公路隧道地质灾害范文

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随着我国的公路建设不断的发展，公路隧道建设也进入了快速的发展时期。但是，由于隧道周围的地质情况具有复杂性和多变性，在施工的过程中，出现了大量由于不良地质引起的工程事故，所以对不良地质隧道进行科学有效的设计与施工是当前所需要解决的首要问题。特殊地质中主要包含了软弱黄土地层、膨胀性地层、含水未固结围岩、断层、溶洞、岩爆、流沙等地质和含有瓦斯以及其他有害气体溢出地层等。这些问题的出现直接影响到了公路隧道的正常设计施工。本文则对这些问题的现象、特点做出一个详细的阐述，以方便在施工中及时的辨别出地质灾害，减少损失，同时对这些问题也提出了具体的防治、处理措施，为公路隧道的设计施工打下一个良好的基础。

一、特殊地质条件下公路隧道地质灾害的主要现象和特点

（一）膨胀性围岩

膨胀性围岩本身具有潜在应力以及湿胀干缩、往复变形的特征，干燥土质的膨胀性岩层，岩质相对较硬，容易开裂，具备明显的水平、垂直的裂缝，当受到水的浸湿之后，裂缝会产生变窄或是闭合活动，强度出现明显的减低。软质膨胀性围岩受到断裂以及褶皱的作用会产生明显的破碎带，隧道在进行开挖以后，破碎带受到风化与水的影响，体积会发生膨胀，隧道的衬砌与支撑就会受到相当大的膨胀压力。所以，在进行围岩施工的过程中，经常会出现初期围岩变形过大，发展的速度过快等多种不良现象，导致围岩的压力增加，进而造成围岩出现普通开裂、围岩膨胀、坍塌、坑道下沉、衬砌变形、隧道底部隆起以及破坏等多种形式的地质危害。

（二）岩爆

岩爆是在进行高地应力环境下的地下工程洞室开挖的过程中，由于开挖卸荷所产生的周边脆性围岩发生巨大的应力分异现象，围岩中原本储存的弹性应变能被快速的释放，同时出现爆裂松脱、弹射、剥离以及抛掷等强烈的破坏现象，这是一种由于动力失稳造成的地质灾害。岩爆对施工人员以及机械设备的安全有着巨大的威胁，对工程的进度有直接的影响，所以必须要对容易出现岩爆现象的部位做好预测活动，对已经确认会出现岩爆的部位做好防治措施。

（三）流沙

流沙是由砂土或是粉质的粘土在受到水的作用后，丧失了内在的聚力而形成的，主要表现为浆糊状。流沙本身具有多样性，主要的原因就是地质受到河水的冲击后，随着地质的变化而形成的一种砂层，在受到水流的侵袭后，砂层会进行整体的流动，导致了流沙层的形成。

（四）瓦斯

地下坑道内部的有害气体总称为瓦斯，主要的成分就是沼气（甲烷CH4），人们也习惯性的称沼气为瓦斯。在煤系地层之中，在进行隧道开挖的过程中，经常会出现瓦斯，瓦斯对在隧道内部施工的工作人员以及机械设备的安全都有直接的威胁。

二、特殊地质环境下的地质灾害施工对策

（一）膨胀性围岩的施工对策

在膨胀性底层中进行隧道开挖的过程中，尽量采取短台阶法或者是中央导坑法，开挖的部分不能太多。在开挖的过程中需要及时的对围岩进行约束，可以采用锚喷构筑法进行施工，运用钢拱架式隔栅进行支护，当膨胀的压力较大的时候，可以在隧道的底部加设锚杆，在隧道的顶部也可以加设斜向的超前锚杆或者是小型导管，以此来形成闭合环。斜向锚杆的间距、范围、杆长和外斜的角度都需要按照隧道的设计规范来进行设定。在开挖的过程中应该避免扰动围岩，防止围岩遭到水的浸湿，所以最好可以采用无爆破掘进法进行施工。

（二）岩爆的施工对策

岩爆产生的主要原因就是围岩的应力远远超过了围岩的强度，而且围岩又是坚硬、脆弱的岩石。可以根据发生岩爆的具体环境进行分析，对岩爆进行防止的主要办法就是改善围岩的应力条件以及对围岩进行加固。以下就是岩爆的施工对策。

1、改善围岩的应力

必须要对隧道的位置进行科学、合理的布置，使隧道的轴线方向尽可能的与主应力方向形成平行线，选择合理、科学的洞形，可以采用高压注水法、钻孔泄压法、岩面喷水以及分布开挖使岩体逐渐的软化。

2、对围岩进行加固

对已经开挖的洞壁进行加固，对掌子面的前方进行超前加固，进行加固的主要方法是钢丝网锚喷、锚喷、钢支撑、锚杆锚固以及钢纤维喷混凝土等。

3、采取防护措施

在隧道中安置钢丝保护网，用来保护施工人员和机械设备的安全。

（三）流沙的施工对策

当在进行隧道施工的过程中，一旦遇到流沙的时候，一般情况下都需要及时的进行排除，尽快的将流沙通道封闭，特别是流沙出现在开挖面附近的时候，更是需要采用有效的措施进行排除，不然就会遭受流沙的影响，导致封洞处理，强制停止施工。必须要对形成流沙的原因以及流沙带来的危害有所了解，对隧道周围的砂层、地下水位等地质情况都要有充分的了解，在进行实际施工的时候，采用科学、合理、有效的措施来进行处理。

（四）瓦斯的施工对策

当前，防止瓦斯的主要措施有通风稀释瓦斯，安装瓦斯报警器，进行超前钻孔排放瓦斯，对瓦斯的浓度进行测试，来判断是否会出现瓦斯爆炸的情况，在隧道内部严禁使用会令瓦斯发生爆炸的热源。在进行隧道掘进的过程中，避免瓦斯出现燃烧或爆炸的主要办法就是加强通风的效果，减少瓦斯的浓度。在条件允许的情况下，可以采用以下的措施。

1、瓦斯排放

如果瓦斯的含量较小时，可以进行自然排放，如果瓦斯的含量较大，喷发强度较大，而且持续的时间过长的时候，可以进行插管排放，如果开挖面的瓦斯含量大、裂缝较多、分布范围广的时候，就需要将坑道封闭，进行瓦斯排放。

2、水力冲孔

在挖开进行之前，可以采用高压水枪，进行高压水射流冲孔，使瓦斯得以解析、排放。

3、煤层注水

在进行开挖的过程中，可以对煤层进行注水活动，让煤层逐渐湿润，以此来改变煤体的物理性质，降低、消除原本非常突出的威胁。

4、深孔松动爆破

可以在开挖的过程中，运用炸药将煤体前部的应力集中部位进行破坏，以免出现瓦斯突出的危害。

结语：

由于隧道地质本身就具有复杂、多变的特性，在对特殊地质下的公路隧道进行施工的过程中，除了要按照常规的施工办法进行施工之外，还必须要采取一些特殊的措施进行加固和施工。本文列举了几种在隧道施工的过程中经常出现的地质灾害的特点和防治方法，希望能够尽量减少地质灾害的出现，降低灾害所造成的损失，保证施工的质量和安全。

参考文献：

[1]于宁，朱合华，苏生瑞.公路隧道施工中的地质灾害及相应措施的分析[J].地下空间，2003（2）.

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关键词：公路隧道；施工；地质灾害

1 引言

随着国内道路交通建设的迅猛发展，公路隧道建设逐渐步入了迅速发展时期。复杂地质条件下,各种灾害性地质所引发的施工安全事故时有发生，所以针对灾害性地质隧道的施工研究十分重要。灾害性地质包括滑坡、崩塌、断层、岩溶、爆岩、软土地质等威胁隧道工程施工安全的灾害性地质条件。这些特殊地质条件为公路隧道的施工安全带来了巨大的考验。本文主要分析了实际地质灾害的现象与特点,以便更好的应对地质灾害;此外还列举了地质灾害的预防和处理方法,为公路隧道施工工作提供依据。

2 活动断层地质对公路隧道施工的影响

2.1活动断层的影响

活动断层主要是目前还在活动或断续活动的地质断层。活动断层会导致岩体出现各种破碎岩面,例如断裂面及层间裂隙面等,使岩体发生破碎,渗透性增加,地表水和降水发生下渗。当隧道需要穿越活动断层时,由于活动断层岩性松软,隧道容易出现塌方以及不均匀沉降,引起隧道结构开裂、漏水,洞口附近仰坡在雨季有滑坡、错落等危险[1]。

2.2处理措施

隧道施工中经过断层无疑有很高的难度。主要来源于断层的特点、断裂带的宽度、含水性以及断层的活动情况的组合关系。目前常见的施工手段是路线选择上尽量规避活动断层,或利用深挖路堑穿越活动断层。利用地质雷达预测、预报断层地质破碎岩体详细情况。开挖前对围岩进行加固。开挖后采用钢架加喷射混凝土作为结构支撑。按设计要求使用混凝土支护,提高混凝土支护结构强度等级。

