試述公路隧道施工中不良地質判斷與處理技術

鄭周紅

摘? ? 要：對于公路隧道施工而言，穿越不良地質地段是重難點之一，一旦判斷處理不當極易引發變形、塌方、涌水涌泥等地質災害，不僅影響施工作業的順利開展，而且威脅到作業人員的人身安全。對此，必須對隧道地質情況有一個全面的了解，及時發現異常情況，明確掌子面前方不良地質體的位置、產狀，合理選用施工技術與相關輔助措施，做好不良地質地段的處理工作，實現預期施工目標。

關鍵詞：公路隧道;不良地質地段;危害;處理措施

1? 公路隧道施工中的不良地質及其危害

不良地質是公路隧道施工面臨的關鍵問題之一，主要是由各種地質作用與人類活動所致，包括斷層破碎帶、不穩定邊坡、巖溶、地震區、高地應力等。隧道工程建設中，若是地質判釋不到位，則在不良地質條件地段極易出現施工災害，如穿越裂隙發育圍巖、斷層破碎帶，易引發隧道塌方;穿越巖溶地段，易出現突水、涌水、巖溶塌陷等災害;穿越大埋深高地應力地段，易導致巖爆、大變形等災害。上述災害的出現，均會阻礙隧道施工的順利進行，甚至會引發人員傷亡、工程失敗等問題，后果不堪設想。基于此，公路隧道施工中必須認識到不良地質和地質災害預防、處理的重要性，根據相關理論研究成果與施工經驗對不良地質情況進行預判，并據此合理選擇相應的預防與處理技術，切實保證隧道施工安全。

2? 公路隧道施工中典型不良地質判斷與處理措施

2.1? 不良地質地段綜合處理方案

公路隧道施工中，一旦遭遇不良地質地段，且無任何預防、處理措施，極易引發嚴重的安全事故，要順利通過此類地段，降低施工風險，必須做好綜合處理工作：（1）落實地質勘測工作，查明隧道所處范圍內的地形、地質狀況以及水文條件，明確不良地質情況;（2）采用超前地質預報系統開展超前地質預測，結合地質勘測資料等對掌子面前方地質情況進行綜合分析、判斷;（3）根據超前地質預測結果，合理選擇開挖、支護技術，安全穿越不良地質地段;（4）開挖中實施監控量測，根據量測結果指導后續施工。

2.2? 典型不良地質判斷

2.2.1? 斷層地質

隧道修建過程中，地質災害的發生往往均有斷層的“參與”，因此在施工中必須要對掌子面前方潛伏的斷層及其破碎帶進行準確預報與評價，主要探測技術有淺層地震勘探、電法勘探、地質雷達、井間層析成像等。

2.2.2? 巖溶地質

隧道中巖溶地質較為常見，包括多種類型，如洞穴型、裂隙型、管道型、大型巖溶等。應根據既有資料制定預報方案，各級別地段選擇不同預報手段，包括長距離、中長距離以及短距離預報，并對各種信息進行整理，最終提出預報結論以及工程措施的建議。

2.2.3? 偏壓地形

偏壓指的是隧道左右兩側承受的荷載不同、結構內力不對稱。影響隧道偏壓的因素較多，包括地質、地形以及人為施工等，這對判斷隧道是否偏壓以及偏壓的大小造成了阻礙。（1）普通地質條件下（無大地應力、特殊巖類），隧道外側到地表垂直距離t值要不能大于表1數值，這樣就能夠視為地形偏壓隧道。（2）現場測量的支護結構不同位置承受的荷載，其所受的壓力明顯不對稱則為偏壓隧道。（3）計算偏壓率P值，即：取高程相同、水平相對距離為D的一系列節點，計算埋深較大節點與埋深較小節點的豎向應力比值，具體偏壓分級為：P≤1.2，輕微偏壓;1.22.0嚴重偏壓。

2.2.4? 涌水災害

涌水災害主要是隧道開挖破壞了含水結構所致。提前做好涌水量預測工作十分關鍵，應根據隧道所在地區水文地質條件、開挖施工方法，選擇涌水量預測計算方法，包括確定性數學模型方法和隨機性數學模型方法。前者有比擬法、徑流模數法、解析法、水均衡法、數值方法等;后者有“黑箱”理論、灰色系統理論、時間序列分析、頻譜分析法等。

