隧道工程地质灾害分析及防治措施

关键词：隧道工程；地质灾害；防治；对策

隧道工程施工质量直接影响公路、铁路等工程整体质量，对后续运营安全产生直接的影响。在进行隧道工程施工过程中，应对其质量进行严格的控制，严防地质灾害的发生，确保人民生命财产安全以及国家社会经济发展。目前，我国隧道工程施工过程中，常见的地质灾害主要呈现以下方面的特点：第一，隧道工程规划不合理。与其他工程相比，地质条件对隧道工程施工产生影响较大。目前我国很多隧道工程施工前缺乏科学合理的规划，盲目进行施工。前期勘察工作不够全面，给后续施工带来较大的隐患，严重影响隧道工程施工质量。第二，与自然灾害相比，地质灾害对隧道工程危险性更大，影响力更高。第三，从防止的角度出发，与自然灾害相比，地质灾害能够提前预防与治理，而地质灾害预防和治理的效果并不明显。基于以上地质灾害在隧道工程中呈现的特点，为有效防治隧道工程中地质灾害对工程施工质量及安全的影响，施工单位应该根据具体的地质灾害类型制定详细的防止措施，从项目实际出发，制定具有针对性的措施对地质灾害采取专项防治，从而提高隧道工程施工安全。施工单位应对项目所在位置的地质进行详细的勘察，根据勘察报告有针对性地制定地质灾害防治方案，同时对多种方案进行对比，对制定的方案进行可行性的研究。组织相应的专家团队对防治方案进行讨论。选用科学合理的施工方案，根据相应的施工工序、施工流程完成隧道工程施工。施工过程中应对施工各个环节采取精确的检测，确保隧道工程施工的顺利推进，降低地质灾害对隧道工程施工质量的影响。

岩爆、涌水、塌方是目前我国隧道工程施工中常见的地质灾害。在隧道工程施工过程中这三类地质灾害会对工程进度、安全、质量、成本都产生重大的影响，一旦发生将直接影响建设项目顺利推进，对后续项目运营也存在较大的影响。隧道工程施工前，施工单位需要根据这三类常见的地质灾害进行全面分析，根据项目实际情况制定相应防治措施。

2.1岩爆问题

岩爆，也称冲击地压，是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。隧道工程施工过程中因围岩破坏引起岩爆是隧道工程中常见的地质灾害之一。施工单位因施工技术水平、地质条件等因素引起围岩整体或者局部变形，从而引起岩爆。岩爆问题直接影响隧道工程施工安全与施工质量，还会增加施工工期，提高工程成本。岩爆的主要原因是工程围岩所在的地质结构层特性较为特殊，地应力集中在围岩中，隧道工程开挖过程中围岩内原有的平衡受到破坏。在应力应变的作用下，引起岩爆问题。岩爆分为劈裂、弹射、片帮三种类型，隧道工程施工过程中出现岩爆如果未能及时处理，有可能将引起地震灾害，直接影响人们的生命财产安全。岩爆具有弹射性、时间延续性与集中性、部位集中性、突发性等特点。岩爆发生前并无明显的迹象，很多情况下施工人员认为不会出现石块掉落的部位，突然发生石块滑落，出现爆裂响声。岩爆一般情况下大多发生在新开挖面附件，大多集中在拱腰或者拱部位置。同时，大部分岩爆发生在岩层爆破后24小时内，持续1～2个月，部分岩爆可能持续1年以上。在岩爆发生的过程中，部分围岩被弹射出较远的距离，且成不规则的片状，严重破坏施工工作面，对施工机械造成破坏，严重威胁施工人员生命。岩爆问题是目前全球岩石力学以及岩石地下工程领域重点亟需攻克的问题之一。

2.2涌水问题

涌水是指围岩空隙中的地表水水源、地下水（岩溶水水源、裂隙水水源、孔隙水水源），因压力作用使其涌出。涌水是目前我国隧道工程施工中常见的地质灾害之一，同时也是隧道工程施工过程中发生概率最高的地质灾害，对我国隧道工程施工造成较大的影响。例如，我国京广铁路大瑶山隧道，工程建设过程中遇到了大规模的喀斯特发育地段以及大断层破碎地带，使得隧道掘进过程中出现大量的含泥沙的涌水，同时因涌水携带大量的泥沙，导致岩体发生塌方，给工程项目顺利推进带来了较大的困难。根据涌水状态的不同，隧道涌水分为股状涌水、帘幕式涌水、线状涌水（线流）、渗水、干燥五类。涌水对隧道工程产生多方面的影响，如地下水向隧道宣泄、大量携带泥沙的地表水，使得地表水位迅速下降；在冲蚀、真空吸蚀、自重应力的作用下，造成地面裂缝、地面陷穴或地面塌陷，这一现象会导致地面裂缝、地面陷穴或地面塌陷。隧道开挖揭开了与地表溶洞相通的隐伏溶洞和地表水和地下水相通的断层，使地表水渗涌入隧道切断了水源，降低了利用水的水位，这一现象会导致地表水干枯严重，影响生活、生产，使得滨海地带海水侵入隧道。还有，地下水通过流砂层或胶结层的长石砂岩、断层破碎带、充填泥化黏土的大溶洞等时携带大量泥沙向隧道宣泄，造成淤积，这一现象会导致隧道被泥沙淤积或被泥石流淹没。