3炭质板岩地质对公路隧道施工的影响

3.1炭质板岩地质特点

(1)开挖易坍塌

炭质板岩地质环境下,隧道爆破结束,随着围岩在外部暴露时间增多,开挖面围岩逐步出现脱落,最终发生坍塌,若遭遇围岩裂隙水冲击,坍塌情况会更加严重。

(2) 炭质板岩遇水容易软化

炭质板岩遇水会出现膨胀崩解,软化的现象。强度迅速降低,尤其在有水的层面施工时,开挖完成后围岩暴露持续时间过长,会引起隧道顶部围岩出现更大的松动,发生严重的坍塌。

(3)初期支护结构容易发生开裂破坏

当变形量超过极限值后,初期支护结构表面会发生开裂,随着应力的加剧,出现拱架结构变形或弯曲,若无法即时采取加固措施,可能会引起整个支护结构的破坏,发生坍塌。

3.2处理措施建议

隧道施工前,采取提前支护准备措施,一般使用超前小导管进行预支护,保障拱部围岩有足够的支撑力,爆破完成后,防止围岩掉块,避免顶部围岩松动；采用爆破与台阶法结合施工,降低爆破对围岩的影响,保障围岩的承载力稳定。现场爆破工作要按照围岩情况有计划的进行,确定装药量和位置；加快仰拱施工, 尽早保障整个断面的封闭,强化初期支护结构承载力,变形严重的地段,可在仰拱设置钢架，以加强支撑。

4 岩溶型地质灾害

4.1岩溶对隧道施工的影响

当隧道施工经过可溶性岩层,部分溶洞处在隧道底部,充填物很深,隧道基底施工困难，部分溶洞岩质稳定性差,容易出现坍塌;有时遭遇大的暗河,岩溶泥砂可能夹水大量注入隧道,当水不断进入坑道时,可能会出现地表开裂,山体内压激增;部分溶洞、暗河错综复杂,范围大,施工工作难度很高。岩溶程度不一,连通性也有差异,施工时一旦出现岩溶涌入水和泥砂,将会掩埋坑道、损坏机具、影响施工等事故[3]。

4.2　整治措施

隧道施工中经过岩溶地段时,应按照设计资料以及现场勘查情况,掌握溶洞的分布情况，岩层的稳定性以及地下水流状况,为施工方案的确定提供有效地质信息。目前常利用引、堵、绕等措施。

(1)引排水

遇到暗河及溶洞水流时,首选引排的方法。在测定出水源流向与隧道地理位置关系后,采用暗管及涵洞等设施引导水流,将水排出隧道外。水流位置高于隧道高度时,应开凿引水渠道,将水位先降低至隧道高度以下,再进行引排。

(2)堵填

对已经停止变化、跨径小、水量低的溶洞,可通过其与隧道的位置情况,采用混凝土和干砌片石等进行回填封闭,并基于地质条件决定是否进行边墙基础加深。

(3)绕

在岩溶区条件下施工时,若部分溶洞处理出现困难时,可合理选择路线迂回绕过溶洞,继续开展隧道其它部分施工,以节省施工时间,加快工程进度。

5 岩爆型灾害

5.1岩爆特点

岩爆出现在高地应力环境中，地下工程开挖过程里,由于开挖而引起的周边围岩出现强烈的应力作用,储存在围岩内部的弹性应变瞬间释放,且发生爆裂、剥离破坏现象,属于失稳性地质灾害[3-4]。它威胁着施工人力设备的安全,延误工程进度,所以对可能出现的岩爆环境做好勘查,有针对性的做好防治措施。

5.2防治措施

基于岩爆出现的环境,防治工作应从强化围岩应力入手。合理设计隧道位置,保证轴线方向同主应力平行;利用钻孔卸压法、分部开挖手段并且在岩面喷水软化岩体等方法；强化围岩。包括加固开挖洞壁与掌子面的超前加固,主要方法有锚喷、钢纤维喷混凝土和锚杆锚固等。

6 黄土地质对公路隧道施工的影响

6.1　黄土地层对施工的影响

黄土地质有多变构造,并有延续性。在隧道施工时,土体易于顺着节理开裂或剪断。黄土地层若出现在坑道顶部会引发隧道塌顶,位于隧道侧壁则容易发生侧壁掉土,处理不及时,常会引起更严重的坍塌。经水浸湿后,易于突然出现下沉,使施工中的围岩丧失自稳性。

6.2　黄土隧道施工中的防治措施

隧道施工经过黄土地层时,首先要保障对黄土地层节理与分布情况充分的调研。黄土暴露时间过长,会导致围岩风化松弛,进而引起塌方。施工中多采用复合式衬砌,及时设置拱架支撑等初期支护设施,快速构建坚实的支护体系。在含水量较大的地质条件下,要设计好排水方式,改善施工环境。在开挖过程中多用短台阶施工法或分部施工法。

7 膨胀性围岩地质的影响

7.1　特点及危害形式

膨胀性围岩地质存在湿涨干缩以及往复变形的特性,干燥土质条件下的膨胀性岩层,质地较硬,易于脆裂,会出现明显的开裂隙,如果被水浸湿,裂隙将会回缩变窄甚至闭合,地质强度显著降低。软质地质的膨胀性围岩在断裂褶皱的环境下，出现破碎带,隧道施工中受风化作用的影响,出现体积膨胀,产生膨胀压力。所以在这种围岩地质条件下施工中，常遇到围岩变形大,等不良现象。通常会产生开裂、下沉、坍塌与破坏等危险形式。

7.2　整治措施

开挖前勘察围岩特性与规模,借鉴其他的工程实例,认真按照设计文件给予的技术要求进行施工。还应对施工中的情况进行充分的检测和及时调整,分析其地质规律。研究地下水分布范围和实际情况,掌握地下水对施工工作的影响,以便依据围岩条件采取合理的施工方法。

总结

我国国土广阔，公路隧道建设中遇到的特殊灾害性地质环境也多种多样。面对着多变复杂的施工环境，如何合理的应对处理，关系到我国公路隧道建设水平，需要我们更多的研究和学习。

参考文献

[1]孙富学,朱秀清.隧道工程塌方治理及工程实例[J].公路交通技术,2009(2):105-107

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【 abstract 】 highway tunnel through regional metamorphism mixture formed under rocks (lithology close to granite) area, and when the tunnel structure belt and its influence to the address with, because of the surrounding rock weathering degree is higher, weathering area was deep and precipitation, the influence of water gushing appeared at a higher probability of geological disaster in mud. This paper based on the guangxi zhuang autonomous region within the territory of the CenXi city expressway tunnel construction of water gushing tu mud disaster site investigation and collection of data, combined with the professional software of the generation of 3 d geological model and analyzes cause water gushing axon the causes of mud, and puts forward the countermeasure pertinence disposal, and finally to the cause of the disaster various reason thinking summarized and puts forward some constructive Suggestions.

【 key words 】 highway tunnel; Mixed rock; Water gushing tu mud; 3 d geological model; Geological forecast

中图分类号： U45文献标识码：A 文章编号

1 引言

1.1 隧道概况

该隧道位于广西岑溪市境内，为避免占用耕地和房屋，路线沿重丘山区的狭长走廊带边缘分布，至隧址区需穿越相对高差200m的山体，大致呈北（进口）南（出口）走向；隧道洞身从山体垭口的二级公路右侧约60m下方穿过，长度为790m，最大埋深约136m，两洞车道中心线（路线设计线）间距为30m，两洞净距为16m，为小净距中隧道。隧道断面采用单心圆曲墙式断面，半径为5.85米。隧道建筑限界净宽为10.75米，净高为5米。

1.2 隧道涌水突泥灾害简要过程

2011年10月19日灾害发生时隧道正在从隧道出口向隧道进口方向单向掘进，隧道右洞掌子面已推进至EK18+215桩号处。下午18时许当隧道右洞EK18+215掌子面（所处位置埋深127米，距二级路215米）上台阶进行周边眼爆破时，起爆后随即出现异常巨响，18时零9分，泥水冲出隧道洞口，泥浆沿着出口路基左侧边坡下的临时边沟流进线外的小溪，整个出口的工作场地覆盖泥浆，厚度在0.5～1.5米左右。19时30分，再次突涌大量泥水，时间长达17分钟,两次突泥浆量共计数万立方米。洞内作业的台车等机械设备被泥水从掌子面附近冲到隧道出口附近，移动距离约300m。

2 隧道地质灾害原因分析

2.1 隧址区区域地质影响因素

隧址区基岩为区域变质作用下形成的混合岩组成，岩性接近花岗岩，局部存在侵入岩脉；矿物成分主要为石英、长石及云母，矿物颗粒呈中～粗粒状，变质结晶后呈片麻状定向排列明显；岩石主要为变余花岗结构、鳞片变晶结构，块状、片麻状构造。

