公路隧道施工中的地質災害及應對措施

向剛強

摘 要：對于公路隧道來說，在施工過程中圍巖地質情況較為復雜，難免會遇到滑坡、泥石流、巖溶、斷層等地質災害。本文對公路隧道施工過程中經常遇到的地質災害進行分析，并提出相應的解決策略。

關鍵詞：隧道施工；地質災害；應對措施

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0095-02

如今，我國的公路還在不斷發展建設，為我國的發展奠定了堅實的基礎。但是在隧道施工過程中，圍巖地質情況較為復雜且變化多端，各種不良地質對工程質量帶來嚴重影響。因此對于不良地質隧道的施工還應合理設計，以提高施工質量，保證施工進度和施工安全。

1 巖爆地質災害

1.1 特點

受高地應力影響，在對地下工程洞室開挖時會因開挖卸荷使影響其周圍的脆性圍巖，從而產生強烈的應力分異作用，圍巖內儲存的彈性應變能被釋放出來，同時產生爆裂松脫、彈射甚至拋擲等地質破壞，屬于動力失穩現象，對工作人員和機械設備造成嚴重威脅，此外還會拖延工期。由此可見，巖爆對隧道施工具有重要影響，在施工過程中有必要做好巖爆的檢測工作，對極可能發生巖爆的區段做好防范措施。

1.2 應對措施

要想防治巖爆，首先需要了解巖爆的發生原理，對圍巖巖體進行加固，對圍巖的應力條件進行改善。通常情況下，應對巖爆可以通過以下兩方面進行：一方面，對圍巖巖體進行加固處理，包括已經開挖的圍巖巖體和開挖前方的圍巖巖體。選用的加固方式可采用錨桿錨噴加固、鋼纖維噴混凝土加固以及鋼支撐加固等常用的加固策略[1]。另一方面，即對圍巖的應力條件進行改善。選擇合理的隧道位置，使圍巖主應力方向和隧道軸線盡量處于平行狀態；保證隧道洞型的合理性；進行巖體軟化時采用合理的軟化方式，常用的方式有分層開挖、高壓注水和鉆孔泄壓等。另外，在施工過程中還應出具相應的安全防護措施，例如防護網、防護罩等，為施工人員以及設備的安全提供保障。

2 斷層地質災害

2.1 特點

在公路隧道施工建設中，斷層是一種常見的地質災害。隧道處于施工狀態時，地殼巖層由于受到外部壓力會產生裂痕，并沿著隧道破裂面發生相對移動。在地下暗河和溶洞的地質環境中普遍存在斷層現象，常常會引起塌方和涌水等地質災害。在公路隧道施工過程中應注意斷層地質災害的發生具有突發性，不同于其它地質災害具有漸進性，所以這種地質災害很難及時預測。此外，伴隨著斷層的發生很有可能引發其他地質災害，如果斷層地質災害缺乏精準的預測，將會給公路隧道施工帶來嚴重威脅。

2.2 應對措施

由于斷層地質災害具有突發性和低預測性的特點，當前缺乏行之有效的解決措施，只有從提升斷層地質災害的預測確定入手，將斷層對施工安全和進度產生的影響降到最低。有相關研究人員結合斷層預測理論，提出了LZG斷層預測公式應用于公路隧道斷層的預測中，在三帶或四帶中融入了格爾比爾理論定義的斷層節理，結合各節理帶的帶寬，分析斷層的位置，預測斷層的規模。斷層的應對策略主要還是盡量避開施工中的斷層活躍地帶，或者對路塹進行深挖，將其對斷層的影響降到最低。

3 滑坡、崩塌、泥石流等地質災害

3.1 特點

滑坡、崩塌和泥石流等地質災害的發生主要是受地殼重力結構變化而引發的地質問題，有可能是受地殼變動的自然力影響而產生的，也有可能是在人工開采的過程中引發山基松動而形成的。滑坡指的是河流沖刷、降雨、地震以及人工切坡等對山坡造成破壞，導致山坡的土層、巖層順山體向下滑動，形成滑坡現象[2]。這種地質災害具有瞬時性，產生的破壞性較強。對隧道公路施工來說，一旦遇到滑坡、崩塌和泥石流等地質災害將會直接影響隧道質量，降低隧道的穩定性。

