工質量控制研究， 施工， 2008， 18： 65-66.

[3]王振光. 淺談公路隧道施工， 工程科技， 2008， 23： 303.

[4]何書軒， 顧東. 對公路施工質量管理的探討， 2008， 16： 137-139.

[5]鄭守仕. 淺析公路隧道施工質量管理重點的分析， 工程技術， 2011， 8： 43.

[6]牟力. 公路隧道施工地質工作管理探討， 現代隧道技術， 2007， 44（6）： 5-9.