隧道施工地質(zhì)災(zāi)害分析與防治

林泗益

（廈門中平工程監(jiān)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?？傮w施工采用掘進(鉆爆法開挖、人工配合側(cè)翻短臂挖掘機出渣、無軌運輸出碴)、初期支護(鋼拱架、導(dǎo)管注漿、錨桿、噴砼)、襯砌(拌、運、灌、振搗)三條機械化作業(yè)線。針對隧道施工的主要特點，施工的指導(dǎo)思想是：嚴格按照設(shè)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(wěn)妥前進，不留隱患，確保安全、確保質(zhì)量，保證工期。本項目施工中地質(zhì)災(zāi)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(zhì)災(zāi)害基本未發(fā)生。

2 隧道施工地質(zhì)災(zāi)害分析與防治

2.1 塌方問題

2.1.1 成因分析：

（1）呈現(xiàn)土形狀的圍巖或者極其容易破裂的圍巖的結(jié)構(gòu)之質(zhì)地都是松散型的，其中，Ⅴ、Ⅳ級是引發(fā)地質(zhì)災(zāi)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(xiàn)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(xiàn)突泥、涌泥等情形。

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

（3）結(jié)構(gòu)面與隧道開挖面相結(jié)合的圍巖，結(jié)構(gòu)上十分不利，是容易出現(xiàn)滑塌情形的巖體，這些巖石塊體結(jié)構(gòu)上十分不穩(wěn)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(xiàn)為，十分規(guī)矩的結(jié)構(gòu)面，塌方塊體呈現(xiàn)幾何形狀。

本項目鳳凰山隧道進口段洞口曾發(fā)生坍塌。左側(cè)壁導(dǎo)坑雨季施工開挖至17米時，洞室土體失穩(wěn)，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(fēng)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(tài)，土體強度降低失穩(wěn)引起坍塌。

風(fēng)洞山隧道一圍巖裂隙帶，塌方段圍巖拱頂左側(cè)圍巖突變?yōu)樯巴翣睢閴K狀強風(fēng)化花崗巖為主（局部夾有球狀風(fēng)化巖核），拱頂伴隨掉塊現(xiàn)象，隨后地下水突然呈淋雨-涌流狀發(fā)育，拱頂遇水發(fā)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(chǎn)生隧道的塌方現(xiàn)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(wěn)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(wěn)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(yù)先防止隧道塌方。這些措施都可以使圍巖的穩(wěn)定工作與強度增強工作得以順利實現(xiàn),從而使得隧道的塌方發(fā)生機率大幅度降低。面對大斷面隧道開挖時，務(wù)必要對那些軟弱圍巖的相關(guān)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(wěn)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(dǎo)致隧道施工時常見的地質(zhì)災(zāi)害的問題之一。涌水問題發(fā)生時，會攜帶著很多的碎屑，并和突水問題同時爆發(fā)在隧道節(jié)理裂隙的密集區(qū)域,而突水問題又經(jīng)常地在巖溶的洞穴中與溶隙加以發(fā)育的相關(guān)地段以及含水層部分、隔水層部分的交界面處發(fā)生。

風(fēng)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(cè)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(qū)域地下水原有徑流方式發(fā)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(fā)生涌水與突水現(xiàn)象。

2.2.2 防治方法

隧道防排水應(yīng)該按照“防、排、截、堵“相結(jié)合的方式，從當(dāng)?shù)貙嶋H情況出發(fā)，集中整治，采用可靠的方法，細致處理，最終實現(xiàn)防水有效、排水可靠的目標(biāo)?，F(xiàn)在，政府對環(huán)保的重視程度越來越高，如果隧道出現(xiàn)很多涌水，那么想要保證地下水的日常循環(huán)，應(yīng)該除了堵的對策之外，還應(yīng)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(qū)樹木茂盛，采用排水系統(tǒng)經(jīng)常排泄的設(shè)計，會讓圍巖周圍受力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來不好的影響，同時對生態(tài)大環(huán)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(yīng)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(dǎo)管把周邊巖石事先固定和封閉巖石縫隙，對早期支護達標(biāo)以后的滲水點使用持續(xù)注漿和環(huán)狀排水盲管引導(dǎo)排水的方法，同時鋪排防水板材，把水引導(dǎo)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(jié)速率快、強度提升迅速的特征，在出現(xiàn)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(xiàn)堵漏的目標(biāo)。在施工過程中，采用雙液漿方式堵水，應(yīng)該認真查看流水的變化以及漿液形態(tài)，來方便及早調(diào)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(jiān)測形態(tài)的改變，來預(yù)防圍巖結(jié)構(gòu)被注漿所破壞。

2.3 其他的地質(zhì)災(zāi)害問題

除了上述比較常見的隧道施工過程中的地質(zhì)災(zāi)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(zhì)災(zāi)害也偶有發(fā)生,同樣會對隧道的施工進度及從業(yè)人員的生命安全造成極大的威脅。

3 其他防治措施

（1）經(jīng)過提前預(yù)報，及早監(jiān)測到非正常狀態(tài)，用來掌握掌子面前面不良地質(zhì)層的具體方位、產(chǎn)生的狀況和圍巖構(gòu)造的整體性和包含水流的可能性，為精準(zhǔn)確定施工方法、支護設(shè)計數(shù)據(jù)以及開挖斷層找到可靠依據(jù)，同時為防止突泥、隧道涌水等比較容易發(fā)生的災(zāi)害事件及早提供數(shù)據(jù)，讓施工部門盡早做出充足的準(zhǔn)備，保障工程安全，還能夠節(jié)省大筆資金。因此隧道提前預(yù)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(jié)省資金等方面具有重要的意義。

（2）人類活動是引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因子，所以為預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)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(guān)守則，規(guī)范化施工，嚴格把控人類活動并降低造成地質(zhì)災(zāi)害的概率。運用科學(xué)的方式施工，強化人類對災(zāi)害的了解，采用科學(xué)的技術(shù)方法預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害，建立完善的預(yù)防災(zāi)害機制，以此達到降低人類活動引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性。

4 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，以及人民生活水平的顯著提高，對我國基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需求越來越多，公路隧道建設(shè)迎來了新高峰，由于隧道工程地質(zhì)的復(fù)雜性,人們無法準(zhǔn)確預(yù)測地質(zhì)形態(tài)，對容易發(fā)生突發(fā)情況的地質(zhì)段，隧道施工不應(yīng)拘泥于常規(guī)做法還要采用其他特別的固定方法，比如說預(yù)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(jīng)常測量、控制下陷速度，最大程度的預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，把它帶來的損失降到最低，保證施工的安全程度的質(zhì)量。