3.2 應對措施

如果是坡殘積土在基巖頂面滑動的滑坡現象，發生滑坡后基巖處于暴露狀態，并且相對穩定，不太可能會進一步發展擴大，邊坡較低，則可采取路塹方案。利用抗滑樁和擋護結合的方式進行整治，對于地表水的攔截和地下水的排出則可設置天溝和滲溝。如果滑坡是在開挖的臨空坡腳發生的，滑面與開挖深度成正比，這就表明巖性太軟，不適合深入挖掘，可采用隧道和明洞通過。如果是由于開挖不平衡、雨水下滲導致的滑坡，這種滑坡屬于順層推移式滑坡，可在滑體上部進行清方減載，實施回填反壓，增加滑體下部的抗滑能力。如果滑坡發生在洞口，則可進行增長明洞，并且對于明洞和暗洞的銜接點進行襯砌加強處理，在洞頂設置縱向截水溝，可對地表水起到攔截作用。水體作用是引發滑坡的主要因素，因此對滑坡體周圍的排水系統還應加強完善。

4 巖溶地質災害

4.1 特點

我國的巖溶地質分布較為廣泛，種類繁多，幾乎涵蓋了全部的巖溶地質類型。在公路隧道的施工當中，一旦遇到巖溶地質，極容易引發地質災害，比如涌水和突泥。與此同時，在隧道進行開挖時，巖溶地質會發生形變現象，引發隧道落石，甚至塌方，嚴重危害到施工人員的生命安全。

4.2 應對措施

對于應對巖溶地質災害的策略有很多，具體還應根據溶洞的位置和大小進行選擇。通常情況下，具有以下三種應對策略：首先，回填處理法[3]。此類處理方式被主要應用在溶洞較小的環境下，適用于開挖范圍以外或者隧道拱腰上的溶洞；其次，跨越式處理法。此種方法主要適用于隧道下部或者基礎部位的大型溶洞，在運用跨越式處理法時應符合溶洞的實際需求，保證其結構的穩定性；最后，無填充物處理法。所謂無填充物指的是溶洞內部不存在填充物，此種分方式在隧道拱腰位置以上的大斷面溶洞中更為適用。

5 膨脹性圍巖地質災害

5.1 特點

膨脹性圍巖的特點在于濕漲干縮、往復變形，并且具有潛在應力。對土質干燥、易膨脹的巖層來說，其巖質過硬、易開裂，表面存在水平或垂直的開裂縫隙，在被水浸潤后，裂開的縫隙會回縮，甚至閉合，影響巖層的強度。軟質膨脹性圍巖受褶皺作用影響從而產生破碎帶，在隧道進入開挖工程后也會受風化和吸水影響，體積發生膨脹，產生對隧道支撐和襯砌產生膨脹壓力。所以，在這種圍巖施工的過程中經常會遇到圍巖初期變形大，發展過于快速等問題，從而導致圍巖的壓力過大。通常會引發圍巖普通開裂、坑道下沉、圍巖膨脹坍塌、襯砌變形等各種不良災害。

5.2 應對措施

首先，對圍巖壓力和流變加強監測。隧道開挖在膨脹的底層中進行時，在開挖前了解其特征和規模，借鑒類似的工程案例，嚴格按照文件設計的要求進行實施。在開展施工環節時，還應加強對圍巖壓力和流變情況做好調查和量測工作，掌握其變化規律。同時還需對地下水的分布規律和范圍進行相應了解，控制水對隧道的影響，便于根據圍巖動態采用合理的施工方案。其次，保證施工方法的合理性。對于膨脹底層的隧道開挖，應進行短臺階開挖或者中央導坑開挖，但應控制開挖部分，不宜過多。初期支護進度應緊跟，對圍巖起到一定約束作用，比如實施錨噴構筑法或者鋼拱架式隔柵聯合支護法；如果膨脹的壓力過大，應在隧道底部設置錨桿，或者在隧道頂部設置斜向的超前錨桿，形成閉合環。注意按照隧道設計規范設定斜向錨桿的外協角度、桿長、間距和范圍。在開挖時，盡量將對圍巖的干擾降到最低，同時避免被水浸潤，對此可采用無爆破掘進法。此外，還應注意控制圍巖的暴露時間，盡早襯砌，將圍巖的膨脹變形概率降到最低。膨脹土地段的隧道開挖，不但需要在開挖后及時噴射混凝土，還需要及時支護。灌注拱圈后，應在拱腳部位設置具有一定強度的支撐，防止兩側圍巖向內擠壓導致其發生形變。

6 結語

公路建設直接影響到我國的發展，而隧道工程是公路建設的重要環節，受地質環境影響，在施工過程中遇到的地質災害數不勝數。要想避免或改善此類問題，就應結合實際施工情況，找到施工過程中影響地質的因素，從源頭上進行控制，促使隧道施工安全、穩定的運行。

參考文獻

[1]李俊冬，朱樹方.公路隧道施工中的地質災害及應對措施[J].華東科技：學術版，2017，（2）：117.

[2]陳家功，梁強.公路隧道施工中的地質災害及相應措施的分析[J].水能經濟，2016，（7）：312.

[3]趙俊華.淺談公路隧道施工過程中的不良地質災害和應對策略[J].山西交通科技，2015，（5）：25-27.