隧道施工過程中工程災(zāi)害的防治與應(yīng)急措施

王銀軍

摘要：在隧道施工過程中，因受隧道施工之前缺乏對(duì)施工地區(qū)地質(zhì)的全面勘察或施工工藝出現(xiàn)問題等因素的影響，隧道施工過程中有時(shí)會(huì)發(fā)生塌方、巖爆等地質(zhì)災(zāi)害，而這不僅會(huì)導(dǎo)致隧道施工存在安全隱患，也會(huì)對(duì)隧道施工的質(zhì)量造成不利影響。

關(guān)鍵詞：隧道；施工；災(zāi)害

1 隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)

交通運(yùn)輸工程作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要構(gòu)成部分之一，這類工程的建設(shè)非常受重視。隧道作為一種交通運(yùn)輸工程，其的施工質(zhì)量也會(huì)影響交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展速度，進(jìn)而影響到國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的速度。在隧道施工過程中，地質(zhì)災(zāi)害是對(duì)隧道施工質(zhì)量造成影響的一個(gè)重要因素，而引發(fā)隧道施工出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)主要包括下述三個(gè)方面：第一，隧道施工缺乏科學(xué)的規(guī)劃，存在盲目施工現(xiàn)象，是導(dǎo)致隧道施工出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的一個(gè)根本原因，會(huì)對(duì)隧道施工的質(zhì)量造成較大的影響。第二，在隧道施工過程中，隧道施工地質(zhì)災(zāi)害與自然地質(zhì)災(zāi)害相比，前者的影響力更大、危害性也更高，對(duì)隧道施工造成的影響與自然地質(zhì)災(zāi)害相比也更為嚴(yán)重。第三，從災(zāi)害防治上來看，隧道施工地質(zhì)災(zāi)害與自然地質(zhì)災(zāi)害相比，前者能夠被預(yù)防和治理，但后者的預(yù)防效果不理想?；诖耍谒淼朗┕み^程中，為防治因多方面的因素而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，施工單位應(yīng)制定全面的地質(zhì)災(zāi)害防治措施，利用相應(yīng)的防治措施對(duì)隧道施工可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防治，以此保證隧道施工的質(zhì)量，并提高隧道施工的安全性。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，針對(duì)隧道工程的施工，施工單位應(yīng)重視并做好隧道施工地區(qū)的地質(zhì)勘察工作，針對(duì)隧道施工可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)制定多種防治方案，對(duì)隧道施工可能出現(xiàn)的重大地質(zhì)災(zāi)害的防治工程的可行性進(jìn)行深入研究，采用科學(xué)、適宜的施工方法，按照科學(xué)的施工流程，完成隧道施工工作，并對(duì)隧道施工的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，以此保障隧道施工的安全性，避免因地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生而影響到隧道施工的質(zhì)量，從而確保隧道施工的質(zhì)量能夠達(dá)到安全使用的標(biāo)準(zhǔn)。

2 隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的類型

2.1塌方問題

隧道施工的作業(yè)環(huán)境主要是在地下，在施工過程中，施工地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化是影響隧道施工的一個(gè)重要因素，不僅會(huì)影響到隧道施工的安全性，也會(huì)對(duì)隧道施工的質(zhì)量造成影響。在隧道施工過程中，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致巖層薄體區(qū)域出現(xiàn)褶曲，在這種情況下，若是在該區(qū)域進(jìn)行穿巖作業(yè)，很容易導(dǎo)致施工地區(qū)的地面出現(xiàn)不均勻沉降，嚴(yán)重情況下還有可能引發(fā)塌方問題，并對(duì)隧道施工人員的人身安全造成威脅。在隧道施工過程中，如果隧道施工涉及到在巖層破碎地帶或斷層地帶的施工，則在上述地帶進(jìn)行施工的時(shí)候，該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)因巖體內(nèi)地應(yīng)力的釋放而變得松散、不穩(wěn)定，再加上地質(zhì)結(jié)構(gòu)所承受壓力的逐漸變大，很容易導(dǎo)致在隧道開挖作業(yè)過程中出現(xiàn)塌方問題，以至于影響到隧道施工的安全性和施工質(zhì)量。一般情況下，在隧道施工涌水區(qū)域，塌方現(xiàn)象最常發(fā)生，而這不僅會(huì)提高隧道施工出現(xiàn)安全事故的幾率，也會(huì)對(duì)隧道施工的質(zhì)量造成不利影響。