区域变质和构造运动造成隧址区及其附近区域岩体破碎，经过漫长的地质年代，风化区域沿地质运动形成的构造层面逐渐侵入到岩体内部较深范围。同时大气降水沿着岩体裂隙和构造面渗入构造带并蓄积起来，形成稳定的地下水源蓄积区。

2.2 结合三维地质模型对灾害产生原因及现象的分析

2.2.1 三维地质模型的建立

结合区域地质图和灾害后现场调勘发现隧址区附近发育两条区域性断层：大隆至水汶南北向正断层（简称南北断层）和西垌至岭脚东西向正断层（简称东西断层）。

南北向断层起于大隆镇附近，在山坳与二级公路重合一段，向水汶镇方向延伸，走向南北，倾向西，倾角约48°；

东西向断层起于西垌镇附近，沿南水二级公路南侧黄华河，向隧道方向延伸，推测在二级路坡顶附近与南北向断层交汇，其走向东西，倾向南，倾角约55°。

根据断层构造的参数、通过路线数据文件以及1:2000地形图和googleearth卫星照片中提取的地形数据，利用专业软件生成了隧道区域的三维地质模型，见图：

2.2.2 隧道突泥原因分析

地质灾害发生时，隧道右洞掌子面EK18+215（即隔水岩层和断层的交界面附近）附近岩体节理裂隙较少，岩体完整性较好，采用上下台阶法开挖；

EK18+215向隧道进口方向约80m区域（其中核心区为50m，影响带30m左右）处于两条断层的交汇处附近，受两条断层地质运动的共同影响，岩体挤压摩擦变得极破碎；并经过久远地质年代的自然作用，部分破碎岩体风化程度很高，其风化后产生的矿物细粒与断层中蓄积的大气降水混合为泥浆。

根据隧址地形，突泥的出口端地表较进口端标高低了约为20m，而自EK18+215掌子面向隧道出口方向这段中风化混合岩岩体节理裂隙分布较少，完整性较好，形成了较厚的隔水层，使破碎岩体内的地下水在相对封闭的腔体内向地势较低的隧道出口方向一侧蓄集，水位逐步上升在达到补给与排泄平衡后，保持了一个相对稳定的高地下水位；由于隧道从出口端开挖，EK18+215掌子面处标高位于地下水位以下，因此掌子面处所承受的压力水头较高，当爆破后可靠隔水层的厚度被削弱，致使隔水层在爆破震动及地下水高压力的共同作用下被压裂，地下水携带被风化岩体形成的细粒粘土矿物冲出，形成涌水突泥。

经现场观察，数日后洞内涌水明显减小且稳定后，施工人员行进至已浇筑二衬段边缘，采用大功率探照灯远距离照射掌子面发现，掌子面附近约80m范围内，隧道截面下半部为泥夹石堆积填塞，突泥处仅为掌子面上台阶右侧1/3区域。

2.2.3 地表塌陷及二级路边沟裂缝等次生地质灾害的原因分析

因南北向断层向西倾约48°（即向隧道侧山体内部倾斜），东西向断层倾向南（即掌子面）约55°，据此推测，掌子面恰好位于两断层交汇区域的下方边缘。断层交汇带受两条断层共同影响，为风化最为剧烈、结构最为破碎的区域，故为泥水相对集中的区域，涌水突泥发生后，掌子面上部形成一定范围空腔，在自重和负压的影响下，交汇带内破碎岩体和松散土体崩落填充掌子面上部的空腔，最终联通地表，形成塌陷漏斗。 因此塌陷漏斗出现在掌子面EK18+215前方约30m，右侧约51m位置。

掌子面至地表塌陷的漏斗形成后，上部岩土体原有平衡体系被打破，甚至失稳，产生补充空腔趋势的位移；同时漏斗形成以后，靠山体一侧形成了较大的临空面，山坡上的岩土体向临空面一侧产生应力释放及位移；此外，由于涌水突泥后，山体地下水位大幅度降低，破碎岩体及松散土体原有应力平衡被打破，导致地面下沉且相应滞后。因此在上述因素的共同作用下，塌陷区周围山体上出现错台裂缝，且后缘裂缝均为张拉式裂缝，裂缝范围内山坡有失稳的可能性。

地下水位降低使土体重新固结，表现为地表下沉，同时也导致二级公路边沟局部开裂。从现场踏勘情况看，位于东西向断层南端的路段，由于路基下部岩体完整性较好（岩石隔水层上方）的路段，地下水位下降对其影响很小，因此，对应段落二级公路下部路基沉降微小，二级公路边沟裂缝极少；而东西向断层区域岩土性质较差的，地下水位下降影响较大，对应段落边沟裂缝较多。

3 隧道灾害后处置对策

3.1 地表塌陷处理：

隧道出现突泥灾害后，考虑到大气降水顺地表塌陷下渗可能对被扰动的破碎岩体和松散土体产生不良影响，加剧突泥带来的次生地质灾害，因此在整个处置过程中，首先应对地表塌陷漏斗进行回填和防排水处理。

考虑塌陷区域在空间上呈现为向隧道右线掌子面倾斜分布的趋势，靠近二级公路侧为较紧密土体，因此决定采用挖掘机开通便道至塌陷位置，将漏斗靠山坡坡面低端的边缘挖开，并用粘土填充漏斗形成平台，平台表面高于漏斗较低处边缘，形成一定排水坡度，使地表水排泄顺畅；同时漏斗周边设截水沟，防止周边地表水流入漏斗内，避免地表水在漏斗内蓄积；然后在平台表面以型钢与钢筋网为骨架，浇注混凝土板封盖；混凝土板达到强度后其表面敷设防水板并覆盖部分漏斗坑壁，随后继续回填粘土压实。

3.2 既有公路设施的安全保证措施：

3.2.1 既有公路路基的安全保证措施

对二级公路产生不利影响的首要因素是公路路基的稳定

公路路基若位于突泥造成的地表变形影响范围内，则会出现路基沉降、开裂断板等不可逆转的损坏；因此评估公路路基的稳定程度是保证二级公路安全的首要工作；

于是通过对二级公路裂缝及沉降的监测，并对部分路段路基进行物探，同时安排专人巡视记录二级公路路基出现的微小状况等手段收集现场资料。

根据所收集资料，辅以三维地质模型分析发现，二级公路位于掌子面至地表塌陷漏斗右侧约57m，塌陷处地表与二级公路标高高差约为40m；塌陷连通区域向远离公路方向延伸倾斜；

由此可推测二级公路路基下部土体向空腔内补充，进而在路基下部形成空洞造成突然沉陷的可能性较小；后期物探结果也证实了其下部一定范围内无空腔的推测。

考虑塌陷区对二级公路路基下方土体虽无直接影响，但因部分路基位于断层交汇带上，岩体非常破碎，同时此段路基在多次大暴雨后出现路基边沟开裂和小塌陷，因此对断层交汇带路段在后期进行了注浆加固处理。

3.2.2 既有公路边坡稳定问题

对二级公路产生威胁的另一因素是其边坡坡体的稳定。

考虑大气降水顺错台裂缝下渗会导致土体抗剪强度下降从而产生滑坡等次生地质灾害，因此在处理地表塌陷的同时，在山体错台裂缝位置上方设置截水沟截排地表水，并沿裂缝开挖浅槽，内覆防水板，用粘土填平压实以防止地表水渗漏。

由于地表塌陷，山体内可能存在局部空腔，塌陷区域内的山体已出现张拉变形形成错台裂缝，若边坡局部失稳，因其临近公路，必然对公路安全造成巨大威胁。故布设3条边坡测量断面（其中一条穿过漏斗），加强对边坡变形的监控量测；后期根据量测数据分析坡体的变形趋势和滑移变形计算结果，对出现裂缝的山体局部进行了削坡减载处理，保证了整个坡体的稳定。

3.3 洞内处理和稳定问题：

经过此次大规模的突水涌泥后，山体内地下水位降低，虽再次出现大规模灾害的几率较低，但考虑后续清理堆积物的过程中可能遭遇破碎带空腔中局部滞留的泥浆夹石块冲出，威胁清理人员和机械的安全，遂采用移动式丁坝挡墙方案保证清理工作安全有序进行；即将洞内堆积物每20m区域划定为一个作业区；采用吊装大块预制件（如盖板涵预制盖板）堆砌成形如丁坝的挡墙两道，挡墙高度不超过4m，长度自隧道轮廓线一侧边缘至隧道中心线略过1m，前后两道挡墙错开设置，挡墙交替向掌子面移动，保证装载机和运输车分段逐步清理施工时的安全，至掌子面后浇筑挡泥墙。

4 关于隧道涌水突泥灾害的的思考

面对隧道发生涌水突泥灾害，我们对设计和施工过程中的细节进行了思考和总结：

1.山岭隧道的选线因受山区走廊带区域狭小和建设成本制约会被限制在一个小范围内，在无法避开地质构造复杂的区域时，建议对隧道线路位置和主要及次生构造带的空间关系进行专项分析，必要时可借助建立三维地质模型等技术手段，对隧道的几何位置和设计标高范围进行优选，推测出地质灾害发生几率较高的区段，在做好防治预案的同时，较为准确的提示施工单位采取相应的技术措施。