2.3塌方问题

塌方是隧道工程施工过程中较为常见的地质灾害之一，塌方事故的发生给隧道工程施工带来较大的困难，不仅延误工期，还需要增加大量的成本。隧道开挖过程中，引起塌方的因素主要有自然因素（包括地下水变化、受力状态、地质状态等）以及人为因素（包括不当的施工作业方法、不合适的设计等）。不良地质及水文地质条件，其原因体现：（1）薄层岩体的小曲褶、错动发育地段或隧道穿过断层及其破碎带；在泥质充填物过多地段或软弱结构面发育；通过各种堆积体。（2）水是造成塌方的重要原因之一。（3）隧道穿越地层覆盖过薄地段。隧道设计考虑不周，其原因体现：（1）缺乏详细的地质及水文地质资料，引起施工指导或施工方案的失误；（2）隧道选定位置时，地质调查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能坍方的因素，没有绕开可以绕避的不良地质地段。施工方法和措施不当，其原因体现：（1）对危石检查不重视、不及时，处理危石措施不当，引起岩层坍塌。（2）围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌。（3）新奥法施工的隧道，没有按规定进行量测，或信息反馈不及时，决策失误、措施不力。（4）喷锚支护不及时，喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。（5）地质条件发生变化，没有及时改变施工方法。（6）施工方法与地质条件不相适应。（7）工序间距安排不当。（8）地层暴露过久，引起围岩松动、风化、导致塌方。（9）施工支护不及时，支撑架立不合要求。（10）抽换不当“先拆后支”。

3.1岩爆灾害防治措施

岩爆的基本处理原则是“先防后治”。事先采取有效的防治岩爆的措施，能够有效降低发生的概率，降低岩爆带来的危害。对重点部位加强管理，先进行预处理再进行施工，从而保证隧道工程的顺利推进。目前，我国项目上常用的预防岩爆措施如下：（1）施工前释放部分能量措施，例如打应力释放孔、超前小导坑掘进法、超前钻孔预爆法、松动爆破法等措施，能够有效将原有的应力进行释放。（2）加强人工及机械找顶。（3）开挖爆破后，采用高压水对围岩进行软化处理，从而降低岩爆的强度。（4）利用光面爆破，避免应力集中，对爆破药量进行严格的控制，从而降低其对围岩稳定性的影响。

3.2涌水灾害防治措施

隧道施工过程中涌水问题的防治主要遵循“预防为主、疏堵结合、注重保护环境”的原则，防治过程中主要采用井点降水、坑道排水、超前专控排水、开挖后补注浆堵水、超前围岩预注浆堵水等措施。其中井点降水和超前钻孔排水是最为常用的两种方式。施工人员应在隧道工程施工前对现场的暗河、溶洞、岩层淤泥情况进行详细的勘察，全面掌握，并制定科学的方式进行处理。施工人员应该根据施工现场情况，采取合理的堵水或者排水措施防治涌水。同时，需要对隧道进行动态监测，监测隧道涌水情况，建立健全预警机制，对重点部位进行防范。

3.3塌方灾害防治措施

塌方是隧道工程施工过程中较为常见的灾害。对塌方灾害预防而言，施工人员需要在施工前，对施工区域地质特性、地质结构等方面进行详细的勘察，收集有关方面的数据资料。根据隧道施工区域的地质资料进行施工方案的制定，判断隧道掘进过程中容易塌方的部位，同时制定相应的预防措施以及应急预案，降低塌方事故发生概率，保证隧道工程施工的顺利进行。另外，在掘进过程中根据现场实际情况合理选用锚杆支护或导管注浆技术，对隧道围岩进行加固处理，从而提高围岩稳定性。

隧道工程施工过程中，发生地质灾害会直接影响整个工程建设项目质量、进度、安全、成本等。在进行隧道施工前，需要全面了解项目可能存在的地质灾害风险，对现场进行详细的地质勘察，在此基础上制定全面的预防措施，防治隧道工程施工过程中地质灾害的发生，确保项目的顺利推进。