公路隧道施工中的地質(zhì)災(zāi)害及應(yīng)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(zhì)情況較為復(fù)雜，難免會遇到滑坡、泥石流、巖溶、斷層等地質(zhì)災(zāi)害。本文對公路隧道施工過程中經(jīng)常遇到的地質(zhì)災(zāi)害進行分析，并提出相應(yīng)的解決策略。

關(guān)鍵詞：隧道施工；地質(zhì)災(zāi)害；應(yīng)對措施

中圖分類號：U455.4 文獻標(biāo)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(fā)展建設(shè)，為我國的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。但是在隧道施工過程中，圍巖地質(zhì)情況較為復(fù)雜且變化多端，各種不良地質(zhì)對工程質(zhì)量帶來嚴重影響。因此對于不良地質(zhì)隧道的施工還應(yīng)合理設(shè)計，以提高施工質(zhì)量，保證施工進度和施工安全。

1 巖爆地質(zhì)災(zāi)害

1.1 特點

受高地應(yīng)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(chǎn)生強烈的應(yīng)力分異作用，圍巖內(nèi)儲存的彈性應(yīng)變能被釋放出來，同時產(chǎn)生爆裂松脫、彈射甚至拋擲等地質(zhì)破壞，屬于動力失穩(wěn)現(xiàn)象，對工作人員和機械設(shè)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(fā)生巖爆的區(qū)段做好防范措施。

1.2 應(yīng)對措施

要想防治巖爆，首先需要了解巖爆的發(fā)生原理，對圍巖巖體進行加固，對圍巖的應(yīng)力條件進行改善。通常情況下，應(yīng)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(jīng)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(yīng)力條件進行改善。選擇合理的隧道位置，使圍巖主應(yīng)力方向和隧道軸線盡量處于平行狀態(tài)；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(yīng)出具相應(yīng)的安全防護措施，例如防護網(wǎng)、防護罩等，為施工人員以及設(shè)備的安全提供保障。

2 斷層地質(zhì)災(zāi)害

2.1 特點

在公路隧道施工建設(shè)中，斷層是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害。隧道處于施工狀態(tài)時，地殼巖層由于受到外部壓力會產(chǎn)生裂痕，并沿著隧道破裂面發(fā)生相對移動。在地下暗河和溶洞的地質(zhì)環(huán)境中普遍存在斷層現(xiàn)象，常常會引起塌方和涌水等地質(zhì)災(zāi)害。在公路隧道施工過程中應(yīng)注意斷層地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有突發(fā)性，不同于其它地質(zhì)災(zāi)害具有漸進性，所以這種地質(zhì)災(zāi)害很難及時預(yù)測。此外，伴隨著斷層的發(fā)生很有可能引發(fā)其他地質(zhì)災(zāi)害，如果斷層地質(zhì)災(zāi)害缺乏精準(zhǔn)的預(yù)測，將會給公路隧道施工帶來嚴重威脅。

2.2 應(yīng)對措施

由于斷層地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性和低預(yù)測性的特點，當(dāng)前缺乏行之有效的解決措施，只有從提升斷層地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測確定入手，將斷層對施工安全和進度產(chǎn)生的影響降到最低。有相關(guān)研究人員結(jié)合斷層預(yù)測理論，提出了LZG斷層預(yù)測公式應(yīng)用于公路隧道斷層的預(yù)測中，在三帶或四帶中融入了格爾比爾理論定義的斷層節(jié)理，結(jié)合各節(jié)理帶的帶寬，分析斷層的位置，預(yù)測斷層的規(guī)模。斷層的應(yīng)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(zhì)災(zāi)害

3.1 特點

滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生主要是受地殼重力結(jié)構(gòu)變化而引發(fā)的地質(zhì)問題，有可能是受地殼變動的自然力影響而產(chǎn)生的，也有可能是在人工開采的過程中引發(fā)山基松動而形成的?；轮傅氖呛恿鳑_刷、降雨、地震以及人工切坡等對山坡造成破壞，導(dǎo)致山坡的土層、巖層順山體向下滑動，形成滑坡現(xiàn)象[2]。這種地質(zhì)災(zāi)害具有瞬時性，產(chǎn)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(zhì)災(zāi)害將會直接影響隧道質(zhì)量，降低隧道的穩(wěn)定性。