2.在隧道施工过程中，物探手段多样，但由于受到施工现场测试环境、人员等多种因素影响和制约，造成隧道超前地质预报的结果的准确度有限，因此设计中往往提出应采用水平地质钻孔来验证和提高预报结果的准确性；尤其对于规模较大或地质较复杂的隧道在评估后，特别建议施工单位或超前预报单位更应重视水平地质钻孔的作用，将其作为超前地质预报工作的必须手段。

3.应重视和增加地质勘察中关于水文地质的勘察内容; 对于隧道结构以及围岩而言，地下水的富集增加了隧道结构的荷载，降低了围岩的强度，从而影响结构的安全；尤其对于地质构造比较复杂的地段，构造的复杂性、地质运动的破坏性、以及岩体的的风化结合丰富地下水的影响使得隧道地质灾害发生的概率大大提升。

5 结束语

随着高速公路建设向重丘山岭地区的逐步延伸，途经地质运动活跃、地质构造复杂地区的隧道工程也越来越多；我们应该深入思考，总结经验，把这些经验运用到今后的设计施工当中，尽早发现地质灾害的诱因，提前采取措施介入不良地质的治理，防患于未然，提高我们隧道工程的勘察设计质量，避免施工风险，减少业主和施工单位的损失，提高国家投资的利用率，建设高效、优质、安全、与环境相和谐的隧道工程。

作者简介：杨鉴生（1964-)，男，广西桂平市人，广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院副总工程师，高级工程师，主要从事桥梁、隧道工程专业工作。

[1] 公路隧道设计规范. JTG D70-2004。

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1.1工程概况。

本文以西部地区某大型隧道为例，进一步分析地质灾害对其造成的影响并寻求解决措施。首先，该隧道正在建设中，途径多处大型山脉，施工情况较为复杂。主要的走向是由东向南，其内部的车道能并排行驶两辆车辆，隧道总长度近四千米，高度达五米以上，在施工的过程中进场出现地质问题。

1.2地质情况。

该隧道位于的地区具有丰富的地下水资源，岩洞内的变化多样，稍有不慎就会出现大面积的坍塌，所以在施工的过程中，一定要注意严格控制施工的每一处环节，避免人为因素造成的施工质量问题。隧道所经过的地势条件极为复杂，有些岩石的稳定性极差，往往会产生牵一发而动全身的情况，所以在施工的过程中很难对其中的岩石开展施工，在施工前要进行严格的测量，在地质条件如此之差的环境中开展施工，施工人员首先要具备丰富的专业技能，其次要保证施工过程中的态度端正。在施工中，经常会出现不同种类的岩石，这些岩石都是经过几百年甚至上千年的演化而来的，所以又在一定程度上增加了施工的难度。该隧道所位于的山脉曾经遭受过断裂的影响，所以表面以炭灰板岩为主，经过长时间的风化影响，岩层表面已经出现破碎的现象，并逐渐延伸为一条断裂带，同时内部还分布着不同种类的孔隙水。

2施工过程中发生的主要灾害及防治措施

2.1洞口滑坡。

洞口滑坡是最为常见的地质灾害。在施工中经常出现，因为施工时需要进行坡脚的开挖工作，对隧道两侧会产生不同程度的影响，如果开挖的面积较大，就会产生震荡，洞口就会出现不同程度的滑坡，这种情况在雨季较为常见，因为雨季的降雨量较为丰富，对隧道内的土层会产生一定程度的影响，例如土质疏松等，工程施工在这种情况下就会变得极为不利，土质层中包含大量的雨水，就会顺着斜坡流向隧道内，如果有施工人员在其内部进行施工，那么后果会更为严重，极容易出现伤亡的情况。要想解决这一问题，就要充分考虑到施工时的挖掘环节。首先要避免在雨季进行施工，如果工期在雨季，那么在施工前，首先对洞口进行加固处理，这样做能够有效地防止滑坡的产生。当发生降雨时，土层就会变得更加潮湿，其摩擦力以及粘聚力都会在一定程度上得到减弱，土壤自然而然就失去了支撑，滑落到隧道内。在实际施工时，应该对可能发生的情况做好充分的预防，例如根据不同的部位区分，画出曲线图，这样就能够有效的避免了施工过程中可能出现的滑坡，在对隧道进行挖掘的过程中，找出发生滑坡可能性最小的地区，降低事故的发生率。

2.2塌方。

塌方主要与岩性有关。据统计，较大规模的塌方均发生在碳质板岩中。塌方的部位多数就是涌水部位，而且也受岩层层面或贯穿性节理面控制，大多数出现在右侧和顶部。地下水是促使各类地质灾害发生和发展的主要因素之一。裂隙水对洞口滑坡和洞内崩塌的形成起重要作用。砂岩及灰岩中赋存有裂隙水，由于裂隙水压的作用，水沿裂缝的楔入作用使岩体凝聚力降低，90％以上的塌方发生在碳质板岩中，板岩层面为软弱层，遇水易膨胀软化，透水性弱，形成较好的滑动面，发生顺层的滑动，而且由于结构面较发育，岩体的抗剪强度较低，塌方极易发生。而在灰岩和砂岩中，主要表现为掉块现象，仅局部地段出现塌方。层状结构的岩体主要岩石类型为碳质板岩。围岩中节理组合明显使岩体成为多面体，再与岩层的层面组合，使岩体的完整性受到破坏，岩体结构成为块状、碎裂状、角砾状、糜棱状。而经构造作用改造的岩体易发生风化作用，变得异常疏松破碎，抗剪强度降低，稳定性变差，隧道开挖过程中易出现塌方，在洞口则易发生滑坡。

2.3涌水。

在石灰岩地区，由于贯穿性溶缝的存在，使得山体里的积水会沿这些溶缝喷涌而出，由于水量和水压都很大，威胁人身安全，施工被迫停止。因为水量较大，有的地段在初期支护后，喷射砼表面仍出现大量渗水，渗漏水大多呈线状，局部呈股状。砂岩地区由于其孔隙率大，地下水的储存相当丰富，虽没有灰岩地区的水量大，但砂岩地区的地下水也相当的丰富。水流富集部位受岩层层面或贯穿性节理面控制。隧道开挖中总是右侧首先出现新的地层，而隧道中涌水也大多数出现在右侧和顶部。虽然初期支护已将大部分水流引走了，但是在涌水量较大的部位，特别初期支护渗水仍然严重的地方，在浇筑二次衬砌混凝土的时候需要考虑几方面的要求：一方面由于喷射钢纤维混凝土表面不可能是很平整的一个面，尽管在铺设防水板时对凹陷处放松驰一些，但由于混凝土浇筑时是由一端向另一端浇筑，担心防水板极可能被混凝土撕裂；另一方面担心防水板被喷射钢纤维混凝土外露的钢纤维划破；再则铺设防水板的搭接头处，由于是人工现场粘结，在初期支护渗水严重处，不能完全保证胶水遇水后其接头粘结的牢靠性。因此，在涌水量大且初期支护渗水严重部位在原设计基础上增设了一层防水层，从实施效果来看，取得了很好的防、排水效果。

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随着工业技术的快速发展，我国四通八达的高速公路网建设已经纳入国家发展建设规划之中，隧道施工建设作为我国高速公路穿越山岭的主要工程建筑，变得非常多见，因此随着我国经济状况的明显好转公路网也逐渐变得完善。通常的道路建设施工施工中，隧道塌方由于技术要求高、施工环境复杂、地质状况差等多种因素，已经逐渐被我国施工人员纳入隧道施工中较为常见的几种地质灾害类型中。从隧道塌方的成因来看，通常是由于道路施工地质状况不稳而引发的突发性崩塌事故，如果不能及时处理解决，就会引发很大的交通事故，使工期延误，造成财产损失，更重要的是这种灾害已经成为制约我国隧道施工发展的瓶颈。尤其是断层破碎带，作为隧道运营的一个重要安全隐患，本身具有低强度、抗水性差、易变形和透水性大的特征，但经常被施工方所忽视，由此为施工留下安全隐患。

一.模糊层次评价法对于常见的隧道地质灾害评估概况

从我国目前具体的隧道塌方施工隐患中可以看出，造成隧道施工塌方的具体成因是多种因素综合作用的结果，通过地质状况的隐患再加上施工方的技术失误，由此为公路网诱发次生灾害埋下了不利因子。随着技术的不断发展，从施工技术人员从塌方现场收集整理的资料数据来看，灾害类型多、成因广，由此对信息的掌握和分析统计以及反馈不能做到系统、科学与及时，对此，针对隧道塌方的成因分析以及数据检测评估需要运用迷糊层次评价法对其进行有效评估，通过定性与定量指标分析，制定事后处理方案以及事先的风险防范机制来对隧道地质灾害作出科学评估。因此，采取模糊层次评价法显然成为当前非常适用和相对科学的评价标准，但是对事物不同程度的评价，常常要介入多个不确定因素或指标，比如，在分析隧道地质灾害评估中需要将不可控评价指标分成多种因子组成的模糊因素集，通过对评审等级[1]的有效设定，排除不利因子从而组成另一种模糊评价集合，在此过程中需要分别对各个评审等级的归属程度进行数据运算，由此组成模糊评价矩阵。