2.2涌水問題

在隧道施工過程中，涌水是隧道施工比較常見的一種地質(zhì)災(zāi)害，也是發(fā)生幾率最高的地質(zhì)災(zāi)害問題，并且對(duì)隧道施工造成的影響也比較大。在隧道施工中，隧道施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或隧道在開鑿作業(yè)時(shí)被破壞等因素，是導(dǎo)致隧道施工出現(xiàn)涌水災(zāi)害的主要因素。在上述因素的影響和作用下，會(huì)導(dǎo)致地下水通過隧道涌出地面，而這不僅會(huì)對(duì)隧道施工的速度造成影響，也會(huì)影響到隧道施工的質(zhì)量。從涌水災(zāi)害的表現(xiàn)形式來看，在隧道施工過程中，巖層破碎地帶存在裂縫會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象，并導(dǎo)致巖溶裂縫水與管道水涌出，進(jìn)而對(duì)隧道施工造成較為嚴(yán)重的影響。

3隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

3.1塌方災(zāi)害的防治

若隧道塌方事故出現(xiàn)，施工人員應(yīng)在第一時(shí)間撤離施工現(xiàn)場(chǎng)。負(fù)責(zé)人員及時(shí)調(diào)查塌方的原因，并制定合理有效的應(yīng)急處置方案。

1）處理塌方應(yīng)先加固未塌地段，防止繼續(xù)發(fā)展。對(duì)于開洞高度較低，延伸長(zhǎng)度較短的隧道項(xiàng)目，首先應(yīng)對(duì)洞體兩端進(jìn)行加固處理，采取錨噴聯(lián)合支護(hù)對(duì)側(cè)面和頂部巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，穩(wěn)固巖層支架后清理殘?jiān)?，拆除臨時(shí)支架。對(duì)于開洞高度高，而塌渣數(shù)量較大的隧道項(xiàng)目，塌渣全部封堵洞口時(shí)應(yīng)及時(shí)采取支護(hù)，并探測(cè)塌穴的位置和規(guī)模，采取注漿加固方法封堵渣體，待結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后再按照先上后下的順序清理渣體，盡快完成洞體的襯砌。當(dāng)隧道施工地質(zhì)結(jié)構(gòu)不良，導(dǎo)致塌方出現(xiàn)冒頂時(shí)，應(yīng)在陷穴口周圍及時(shí)打設(shè)地表錨桿，并采取鋼架支撐等進(jìn)行加固。當(dāng)洞口塌方延伸到地表層，應(yīng)采取暗洞明作的策略，避免塌方進(jìn)一步擴(kuò)大。

2）在處理塌方事故時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地下水的防排工作。引截地下水防止對(duì)塌方區(qū)域造成侵蝕，避免出現(xiàn)二次塌方。

a.巖層地表下沉或出現(xiàn)裂縫，應(yīng)采用不透水土壤夯實(shí)結(jié)構(gòu)，并防止地下水滲入塌方區(qū)域。

b.塌方體存在地下水活動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)引流地下水。

c.塌方通頂時(shí)，塌方區(qū)域回調(diào)高度要高于地表，并用不透水黏土封堵回填口，四周開發(fā)排水通道，用防水布遮蓋陷穴口。

3）塌方出現(xiàn)后必須增加檢測(cè)強(qiáng)度，增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整施工方案。