2.2.5? 塌方災害

隧道塌方災害，從根本上來看主要是對圍巖穩定性、噴錨支護結構作用原理認識不到位所致。為保證施工安全，必須及時發現塌方征兆，根據不同情況合理選擇開挖支護方法與塌方處治措施。常用的預測方法有觀測法、簡易預測法、微地震學測量法、聲學測量法等。

2.3? 典型不良地質處理措施

2.3.1? 斷層地質的處治措施

斷層地質地段施工，需做到“短進尺、弱爆破、強支護、緊封閉、勤量測”，合理選用施工方法，各工序協調統一、快速通過。（：1）采用快速開挖方法：為加快開挖施工速度，軟弱圍巖及斷層破碎帶施工宜采用預留核心土開挖三臺階分部開挖法或CD法施工，對于部分無法采用此技術的地段，也應根據實際斷層情況，選用半斷面微臺階、上下斷面順序開挖法以及微震爆破技術等。（2）合理選用支護方式：包括噴錨網聯合支護、鋼架支護以及超前支護（常用的有超前管棚和小導管注漿）等。

2.3.2? 巖溶地質的處治措施

巖溶地質地段處理需做到“以疏為主、堵排結合、因地制宜、綜合治理”，不同情況需采取針對性的處治措施：（1）無充填/半充填小型溶洞：隧道拱部、邊墻溶洞，宜采用C25噴射混凝土回填;隧道基底溶洞，宜采用C25混凝土回填密實。（2）充填型小型溶洞：隧道拱部、邊墻溶洞，若是填充物已滑落，需將其清除干凈后采用C25混凝土回填密實;若是未滑落，則需采用錨噴防護;隧道基底溶洞，需將填充物清除，采用混凝土回填密實。（3）隱伏型溶洞：采用地質雷達等進行巖溶檢查，檢查出的隧道開挖輪廓線外的5m范圍內有隱伏型溶洞存在時，則采取局部注漿回填措施。（4）大型干溶洞：拱部、邊墻溶洞采取回填處理方法;基底溶洞需根據不同發育特點選擇針對性的處理方案，包括“托梁+板跨”方案、鋼管群樁加固方案、樁基托梁方案、充填方案、梁跨方案、跨拱方案等。

2.3.3? 偏壓地形的處治措施

應嚴格根據前期調查情況制定處理方案，可以采用短臺階法預留核心土開挖，做好支護工作，解決偏壓問題。

2.3.4? 涌水災害的處治措施

涌水災害處理方法的選擇，需對綜圍巖條件、涌水量、埋深等因素合考慮，以排水法和止水法結合應用為宜，即為涌水處理方法分類情況。排水法可降低地下水位、減輕工作面涌水壓力，費用低、工期短，主要包括導坑排水、鉆孔排水、井點排水、深井排水等。止水法用于封堵裂隙、隔離水源、改善施工條件。注漿止水適用于高水壓地段、含水斷層破碎帶;凍結法止水適用于復雜含水地層尤其是深厚沖積層;氣壓法止水適用于軟弱層，主要與盾構法一起使用。

2.3.5? 塌方災害處治措施

（1）小塌方處理：①穩固塌方體兩端洞身，迅速噴射混凝土封閉塌穴頂部、側部，完成清渣工作;②在保證安全的同時，在塌渣上對臨時支架架設，使頂部穩定并清渣，完成混凝土襯砌后方可將拆除支架。（2）大塌方處理：大塌方的處理方法眾多，包括護拱法、鋼纖維噴錨支護、大管棚支護、地表鉆孔注漿技術、小導坑處理技術、超前小管棚處治技術、插筋排架法處治技術、混凝土倒灌法處理技術等。具體根據隧道實際情況合理選擇。（3）塌方發生時水的處理：塌方通常會與地下水的活動相關聯，治塌先治水，具體措施為：地表沉陷、裂縫，均以不透水土壤夯填，開挖截水溝，避免地表水滲入塌方體;塌方通頂時，在陷穴口地表四周實施挖溝排水。

3? 結語

綜上所述，基于我國各地區公路的高速發展，隧道修建數量持續增加，不良地質段施工問題日漸突出。本文從隧道不良地質的判斷與治理兩方面入手，著重分析了幾種典型不良地質的處理，通過預防和治理措施的綜合應用，切實保證了隧道工程的圓滿完成。

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