二.模糊层次评价法在隧道地质灾害评估中的应用理论

模糊层次评价法通常在隧道地质灾害评估中的应用十分广泛，作用也非常大。从模糊层次评价法在隧道地质灾害评估中的应用理论分析来看，此方法根据综合评价指标，事先对客观事物的不同类型的影响因子进行有效分解，从而构建一套完整的数据分析、统计、评估、反馈体系，之后再对所有不同的赋值指标权重系数进行界定，通过运用综合评价模型对其进行有效整合，从而得到正确的综合评价值，随后就可对常见的隧道地质灾害进行有效评估。

三.模糊层次评价法在具体工程实例中的应用

（一）工程实例概况

就以汶川地震对公路隧道造成的灾害为例。据了解，2008年汶川大地震造成四川多处隧道塌方，下面通过对坍塌隧道危险度作出评价，其基本理论依据是：将隧道稳定性评价、附近水文地质评价、隧道地质灾害发育情况以及其稳定性评价均纳入坍塌事故危险度模糊综合评价的影响因子范围内，此外还要对隧道事故产生的具体损失评价利用模糊层次分析法对其展开定量分析，通过地质灾害对隧道工程事故的评估应用，来论述模糊层次分析法的具体应用价值，这样不但可以较为客观地评价和预测灾害发生所造成的危险度，同时也为事中、事后的应急处置和防范提供参考依据。

通过资料表明，地震所诱发的地质灾害多发生于很多无人区以及那些交通十分不便利的山区，除了地形条件复杂险恶之外，灾害对于人民生命和财产造成了很大的损害。根据实际情况及历史数据资料显示，针对次生灾害的现场测定以及物理力学参数分析、取样都十分困难；同时，隧道的物质级配及物理力学特性相对离散，综上几种因素，本文就重点采用模糊层次分析法对隧道地质灾害作出评估。这种分析法能够相对客观地预测和评价地质灾害的危险系数，从而可以为应急处置提供指导。

（二）模糊层次综合分析方法实例应用

（1）危险度评价指标的选取

西南地区降水量大，特别是山区较多，由于降雨历时不均匀，地质状况较差，多处于板块与板块的交界地带，因此地壳运动在较强烈的情况下就会诱发地震和泥石流等自然灾害，由于西南地区隧道较多，自身并没有很好的排水设施，如果隧道顶端在长时间的雨量冲刷下就会造成泥石流，也可能在地震时极容易造成隧道坍塌，而隧道组成物质的物理力学参数（如内摩擦角和内聚力）就不利于坝体自身的抗滑稳定。再加上震后隧道内部的渗流通道会被细颗粒堵塞，所以极不利于隧道稳定。因此，本文将水文、地质等自然因素和隧道自身状况作为分层评价具体指标，至于灾害危险度评价指标体系的建立要以对影响隧道安全性的因素综合分析为依据，由此而形成一整套层次明确的评价指标体系。该分层次评价体系一共分为目标层、准则层和指标层三个不同层次。对于评价结果要根据评价标准指标获取，从分析可知，四川隧道的危险度（W）[2]已经属于高危等级，所以应该采取积极的工程措施进行安全隐患处理，同时还要做好次生灾害应急避险预案。

（2）分析结论

综上所述，通过以上对地质灾害造成隧道坍塌的危险度进行模糊层次分析评价可知，该方法对危险度的评价具有快速、直观的特点，其过程基本可以反映出工程的实施情况，通过具体指标的敏感度分析可知，洪水、隧道岩石几何参数对灾害危险度评价值的影响比较明显，但是隧道的安全、稳定性还是一个发展制约瓶颈，在实际情况中，导致隧道溃决的因素还会有很多。所以，利用模糊层次评价法[3]如何更加全面系统地对隧道地质灾害危险度作出一个定量的评估仍然较为困难。目前尚处于研究阶段，而本次提出的模型思路只适用于一般的地质灾害危险度判定，所以后面的理论研究仍待继续深入，以便在今后的研究中取得一个较为客观准确的评估体系，从而减少隧道等地质灾害发生的频率和灾害损失。

结束语

通过上述分析可以得到相应的结论，隧道施工在面对不同程度的高风险系数、等级的地质灾害时，虽然施工方不能及时改变客观环境存在的本质，也无法摆脱自然存在的孕险环境，但可以通过模糊层次分析评估体系将隧道施工致险因子的负面干扰降到最低，就能从本质上降低次生灾害发生的可能性。本文所研究的模糊层次评价法[3]能够对不确定因素给予足够的重视，因此，特别适用于由多方面因素所决定的被评价事物的评估，但在具体的操作过程中由于地质灾害的随机性，这就会导致评价人员主观性较强，评价结果呈现出一种模糊性，也不可避免地存在一定的误差，因此还需要在今后不断的研究过程中进行改进。

【参考文献】

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中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

加强对山区隧道建设时的灾害预防与控制，可以有效的提高对灾害的防治水平，确保山区隧道能够按时竣工，同时也有利于施工的安全，这对于隧道的建设意义重大。

二、公路隧道施工不良地质灾害对策研究现状

公路隧道地下工程的复杂性和不可预见性可能出现的不良地质灾害给隧道施工和设计带来很大的困难，已引起了研究者的高度重视，学者们对这些不良地质灾害从不同方面进行了大量的研究工作，并取得了一定成果。

我国公路隧道施工不良地质灾害对策研究开始于二十世纪五十年代，但真正在隧道施工预测中发挥作用是七十年代首次对断层地质塌方的成功预报。八十年代以来，在京广线大瑶山隧道、西康秦岭隧道和大秦军都山隧道等隧道施工中，进行了不良地质灾害的对策预报研究工作，积累了很好的经验。通过大量实验研究和实践工作，研究者提出地质灾害对策预报以长度和可能发生灾害点的数目计算较好。例如在南昆米花岭隧道、渝怀圆梁山隧道等隧道不良灾害的预报中成功率明显提高，但在开凿好的隧道内也有泥石流、涌水和涌沙等出现，造成了很大的人员伤亡和经济损失。因此，在隧道施工中对不良地质灾害对策的研究非常重要也十分必要。

目前，隧道中各种不良地质灾害对策的预报方法得到了快速发展，预报手段也逐步完善，相应的对策手段在我国很多大型隧道工程探测中应用也日益广泛，预报的准确度和成功率也日益提高，取得了很多的成功经验，但预报对策的可靠性还有待提高。总之，在不断提高隧道地质灾害预报可靠性和准确性的基础上，不断开拓新领域，发展新技术将成为今后隧道不良地质灾害研究中的重点。

三、山区公路隧道建设的灾害及其防治措施

1、滑坡、崩塌、泥石流

（一）现象及特点

山体滑坡，崩塌灾害是由于地壳重力式结构变化引起的灾害，有的是因为在地壳中的自然的力量，更多的是人工开采使得山基松动。滑坡是指山坡在河流冲刷、降雨、地震、人工切坡等因素影响下,土层或岩层整体或分散地顺斜坡向下滑动的现象。这种灾害的特点是瞬间性,面积大,动量大,破坏性极强。泥石流是指在降水、溃坝或冰雪融化形成的地面流水作用下,在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流,其比重大冲击力大,能移动并携挟巨石,冲击山体,形成巨大的破坏。

（二）滑坡防治措施

由于我国经济发展的需求，山体开采十分严重，造成山基松动，若遇就会形成山体滑坡，若滑坡为坡残积土沿基岩顶面滑动,滑坡后基岩,且处于暂时稳定状态,推断进一步发展与扩大的可能性甚小,边坡不高,则宜以路堑方案通过。采用抗滑桩和挡护结合整治的措施,并设天沟与渗沟拦截地表水和排除地下水。如果滑坡沿开挖临空的坡脚滑出,滑面随开挖深度而变化,说明岩性软弱,不宜继续下挖,宜改用隧道和明洞通过。如果滑坡地段是由于开挖失去平衡,加之雨水下渗,古滑坡复活,产生顺层推移式滑坡,则宜采用在滑体上部清方减载,回填反压,在滑体下部增加抗滑力。若出现在洞口,则采取增长明洞,并将明洞与暗洞的衔接处采用钢骨架混凝土加强衬砌,在洞顶增设纵向截水沟,拦截地表水。产生滑坡的一个重要因素是水体作用,故需完善滑坡体周围排水系统。

