隧道施工地質災害分析與防治

林泗益

（廈門中平工程監理咨詢有限公司， 福建 廈門 361000）

1 工程概況

福州長平高速公路工程隧道工程9032m/6座，其中特長隧道隧道4907m/1座，長隧道2405米/2座。總體施工采用掘進(鉆爆法開挖、人工配合側翻短臂挖掘機出渣、無軌運輸出碴)、初期支護(鋼拱架、導管注漿、錨桿、噴砼)、襯砌(拌、運、灌、振搗)三條機械化作業線。針對隧道施工的主要特點，施工的指導思想是：嚴格按照設計要求，遵循新奧法施工原理，施工中遵循“嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測、控下沉”的施工原則，穩妥前進，不留隱患，確保安全、確保質量，保證工期。本項目施工中地質災害主要為塌方、涌水與突水，巖爆、瓦斯等有害氣體和淤泥帶突泥問題等地質災害基本未發生。

2 隧道施工地質災害分析與防治

2.1 塌方問題

2.1.1 成因分析：

（1）呈現土形狀的圍巖或者極其容易破裂的圍巖的結構之質地都是松散型的，其中，Ⅴ、Ⅳ級是引發地質災害的重要誘因。在開通隧道后，圍巖會在人工爆破、土層壓力的作用下，出現坍塌解體、巖石脫落等情形，造成塌方；加上地下水的影響，塌方會出現突泥、涌泥等情形。

（2）一些圍巖區域部分不穩定，一些圍巖因為是塊狀所以完整性不過關，比如，斷層地帶、破裂地帶等區域的圍巖是易出現塌方的地點。類似于冠石等重點塊體會引發滑塌，區域破裂的圍巖也會塌方，這與上面提到的斷層結構是密切相關的。

（3）結構面與隧道開挖面相結合的圍巖，結構上十分不利，是容易出現滑塌情形的巖體，這些巖石塊體結構上十分不穩定，比如，我們常提到的墜落型、滑動型和傾倒型，都屬于這種分類。它的特點表現為，十分規矩的結構面，塌方塊體呈現幾何形狀。

本項目鳳凰山隧道進口段洞口曾發生坍塌。左側壁導坑雨季施工開挖至17米時，洞室土體失穩，引起掌子面拱頂坍塌，坍塌范圍長約 2米，拱頂處高度約 2米；坍塌處洞頂覆土厚度約5米，巖性為土狀強風化，其中地表1米為墓穴填土。受施工期下雨影響，洞室土體處于飽水狀態，土體強度降低失穩引起坍塌。

風洞山隧道一圍巖裂隙帶，塌方段圍巖拱頂左側圍巖突變為砂土狀～碎塊狀強風化花崗巖為主（局部夾有球狀風化巖核），拱頂伴隨掉塊現象，隨后地下水突然呈淋雨-涌流狀發育，拱頂遇水發生塌方。

2.1.2 防治方法

很多比較松散與支離破碎的圍巖時常會產生隧道的塌方現象,通常意義上講，這種情況下,就要對圍巖在整體上進行加固穩定性與增大強度的處理工作。在施工中，我們可以用提升圍巖的全部范圍強度與自身穩定性的方法進行處理，比如施工過程中常見的超前長管棚和加固注漿等工程方法預先防止隧道塌方。這些措施都可以使圍巖的穩定工作與強度增強工作得以順利實現,從而使得隧道的塌方發生機率大幅度降低。面對大斷面隧道開挖時，務必要對那些軟弱圍巖的相關部分都采取逐步進行開挖的施工方式,這樣做的話，既能夠使得圍巖暴露的時間方面大大減少,而且在開挖以后,也能夠立刻地開展支護處理工作,使得隧道的圍巖在穩定性上大大地增加。

2.2 涌水與突水問題

2.2.1 成因分析：

涌水與突水的問題也是導致隧道施工時常見的地質災害的問題之一。涌水問題發生時，會攜帶著很多的碎屑，并和突水問題同時爆發在隧道節理裂隙的密集區域,而突水問題又經常地在巖溶的洞穴中與溶隙加以發育的相關地段以及含水層部分、隔水層部分的交界面處發生。

