現(xiàn)代隧道施工中的常見地質(zhì)災(zāi)害及防治措施

摘 要：隧道是我國道路交通中的一種常見形式，一般在我國的南方地區(qū)施工頻繁，隧道的使用不僅避開了山體的阻擋，還節(jié)約了車輛的行駛路程，間接地提高了社會生產(chǎn)和生活的運行。但是隧道施工是一項較難的道路工程，由于涌水、巖爆和山體塌方等地質(zhì)災(zāi)害的原因，對隧道施工中的作業(yè)和施工后的使用都有嚴(yán)重的影響，常引發(fā)安全事故。因此文章對隧道施工中的常見地質(zhì)災(zāi)害進行了分析，并提出了防止措施。

關(guān)鍵詞：隧道施工；地質(zhì)災(zāi)害；影響；防治措施

在我國的山區(qū)，特別是我們南方的云南等地區(qū)，由于地勢比較復(fù)雜，道路交通一直困擾著當(dāng)?shù)厝藗兘?jīng)濟發(fā)展和生活出行，通過多年來的建設(shè)，國家多采用隧道的形式暢通道路，不必在山間盤桓，通過隧道減少道路的鋪設(shè)路程，也提高了人們出行辦事的效率。但是隧道是在山體下進行施工的，在使用后期極易受到滑坡、泥石流和雨水等的自然侵害，不僅縮短了隧道的使用壽命，還給過往的車輛帶來了安全隱患，因此，必須對隧道在地質(zhì)災(zāi)害中的現(xiàn)象和解決措施進行分析，提高隧道的使用安全系數(shù)。

1 隧道工程施工中存在的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象

1.1 涌水突水現(xiàn)象

水質(zhì)災(zāi)害是隧道中發(fā)生頻率最高的一種地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。由于巖石結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，以及隧道施工中對巖層的影響，導(dǎo)致巖層出現(xiàn)較多的裂痕等，增加了巖層的滲水性，當(dāng)降雨天氣頻發(fā)時，地下水位上升，就會隨著巖石裂縫涌現(xiàn)在隧道中，在較大的裂縫和涌水處還會伴隨著泥沙和碎石粒，造成隧道路面的淤積，嚴(yán)重影響車輛的出行。由于排水不暢，隧道在長期的浸泡中會進一步造成巖石結(jié)構(gòu)的迫害，致使巖石疏松多孔，嚴(yán)重影響了隧道的使用壽命。在一些山體地質(zhì)環(huán)境中，隧道施工中若遇到溶洞、與地表水域有連通性的藏水區(qū)就會出現(xiàn)大量的水流涌出，這種地質(zhì)災(zāi)害不僅具有突發(fā)性，由于水量的巨大，極易引起人員和設(shè)備的安全，施工中應(yīng)加強地質(zhì)勘探，對進一步的施工進行測井和地震等勘查，通過計算機模擬地質(zhì)結(jié)構(gòu)草圖避讓突水區(qū)域施工。

1.2 山體塌方現(xiàn)象

塌方地質(zhì)災(zāi)害是隧道中一種危害形式，其危害的發(fā)生常與當(dāng)?shù)厣襟w的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和施工方案有較大的聯(lián)系。隧道通過在巖層中的穿鑿，影響了原有的巖層結(jié)構(gòu)，在一些巖層較薄、巖層相較疏松的區(qū)域進行施工，極易引發(fā)由于支撐力缺失導(dǎo)致的局部塌方。另外，在一些斷層和大斷裂地帶，巖層之間的相互疊加、錯落，長期的地質(zhì)變遷中形成了穩(wěn)定的作用力平衡，當(dāng)進行隧道施工時，巖層之間的結(jié)構(gòu)遭到破壞，由于受力不平衡，導(dǎo)致局部地區(qū)釋放應(yīng)力，引起嚴(yán)重的塌方。塌方與涌水和突水下陷不同，對施工人員和環(huán)境等容易造成嚴(yán)重的破壞，一旦發(fā)生此種地質(zhì)災(zāi)害就會產(chǎn)生生命和財產(chǎn)的威脅，因此，必須加強防御塌方地質(zhì)災(zāi)害的有效措施，尤其在隧道的進出口區(qū)域進行結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，避免塌方的頻發(fā)。

1.3 巖爆現(xiàn)象

在隧道的巖層結(jié)構(gòu)中，主要是通過圍巖體的支撐進行應(yīng)力分解的，若在隧道施工中，造成了圍巖的形變，就會產(chǎn)生大面積的崩塌和巖爆，隧道周圍的巖體結(jié)構(gòu)將巖石以碎石和巖片的形式發(fā)生彈射和片幫。巖爆現(xiàn)象具有頻發(fā)的性質(zhì)，但是并不是存在于整個隧道的終身使用中，往往在施工的初期極易發(fā)生此種地質(zhì)災(zāi)害，特別是在地下水較少的山體結(jié)構(gòu)中。與其他的地質(zhì)災(zāi)害不同，巖爆現(xiàn)象不能夠通過預(yù)測進行預(yù)警工作處理，只能實施支護保護，防止二次爆破的發(fā)生。巖爆地質(zhì)災(zāi)害不容忽視，小到圍巖的表面破碎，大到引起地震效應(yīng)，不僅對出行的人員造成威脅，還影響了隧道周圍居民的生活。