2、活动断层地质对公路隧道施工的影响

（一）活动断层的影响

活动断层主要是目前还在活动或断续活动的地质断层。活动断层会导致岩体出现各种破碎岩面,例如断裂面及层间裂隙面等,使岩体发生破碎,渗透性增加,地表水和降水发生下渗。当隧道需要穿越活动断层时,由于活动断层岩性松软,隧道容易出现塌方以及不均匀沉降,引起隧道结构开裂、漏水,洞口附近仰坡在雨季有滑坡、错落等危险。

（二）处理措施

隧道施工中经过断层无疑有很高的难度。主要来源于断层的特点、断裂带的宽度、含水性以及断层的活动情况的组合关系。目前常见的施工手段是路线选择上尽量规避活动断层,或利用深挖路堑穿越活动断层。利用地质雷达预测、预报断层地质破碎岩体详细情况。开挖前对围岩进行加固。开挖后采用钢架加喷射混凝土作为结构支撑。按设计要求使用混凝土支护,提高混凝土支护结构强度等级。

3、膨胀性围岩

（一）特点及危害形式

膨胀性围岩具有湿涨干缩往复变形和潜在应力特性，干燥土质膨胀性岩层，岩质较硬，易脆裂，具有明显的水平和垂直张开裂隙，被水浸湿后，裂隙回缩变窄或闭合，强度迅速降低。软质膨胀性围岩经过断裂和褶皱作用而产生破碎带， 隧道开挖后受风化和吸水的影响，发生体积膨胀，对隧道的支撑或衬砌产生膨胀压力。因此在这种围岩施工中常出现初期围岩变形大，发展迅速等不良现象，具有使围岩压力增大的特点。一般会产生围岩普通开裂、坑道下沉、围岩膨胀突出和坍塌、隧道底部隆起、衬砌变形和破坏等形式的病害。

（二）整治措施

（1）加强对围岩压力和流变量测

在膨胀地层中开挖隧道，开挖前应调查其特性和规模，参考其他类似情况的工程实例，认真实施设计文件所提出的技术要求。在施工过程中还应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。对地下水探明其分布范围及规律，了解地下水对隧道施工的影响程度，以便根据围岩动态采取相应的施工措施。

（2）选择合理施工方法

在膨胀地层中开挖隧道，宜采用短台阶法或中央导坑法，但开挖分部不宜过多。应紧跟开挖尽快对围岩施加约束，可用锚喷构筑法施工及钢拱架式格栅联合支护；膨胀压力很大时，可在隧道底部打设锚杆，也可在隧道顶部一定范围内打入斜向超前锚杆或小导管，形成闭合环。斜向锚杆的外斜角度、杆长、间距、范围等可按隧道设计规范设定。开挖时应尽量减少对围岩的扰动和防止水浸湿，故宜采用无爆破掘进法。同时在开挖过程中要尽可能缩短围岩暴露时间，及时衬砌， 减少围岩的膨胀变形。

（3）加强支护

膨胀土地段隧道，除开挖后立即喷射混凝土外，还要及早进行支护。拱圈灌注后，拱脚部位要立即设置足够强度的支撑，以抵挡两侧围岩向内挤压变形。

4、岩溶型地质灾害

（一）岩溶对隧道施工的影响

当隧道施工经过可溶性岩层,部分溶洞处在隧道底部,充填物很深,隧道基底施工困难，部分溶洞岩质稳定性差,容易出现坍塌;有时遭遇大的暗河,岩溶泥砂可能夹水大量注入隧道,当水不断进入坑道时,可能会出现地表开裂,山体内压激增;部分溶洞、暗河错综复杂,范围大,施工工作难度很高。岩溶程度不一,连通性也有差异,施工时一旦出现岩溶涌入水和泥砂,将会掩埋坑道、损坏机具、影响施工等事故。

（二）整治措施

隧道施工中经过岩溶地段时,应按照设计资料以及现场勘查情况,掌握溶洞的分布情况，岩层的稳定性以及地下水流状况,为施工方案的确定提供有效地质信息。目前常利用引、堵、绕等措施。

(1)引排水

遇到暗河及溶洞水流时,首选引排的方法。在测定出水源流向与隧道地理位置关系后,采用暗管及涵洞等设施引导水流,将水排出隧道外。水流位置高于隧道高度时,应开凿引水渠道,将水位先降低至隧道高度以下,再进行引排。

(2)堵填

对已经停止变化、跨径小、水量低的溶洞,可通过其与隧道的位置情况,采用混凝土和干砌片石等进行回填封闭,并基于地质条件决定是否进行边墙基础加深。

(3)绕

在岩溶区条件下施工时,若部分溶洞处理出现困难时,可合理选择路线迂回绕过溶洞,继续开展隧道其它部分施工,以节省施工时间,加快工程进度。

四、结束语

总之，加强对山区隧道建设的灾害防治的研究，可以有效提高隧道施工的安全性和可靠性，确保隧道施工的质量。

参考文献：

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一、不良地质的类别

我国公路隧道施工主要会遇到以下六种不良地质灾害：

（一）塌方。塌方是公路隧道施工中最常见的不良地质灾害。塌方是指建筑、山体、路面、矿井、隧道等因非人为因素产生的自然下塌的现象，在公路隧道施工时经常会碰到隧道顶部突然坍塌、隧道壁松动等情况，这种情况轻则产生工程损失，重则伤及施工人员与通行人员的性命，是公路隧道施工中最为危险的不良地质灾害。隧道塌方的产生主要是由于山体本身的稳定性不高，且施工人员对隧道的稳定工作没有做好。

（二）涌水。涌水是公路隧道施工中第二常见的不良地质灾害。涌水是指隧道下的地下水极速涌出，从而破坏隧道的现象。涌水的产生主要是由于隧道的施工破坏了山体结构，导致山体压力不均，使地下水由于压力过大出现井喷。

（三）偏压。偏压是指隧道的两侧对称位置压力不均。偏压的产生主要是因为山体两侧很难保持平衡，导致隧道两侧的负荷量不同，从而使得隧道两侧压强不同。

（四）岩爆。岩爆是指开挖隧道时，开挖部位周边的岩石发生爆裂的现象。岩爆的产生主要是因为隧道施工时的爆破打乱了周边岩石的结构，使脆性岩石发生爆裂。

（五）断层。断层是指地壳岩石因受力产生过度的形变，从而引发地壳岩石的破裂且破裂面两侧产生位移的现象。

（六）岩溶。岩溶现象主要出现在山区的溶洞中，岩溶是因为岩体受到岩溶水的腐蚀而产生的。

二、对于不良地质灾害的预测方法

（一）塌方的预测方法。塌方尽管是一种突发现象，实际上是有迹可循的。会发生塌方的隧道主要会出现以下现象：一是隧道开挖后隧道顶部的岩石不断剥落甚至破裂；二是在固定好隧道支架后支架钢筋出现扭曲变形，并且喷射的混凝土出现破裂脱离的现象；三是测量到的变形速率居高不下，或者变形值突然增大。因此在施工过程中可以经常对施工周边环境进行觋测，看是否有前文所介绍的现象，以此来预测是否会发生塌方，也可以通过分析测量到的形变速率与形变值进行预测，还可以使用先进的测量方法进行预测，如微地震学测量法、声学测量法等。

（二）涌水的预测方法。任何隧道多多少少都会存在涌水的问题，涌水的预测关键是要对涌水量进行预测。涌水量可以通过建立数学模型、参照其他类似地貌、根据水平衡原理、利用地下水动力公式、使用数值方法进行预测。

（三）偏压的预测方法。偏压隧道的预测是最为直观的，由于偏压是因隧道两侧的负荷量不同导致的，在隧道施工之前，可以先观测山体的形态是否近似对称，若不对称，则可以采取山体两侧的土壤及岩体进行密度分析，并注意测量山体两侧的压力值，以此来预测隧道是否会出现偏压现象。

（四）岩爆的预测方法。公路隧道施工之前可以先使用超前钻孔对山体进行探测，根据探测的结果分析山体的岩体结构、岩体性质，以此来预测公路隧道施工时是否会发生岩爆。’使用地质雷达、红外线、岩体电磁辐射监测器也可以达到同样的效果。除此之外还可以使用微重力法、数值分析法，如塌方预测一样使用声学预测法和微地震预测法进行预测。

（五）断层的预测方法。在公路隧道施工之前应对山体及山体下的地壳迸行断层探测，断层可以通过浅层地震勘探、电法勘探、地质雷达和井间层析成像进行探测，并可以结合李四光教授的断层参数预测预报技术进行断层预测。

（六）岩溶的预测方法。岩溶的预测要综合各距离区间的预报结果进行预测，距离在两百米以上的地质预报可以使用地质素描法、地质作图法等；距离在三十米至两百米的地质预报可以使用声波反射法、深孔水平钻探法等；距离在三十米以内的地质预报可以使用地质钻探法、地质素描法、红外线探测法、地质雷达等。