4）根據(jù)塌方地段規(guī)模和地質(zhì)特點(diǎn)加強(qiáng)襯砌。塌方規(guī)模較小，可以用干砌片石及時(shí)封堵塌穴，如果塌方區(qū)域較大，則必須在回填一定量干砌片石后，用鋼支撐加固周圍巖層。對(duì)于特大塌方事故，應(yīng)開展專項(xiàng)應(yīng)急處置方案。

3.2涌水災(zāi)害的防治

涌水地段是施工過程經(jīng)常要處理的問題。斷層地帶經(jīng)常會(huì)造成涌水，洞頂巖層厚度太小，裂隙擴(kuò)張，降雨時(shí)水分滲漏也會(huì)造成涌水。我們一般采用的方法是超前鉆孔排水、超前小導(dǎo)管預(yù)注漿堵水和輔助坑道排水。超前對(duì)于圍巖堵水處理，要根據(jù)地質(zhì)和水文條件做好方案再施工。圍漿注漿堵水是灌注漿液至圍巖區(qū)富水區(qū)域，封堵地層滲水裂隙，減少圍巖滲水。注漿液通常包括水泥漿液、水泥-水玻璃漿液以及化學(xué)漿液，注漿時(shí)候通過從地表鉆孔或者徑向、超前向方式進(jìn)行。各漿液的材料特點(diǎn)也有差異，水泥漿液優(yōu)點(diǎn)是結(jié)石強(qiáng)度高，配置容易，材料豐富，成本低廉，缺點(diǎn)是顆粒粗，易沉淀，不穩(wěn)定。水泥-水玻璃漿液來源豐富，結(jié)石率高，無毒，易配置，可靠?？梢酝ㄟ^改變水泥和水玻璃的配合比，調(diào)節(jié)擴(kuò)散范圍。化學(xué)漿粘度低，凝膠時(shí)間可控制，穩(wěn)定性好，抗?jié)B性強(qiáng)，結(jié)石率高，但是有點(diǎn)毒性。巖石裂縫、漿液粘度、凝結(jié)的時(shí)間、注漿的速度和壓力等等，會(huì)影響漿液擴(kuò)散半徑。擴(kuò)散半徑與壓漿壓力和壓入時(shí)間成正比，與漿液粘度成反比。注漿過程還要注意涌水壓力，裂縫大小和粗糙度及漿液性質(zhì)和濃度對(duì)注漿的壓力大小的影響。修建隧道的時(shí)候，要注意減少地下水滲流帶的泥沙，因?yàn)?/p>

這些會(huì)使得圍巖粘聚力下降，加大襯砌的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，大量的泥沙會(huì)堵塞排水管道，造成隧道滲流。采用圍巖注漿好處是能夠封堵滲水通道，形成隔水保護(hù)效果，固化的漿液使得圍巖力學(xué)性質(zhì)改善，減輕隧道結(jié)果外水壓力。此外的涌水集中大范圍的地方，可采用開縫的摩擦錨桿排水后噴錨。也可以使用排水管和匯水孔后，噴射混凝土進(jìn)行防水。

4 結(jié)語

隧道施工中出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害是影響隧道施工質(zhì)量和效率的主要因素，也是制約交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展的重要因素?；诖耍槍?duì)隧道施工過程中較常出現(xiàn)的塌方、涌水等地質(zhì)災(zāi)害，施工單位可采用適宜的防治措施對(duì)其進(jìn)行處理，以此保證隧道施工的順利實(shí)施，據(jù)此提升隧道施工的質(zhì)量，進(jìn)而為安全使用隧道奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張彥.長(zhǎng)大隧道施工地質(zhì)災(zāi)害及其控制技術(shù)[D].昆明理工大學(xué)，2005.

[2]劉剛鋒.公路隧道施工不良地質(zhì)災(zāi)害對(duì)策研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2010.

[3]王遠(yuǎn)波.隧道施工地質(zhì)災(zāi)害分析與防治措施分析[J].門窗，2013，07：355-356.