2 隧道工程中防治地質(zhì)災(zāi)害的有效措施

2.1 隧道施工中防治突水與涌水現(xiàn)象的有效措施

在隧道工程施工中，可以通過排、堵或排堵結(jié)合的措施處理涌水與突水現(xiàn)象，在治理涌水與突水現(xiàn)象的同時，還應(yīng)加強監(jiān)測與預(yù)控隧道工程附近溶洞和暗河的突水部位，實現(xiàn)施工階段地質(zhì)預(yù)報。具體措施如下：

（1）為有效防止突水現(xiàn)象的發(fā)生，可以通過先隔水層后開挖含水層。此外，也可以通過采取超前預(yù)注漿、超前引排等施工技術(shù)，以達(dá)到有效減少突水地質(zhì)災(zāi)害程度的效果。

（2）淺埋隧道和熔巖隧道的防治。進行治理淺埋隧道和熔巖隧道時應(yīng)主要以堵為主，并在最大程度的基礎(chǔ)上防止地下水位下降，通過這樣可以有效地避免出現(xiàn)井泉干枯和地面塌陷等現(xiàn)象，進而保護施工周圍的生態(tài)環(huán)境，提高施工安全性。

（3）非熔巖深埋隧道防治。在隧道工程施工中發(fā)生突水和涌水后，應(yīng)通過檢測與預(yù)控工作準(zhǔn)確分析并明確溶洞、暗河及隧道的交匯位置，采取鉆孔疏干和排水導(dǎo)坑的措施治理非巖溶深埋隧道。

例如，作者曾在云南磨思高速公路壩卡箐隧道、龍瑞高速公路三合同段官坡隧道中實施過具體的防排水施工技術(shù)，云南思茅、龍陵兩地降雨頻率較多，降雨量較大，當(dāng)?shù)赝临|(zhì)滲水系數(shù)較大，給隧道的排水帶來了較大的隱患。在具體的施工技術(shù)中采用了淺埋式排水管作為第一道防水措施，又結(jié)合當(dāng)?shù)氐那樾危┬蟹浪畬雍头浪炷磷鳛橛忠坏婪潘胧行У亟鉀Q了隧道的涌水和滲水災(zāi)害。

2.2 隧道施工中塌方地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防措施

塌方現(xiàn)象主要誘因是山體地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，在施工的準(zhǔn)備初期，要對施工區(qū)域進行具體的勘查，結(jié)合計算機數(shù)字化技術(shù)和現(xiàn)代隧道手段，對此區(qū)域的巖層結(jié)構(gòu)、溶洞和斷層等進行實地檢測，分析巖層結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，制定出最優(yōu)的施工方案。在塌方的防治手段中，最重要的是進行支護工作，而不僅僅是預(yù)防。巖層區(qū)域采用錨桿和鋼架支撐，熔巖區(qū)域采用導(dǎo)管的支撐辦法。在隧道的施工中，常有混合地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，當(dāng)發(fā)生圍巖坍塌時，應(yīng)做好導(dǎo)坑的預(yù)防，并用爆破和超前支護的方式進行施工的安全預(yù)防實施。施工人員之間對施工方案進行細(xì)致的審核，預(yù)見性了解該區(qū)域可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，做好提前預(yù)防和保護工作，并在狀況發(fā)生時，做出準(zhǔn)確的處理方案，保護施工人員安全的基礎(chǔ)上，挽救施工單位的經(jīng)濟損失。

2.3 隧道施工中巖爆地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

為了緩解巖爆造成的危害程度，應(yīng)采取有效的防治措施，具體如下：（1）改變圍巖性質(zhì)。在隧道工程施工中，可以通過工作面附近隧道巖壁鉆孔注水或噴水以軟化圍巖，一道道減緩或消除巖爆程度。（2）改善圍巖應(yīng)力。主要通過降低圍巖應(yīng)力使其比圍巖強度小，進而達(dá)到防止發(fā)生巖爆現(xiàn)象的目的。在隧道工程施工中，可以選擇光面爆破技術(shù)，根據(jù)“短進尺，多循環(huán)”以減少圍巖擾動，進而改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，同時選擇正確的開挖斷面形式也可以改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)。（3）進行加強支護和超前支護加固。通過相應(yīng)的加固方法或多種支護方法有效組合，以達(dá)到防止巖爆現(xiàn)象發(fā)生的效果。

龍瑞高速公路是云南通往緬甸和東南亞的重要交通紐帶，由于山體的影響，龍瑞高速采用的隧道貫通的形式。在官坡隧道施工工作中，對龍瑞高速的“咽喉”工程和隧道的安全施工有了更深刻的認(rèn)識。隧道的進出口位于山體的巖相破碎地帶，極易產(chǎn)生塌方的危險。由于溶洞和陡傾狀裂隙巖石的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，涌水和巖爆的地質(zhì)災(zāi)害也有引發(fā)的可能，綜合的地質(zhì)影響造成了施工的艱難進行，在經(jīng)過多次的方案研討中，實行了強支護、快封閉等一系列措施，在連續(xù)和創(chuàng)新的作戰(zhàn)中，保證了工程的質(zhì)量與進度。

3 結(jié)束語

隨之我國經(jīng)濟技術(shù)水平的提高，人們的生活水平也得到了改善，出行日益頻繁，在行程和路途中，人們更加注重效率的提升。隧道是減少行駛路程的有效途徑，為人們生活和經(jīng)濟的發(fā)展帶來了較大的方便。因此，必須加強公路建設(shè)中的隧道施工技術(shù)，對常見的地質(zhì)災(zāi)害進行原因剖析，提高技術(shù)方案，提高施工中和使用中的安全系數(shù)，為我國的社會建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量。

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作者簡介：黃建明，工程師，身份證號：530125198007062734。