三、不良地质灾害应对措施

（一）塌方的应对措施。公路隧道在施工过程中发生塌方现象时，应及时进行补救，以免导致施工人员的伤亡以及隧道塌方程度变大。对于小型的塌方，应该及时固定隧道支架，重新喷射混凝土，使用临时支架直至混凝土凝结稳定，及时处理塌方所产生的建筑垃圾。对于大型塌方，应在塌方部分使用钢拱架进行固定支撑，在钢拱架外侧使用钢筋网二次加固，并及时快速地处理塌方产生的建筑垃圾，然后分三至四次输送混凝土形成护拱，在塌方部位完全固定时才可进行下一步公路隧道的施工。

（二）涌水的应对措施。对于涌水的应对措施要分成两个方面，并且两个方面要同时进行，一个方面是排水，可以通过钻孔徘水、导坑排水、井点排水和深井排水排出涌出的地下水；另一个方面是一止水，可以通过注浆止水法进行止水。

（三）偏压的应对措施。对于偏压较严重的隧道可以采用超短台阶法施工工艺、短台阶预留核心土法、反压护拱施工方法、减载反压技术、洞外注浆固结法和护拱技术进行施工。对于一般的偏压隧道，可以通过加强隧道体的稳定性来抵抗压强。

（四）岩爆的应对措施。首先，在选取隧道位置时应尽量避开容易产生岩爆现象的位置，在情况不允许的情况下，应该尽量将隧道开挖方向设置成与最大地应力方向平行，除此之外，还要考虑设置合适的隧道形状以分散地应力。在公路隧道施工时要注意加强隧道体的稳固性，改变围岩的物理性质，使围岩变成非脆性岩体，还可以通过钻孔泄压法、巷道切割槽缝法等方法分散地应力。

（五）断层的应对措施。对于出现断层的隧道，应该通过微震爆破技术、综合控制爆破技术进行爆破开挖，采用喷锚网联合支护、钢架支护与超前支护，通过半断面微台阶法、上下断面顺序开挖法进行施工。

（六）岩溶的应对措施。对于小型溶洞，可以使用C25喷射混凝土进行填充，对于小型的隐伏型溶洞，应该使用普通混凝土进行注浆；对于中型溶洞，可以采用岩溶管道处治技术进行旅工与治理；对于大型干溶洞，可以采用托梁+板跨方案、钢管群桩加固方案、桩基托梁方案、填筑方案和跨拱方案。

四、总结

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前言

随着科技的进步和工程技术的发展，人们对地下空间的利用将得到更多重视。隧道作为山岭地区公路、铁路建设不可缺少的一部分，将会起着越来越重要的作用。尽管前期勘察进行了地质调查、地质钻探，但由于隧道位于地层之中，对周围地质环境的变化很敏感，无法完全掌握隧道所在地质条件。这就需要在隧道工程施工过程中加强现场监控量测，从而判断围岩和隧道的稳定状态、以保证施工安全进行。文章以广乐高速公路杨溪隧道为例，总结和提出了监控量测及信息反馈分析研究方法，对工程实践与研究具有一定的参考价值。

1 工程概况及存在的工程地质问题

广乐高速公路是京港澳高速公路粤境段的复线。本区属中亚热带湿润型季风气候区，地震基本烈度Ⅵ度，地表水系较发育，在隧道进出口两侧冲沟处常年溪流不断，水量随季节有明显变化。该隧道地下水为基岩风化带内的裂隙水，丰富的地下水水源，使得隧道区地下水较为发育，施工时要注意排水、预防涌水。

存在的工程地质问题有围岩变形破坏问题；涌水和突水问题；地面沉陷与塌陷问题；其他隧道地质灾害问题，如岩溶塌陷、高地温、瓦斯爆炸和有害气体的突出等灾害问题。

2 内容与目的

目前，地质超前预报分为地质构造预测预报、地层岩性预测预报、地下水预测预报和不良地质预测预报。其主要目的：清晰的了解掌子面前方的工程地质与水文地质条件，以确保工程施工的顺利进行；进一步减小地质灾害发生的概率和造成危害的程度；为工程设计的优化提供地质依据；为竣工文件的编制提供地质资料。

3 监测方案与数据分析方法

拟监测的项目主要有拱顶下沉、地质和支护状况观察、周边收敛、锚杆拉拔力检测、地表下沉和围岩内部位移量测。拱顶下沉量测点，在拱顶中心线上布置3个测点；围岩体内位移量测每个断面布设3～5个量测点；接触压力每断面布设3～7个点。一般来说，力学分析法和经验法都是分析监测数据、预测隧道的稳定性所常用的方法。力学计算法一般用于调整和确定支护系统，而经验法则主要是依据经验建来分析监测数据，从而分析围岩的稳定性及支护系统的工作情况。

4 杨溪隧道监测数据分析

ZK66+100断面位于杨溪隧道出口洞身段，设计IV级围岩，上部为土层、强风化、中风化、夹薄层泥质砂岩，岩体破碎状、稳定性差、易坍塌，洞身开挖采用双侧壁导坑法施工。观测数据如图2、图3、图4所示。

分析可以发现，拱顶下沉量与围岩收敛量相比更大，但二者具有相同的变化趋势，这与实际工程规律相符。由围岩压力时序图的变化趋势，可以发现其与内空变位收敛曲线的变化趋势相近。时序图初期的动荡变化反映了围岩原始应力状态破坏后，在开挖面周边范围的岩体出现应力重分布现象，围岩最终重新达到稳定状态。通过施工监测，可以直观地调整施工节奏，在保证安全的情况下加快施工进度。

5 结束语

（1）监测隧道整体结构的受力变形是监控量测的主要内容。监控量测以实时数据反馈于施工，及时发现不足之处从而优化设计方案，最终使隧道施工顺利完成。（2）目前，外部条件因素严重制约着监控量测数据的准确性，数据需要经过相互对比才能准确的得出用于指导施工结论。（3）开挖会破坏岩体的最初应力状态，使岩体内部应力产生重分布，出现收敛与下沉。监控量测可以在施工过程中，及时地了解围岩和支护结构实时动态的受力与变形信息，分析判断其发展的趋势，从而对围岩的稳定性和支护系统的可靠性进行评价，以达到了及时调整施工节奏、优化支护参数并进行施工决策的目的。同时，将量测的数据与反馈分析技术结合起来的方法，能够更全面、真实地反映围岩状态变化，以修正后的参数进行力学计算，则得出的结果将与实际情况较为吻合。（4）监测采集了围岩和支护结构实时的变化趋势，通过对量测数据的分析，密切监视围岩和支护结构的变形，并将监控信息及时地反馈，可以确保隧道稳定和施工安全。

参考文献

[1]陈凯江.隧道施工监控量测及数据反分析技术研究[D].北京工业大学，2013.

[2]孙昊.公路隧道施工监控量测及分析研究[D].石家庄铁道大学，2013.

[3]雷军军.望垄江隧道监控量测技术研究[D].中南大学，2011.

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引言

随着国内交通设施建设规模日益扩大，隧道建设也得到了迅猛发展，隧道与其他工程相比较具有隐蔽性、复杂性强，地质条件及周围环境不确定性突出等特点，往往在隧道掘进过程中才能发现不良地质情况，因此常导致塌方、涌水、岩爆等各种地质灾害，不仅会影响工程进度，增加工程造价，甚至会导致事故发生，因此对隧道岩溶的发育情况进行及时准确的预报是保证施工安全、减轻突水、突泥等灾害的有效途径，但由于岩溶的形成、发展和空间分布等受诸多因素影响和控制，导致岩溶的发育虽具有一定的规律性，但其在细观上也有明显地差异性，此即增大了超前预报的难度，因此如何采用单一或综合的方法对岩溶进行超前探测并保证成果的准确性对隧道施工具有非常现实的重要意义。

1 工程概况

大独山隧道洞身断层破碎带发育，部分段落处于季节交替带，洞内为人字坡。该隧道位于地处黔西高原向黔中丘陵过渡地带，属构造剥蚀、溶蚀中低山地貌，根据工程地质及水文地质情况，本隧为岩溶隧道，可溶岩长度为9063m，占全隧长度的76%，隧道最大埋深约380m，洞身断层破碎带发育，发育区域断层7处，物探解译断层11处，可溶岩与非可溶岩接触带6处，下穿暗河1处（位于隧道拱顶上约43m），地表村庄分布广泛，岩溶漏斗发育，隧道通过可溶岩段，岩溶及岩溶水对隧道影响较大，遇到大型岩溶管道及溶洞可能性较大，可能发生突水、突泥现象，地表局部地段发生塌陷，在断层破碎带、可溶岩与非可溶岩接触带多为地下水富集区，易发生突水、突泥、岩溶塌陷，隧道中段洞身埋深大，地应力相对较高，在高地应力下可能发生岩爆。因此本隧主要风险为塌方，突水突泥，岩爆，危岩落石等风险，为Ⅰ级风险隧道。