風洞山隧道地表水有兩條常年流水的山間溪流，山體中大多流水多匯集于這兩條溪流；K12+580～k13+550距洞頂約150米地面北側有一水庫。雨季勘察期間，進、出洞口附近測得地下水水位埋深均高于洞頂。隧道單洞最大涌水量 Qo約為14000-14100 m3/d，正常涌水量Qs為9200-9400 m3/d施工開挖及成洞后可能是該區域地下水原有徑流方式發生變化，通過斷層入滲隧道。隧道左洞開挖超前右洞較多，涌水在K12+580～k13+550以及各斷層帶多次發生涌水與突水現象。

2.2.2 防治方法

隧道防排水應該按照“防、排、截、堵“相結合的方式，從當地實際情況出發，集中整治，采用可靠的方法，細致處理，最終實現防水有效、排水可靠的目標。現在，政府對環保的重視程度越來越高，如果隧道出現很多涌水，那么想要保證地下水的日常循環，應該除了堵的對策之外，還應該減少污水的排放。因為該隧道涌水量比較充足，同時這片山區樹木茂盛，采用排水系統經常排泄的設計，會讓圍巖周圍受力結構出現不一樣程度的變化，比如，地面塌方、地面下陷等情形，進而對隧道結構穩定性帶來不好的影響，同時對生態大環境都有不利影響。比方說，水庫存水減少、河道干涸、植被枯萎等。所以應該采用堵塞為主，限量排放的方法，在涌水的地方采用水泥一水玻璃雙液注漿堵住漏洞，使用超前小導管把周邊巖石事先固定和封閉巖石縫隙，對早期支護達標以后的滲水點使用持續注漿和環狀排水盲管引導排水的方法，同時鋪排防水板材，把水引導到隧道縱向排水管，進而達到從根本上治理污水的目的。

雙槳注漿是運用水泥漿和水玻璃兩種溶液混合之后形成水泥膠，運用水泥膠凝結速率快、強度提升迅速的特征，在出現涌水的地方周邊注射水泥一水玻璃漿液以此封閉堵塞滲漏路線，實現堵漏的目標。在施工過程中，采用雙液漿方式堵水，應該認真查看流水的變化以及漿液形態，來方便及早調整雙液漿凝固的時刻以及初期強度。在施工階段中，還需要觀察支撐軸力狀況和監測形態的改變，來預防圍巖結構被注漿所破壞。

2.3 其他的地質災害問題

除了上述比較常見的隧道施工過程中的地質災害問題以外,在實際的施工過程中，包括巖爆、瓦斯等有害氣體和淤泥帶突泥問題等地質災害也偶有發生,同樣會對隧道的施工進度及從業人員的生命安全造成極大的威脅。

3 其他防治措施

（1）經過提前預報，及早監測到非正常狀態，用來掌握掌子面前面不良地質層的具體方位、產生的狀況和圍巖構造的整體性和包含水流的可能性，為精準確定施工方法、支護設計數據以及開挖斷層找到可靠依據，同時為防止突泥、隧道涌水等比較容易發生的災害事件及早提供數據，讓施工部門盡早做出充足的準備，保障工程安全，還能夠節省大筆資金。因此隧道提前預報對施工安全性、工程效率性、工程周期性和減免事故損害、節省資金等方面具有重要的意義。

（2）人類活動是引發地質災害的重要因子，所以為預防地質災害的發生一定要限制人類活動，工程進行中必須要嚴格遵照施工相關守則，規范化施工，嚴格把控人類活動并降低造成地質災害的概率。運用科學的方式施工，強化人類對災害的了解，采用科學的技術方法預防地質災害，建立完善的預防災害機制，以此達到降低人類活動引發地質災害的可能性。

4 結束語

隨著我國經濟的飛速發展，以及人民生活水平的顯著提高，對我國基礎設施的建設需求越來越多，公路隧道建設迎來了新高峰，由于隧道工程地質的復雜性,人們無法準確預測地質形態，對容易發生突發情況的地質段，隧道施工不應拘泥于常規做法還要采用其他特別的固定方法，比如說預加固等。針對具體施工，要嚴格控制注漿、縮短開挖、強化支護、盡早封閉、經常測量、控制下陷速度，最大程度的預防地質災害的出現，把它帶來的損失降到最低，保證施工的安全程度的質量。