3.2 應(yīng)對措施

如果是坡殘積土在基巖頂面滑動的滑坡現(xiàn)象，發(fā)生滑坡后基巖處于暴露狀態(tài)，并且相對穩(wěn)定，不太可能會進一步發(fā)展擴大，邊坡較低，則可采取路塹方案。利用抗滑樁和擋護結(jié)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(shè)置天溝和滲溝。如果滑坡是在開挖的臨空坡腳發(fā)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(dǎo)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(fā)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(shè)置縱向截水溝，可對地表水起到攔截作用。水體作用是引發(fā)滑坡的主要因素，因此對滑坡體周圍的排水系統(tǒng)還應(yīng)加強完善。

4 巖溶地質(zhì)災(zāi)害

4.1 特點

我國的巖溶地質(zhì)分布較為廣泛，種類繁多，幾乎涵蓋了全部的巖溶地質(zhì)類型。在公路隧道的施工當(dāng)中，一旦遇到巖溶地質(zhì)，極容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，比如涌水和突泥。與此同時，在隧道進行開挖時，巖溶地質(zhì)會發(fā)生形變現(xiàn)象，引發(fā)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(yīng)對措施

對于應(yīng)對巖溶地質(zhì)災(zāi)害的策略有很多，具體還應(yīng)根據(jù)溶洞的位置和大小進行選擇。通常情況下，具有以下三種應(yīng)對策略：首先，回填處理法[3]。此類處理方式被主要應(yīng)用在溶洞較小的環(huán)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(chǔ)部位的大型溶洞，在運用跨越式處理法時應(yīng)符合溶洞的實際需求，保證其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；最后，無填充物處理法。所謂無填充物指的是溶洞內(nèi)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(zhì)災(zāi)害

5.1 特點

膨脹性圍巖的特點在于濕漲干縮、往復(fù)變形，并且具有潛在應(yīng)力。對土質(zhì)干燥、易膨脹的巖層來說，其巖質(zhì)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(zhì)膨脹性圍巖受褶皺作用影響從而產(chǎn)生破碎帶，在隧道進入開挖工程后也會受風(fēng)化和吸水影響，體積發(fā)生膨脹，產(chǎn)生對隧道支撐和襯砌產(chǎn)生膨脹壓力。所以，在這種圍巖施工的過程中經(jīng)常會遇到圍巖初期變形大，發(fā)展過于快速等問題，從而導(dǎo)致圍巖的壓力過大。通常會引發(fā)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(zāi)害。

5.2 應(yīng)對措施

首先，對圍巖壓力和流變加強監(jiān)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(guī)模，借鑒類似的工程案例，嚴格按照文件設(shè)計的要求進行實施。在開展施工環(huán)節(jié)時，還應(yīng)加強對圍巖壓力和流變情況做好調(diào)查和量測工作，掌握其變化規(guī)律。同時還需對地下水的分布規(guī)律和范圍進行相應(yīng)了解，控制水對隧道的影響，便于根據(jù)圍巖動態(tài)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(yīng)進行短臺階開挖或者中央導(dǎo)坑開挖，但應(yīng)控制開挖部分，不宜過多。初期支護進度應(yīng)緊跟，對圍巖起到一定約束作用，比如實施錨噴構(gòu)筑法或者鋼拱架式隔柵聯(lián)合支護法；如果膨脹的壓力過大，應(yīng)在隧道底部設(shè)置錨桿，或者在隧道頂部設(shè)置斜向的超前錨桿，形成閉合環(huán)。注意按照隧道設(shè)計規(guī)范設(shè)定斜向錨桿的外協(xié)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(yīng)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(yīng)在拱腳部位設(shè)置具有一定強度的支撐，防止兩側(cè)圍巖向內(nèi)擠壓導(dǎo)致其發(fā)生形變。

6 結(jié)語

公路建設(shè)直接影響到我國的發(fā)展，而隧道工程是公路建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，受地質(zhì)環(huán)境影響，在施工過程中遇到的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)不勝數(shù)。要想避免或改善此類問題，就應(yīng)結(jié)合實際施工情況，找到施工過程中影響地質(zhì)的因素，從源頭上進行控制，促使隧道施工安全、穩(wěn)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(zhì)災(zāi)害及應(yīng)對措施[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2017，（2）：117.

[2]陳家功，梁強.公路隧道施工中的地質(zhì)災(zāi)害及相應(yīng)措施的分析[J].水能經(jīng)濟，2016，（7）：312.

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