2 超前隧道超前地质预报的目的

隧道施工超前地质预报是施工安全的保障基础，通过对超前地质预报信息的提取、分析与判断，可针对性的结合地质灾害、结构围岩稳定、涌水、毒害气体检测等，并可进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质和水文条件，保证隧道施工安全，减少因隧道围岩浅埋段发育不规律而造成大面积坍塌和地表塌陷带来的损失；可预测隧道内存在的熔岩空腔、暗流等地质灾害以降低灾害发生的几率和危害程度；可预测隧道掌子面前方岩性变化情况及围岩类别；可预测隧道掌子面前方出现的断层及破碎带发育情况并可为优化工程设计提供地质依据；为编制竣工文件提供地质资料【1】。

3 超前预报方法及内容

3.1 地质调查分析法

地质调查法是通过区域地质资料分析、隧道轴线地表和洞内工程地质调查，了解隧道所出地段岩层地质年代、围岩岩性、结构特征和地质构造等，用以预测隧道可能存在的不良地质现象的类型、部位、规模，该方法应具有可靠的地理论为基础，并可做为其他预测方法的选取依据，该方法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。地表调查是熟悉和确认地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，尤其是标志层的熟悉和确认；洞内地质素描则包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描，主要内容包括地质岩性、地质构造、岩溶、特殊地层、人为坑道、地应力、有害气体及放射性危害存在的情况以及地下水的分布、出露形态及围岩的透水性、水量、水压等以及地下水活动时对围岩稳定的影响，并应记录不同工程地质条件、水文地质条件下隧道围岩稳定性、支护方式及初期支护后的变形情况等。

3.2 物探法

弹性波反射法。是利用人工激发的地震波、声波在不均匀地质中产生的反射波特性，预报隧道开挖工作面前方的地质情况，该方法适用于划分地层界限，查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。该工程采用TSP法，即隧道地震波法，是通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播，并在不同的岩层内地震波以不同的速度传播，而在界面部位被反射后被高精度的接收器接收，之后通过计算机软件对前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等进行分析，最终显示出各种围岩构造界面与隧道轴线相交所呈现的角度及距工作面的距离，工程中每次预报的距离采用100m，在完整的硬质岩地层每次预报距离采用150m【2】。

3.3 电磁波反射法

其原理是利用人工场源激发地下岩石, 在电流流过时产生的电位差, 接收不同供电频率形成的一次场电位, 由于不同频率的场在地层中的传播深度不同, 所反映深度也就与频率构成一个数学关系,具体为采用地质雷达探测，利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播和反射，根据传播速度和反射脉冲波走时进行超前地质预报的一种物探方法，主要用于岩溶探测，亦可用于断层破碎带、软弱夹层等不均匀体的探测，每25m一次，一次范围为30m，两次重叠长度应在5m以上。该方法勘测深度范围大，分辨力较高，低阻敏感性好，地形影响小且抗干扰能力强。

3.4 红外探测法

即根据一切物质都在向外辐射红外电磁波并形成红外辐射场，同时会将内部地质信息传递出来，地下水活动引起岩体红外辐射场强度变化，干燥无水的地层和含水地层发生的红外辐射强度不同，红外探测仪通过接受和分析红外辐射信号进行超前地质预报，主要用于定性判断探测点前方有无水体存在及其方位、不能定量给出水量大小等参数，每25m一次，一次范围为30m，两次重叠长度应在5m以上。

3.5 高分辨直流电法

其原理是以以岩石的的电阻率差异为基础，探测任何地层中存在的地下水位置及相对含水量大小，如断层破碎带、溶洞、溶隙、暗河等地质水体中的地下水。

3.6 超前钻探法

工程中采用单孔水平取岩芯钻探法，超前探测20-30m以验证中近距离物探超前探测的异常地段，每25m一个循环，每孔长30m，钻孔是否取岩心应根据地质条件决定，通过对注浆孔、注浆过程记录资料及检查孔取芯等情况进行分析以得出各孔不同深度处围岩的完整性及岩溶的发育情况，一般通过卡钻、跳钻、钻速骤增等情况来判断裂隙的发育情况，溶蚀宽度主要由跳钻或钻速骤增的长度决定，通过返水量、返水夹杂物分析溶蚀的发育及充填情况，通过返水夹杂物的粒径及磨圆情况分析溶蚀宽度、延伸情况及岩溶水的补给情况，通过注浆量、注浆压力上升情况分析岩溶的发育情况，通过注浆质量检查孔的取芯情况分析岩溶的发育位置、大小；通过对超前预测预报所得的资料进行综合分析与评判，相互印证，并结合掌子面揭示的地质条件，发展规律，趋势及前兆进行预测，判断；根据超前地质预测预报结果，相应优化调整措施，工法及特殊处理措施，以确保施工安全及结构安全，确保工程顺利实施。

4 结论

随着隧道施工中物探水平逐步提高，施工地质预报的技术方法也越来越多，且探测的精度也随之增高，但实际应用中单一的方法往往不能满足工程需要，因此应避免盲目选用施工预报方法，而应将建立与工程实际相适应的综合预报系统作为重点，力求在预报中做到准确、经济、高效。

篇10

中图分类号：U45文献标识码： A

一、我国铁路隧道施工技术概述

随着我国交通运输事业的快速发展，铁路隧道工程越来越多，对铁路隧道施工技术水平的要求也越来越高，很多隧道需要穿过多种多样的地质条件，因此，只有不断加大隧道施工的技术投入力度，组织相关技术人员进行技术攻关，不断提高铁路隧道施工技术水平，才能够适应铁路运输事业发展的需要，满足人们对铁路运输的需求，助力社会经济的发展、具体说来，在铁路隧道的施工过程中，需要克服各种各样的复杂地质条件，如岩溶、高地温、放射性气体、软弱破碎带、特殊岩层、云母片岩等不利于施工的地质条件。如果在隧道施工过程中不能很好地克服这些复杂的地质条件，就可能会导致突泥、涌突水、岩爆、瓦斯爆炸、高地温灾害等一些突发性的灾害事故，不仅会降低铁路隧道工程建设的经济效益与社会效益，浪费大量的人力、物力、财力，延误工程的施工工期，甚至会造成人员伤亡，给人们的生命财产安全带来极大的威胁。

铁路隧道施工过程中的地质灾害具有突发性、多变性、复杂性、危害程度大、危险系数高等特点，因此，解决这些复杂的地质问题是隧道施工过程中的关键问题，也是确保隧道施工顺利进行的基础，只有加强复杂地质条件下的铁路隧道施工技术研究，才能够促进铁路隧道施工工程的顺利进行，保障人民的生命财产安全，不断提升铁路隧道的施工技术水平，促进我国铁路运输事业的发展。

二、浅埋偏压隧道的特点

浅埋偏压是复杂地质条件的一种，建设浅埋偏压隧道需要克服这种复杂地质，才能够避免发生突发性安全事故，确保人们的生命财产安全。为了更好地解决浅埋偏压隧道中遇到的问题，突破这种不良地质条件的限制，提高铁路隧道的施工技术水平，我们需要了解浅埋偏压隧道的特点和浅埋偏压隧道下的施工要求。浅埋偏压是一种不利于施工的复杂地质条件，在这种复杂地质条件下施工容易发生地质变形，并且地质变形的幅度通常比较大，往往会在短时间内发生较大的安全事故，对人们的生命财产安全造成极大的威胁。与其他隧道相比，浅埋隧道的埋深相对较浅，其覆盖层因而也会较浅，这就导致浅埋隧道难以独立成拱，容易导致地表沉陷或塌方，在施工过程中容易因为地层损失导致地表移动，不仅会对铁路隧道施工，对周边环境也会造成极大的危害。一旦在铁路隧道施工中遇到这样的地质条件，对支护、开挖、排水、衬砌等施工技术与施工方法都带来了极大的挑战，加大了铁路隧道施工的难度系数。因此，一定要充分认识到这种复杂地质条件的危害性，认清这种地质条件的特点及特性，对可能会发生的各种地质灾害做到提前预知，采取积极有效的施工技术与施工方法，制定出有针对性的施工方案，避免发生一些突发性事故。在隧道开挖的过程中，要通过围岩的地质资料，准确掌握各个地段的地质特点，并定期做好地质变形监测，防止在施工阶段发生地质灾害。要通过研究围岩的特点及变形情况，分析围岩的变形时间与变形规律，制定出正确的施工参数，并根据施工的具体条件对施工参数适时调整，使施工参数更加符合隧道施工的要求，制定出完整的、系统的、科学的施工方案，避免在施工过程中发生地质灾害。

三、软弱围岩隧道的特点

在明确软弱围岩隧道的特点之前，我们需要对隧道围岩有一定的了解。隧道围岩是建立在应力的基础之上的，是指隧道工程中存在应力的那部分岩体，能够对隧道的稳定性产生很大的影响。不同的地质条件下，围岩的特点及稳定性都有着很大的不同，因此，我们需要在研究软弱围岩隧道之前对各种地质条件进行分析，根据不同的地质特点选择合理的施工方法，改善围岩隧道的稳定性，使其能够产生合理的应力，对施工过程以及施工技术进行科学的管理，提高铁路隧道施工的经济效益与社会效益。此外，要根据隧道的地质条件以及具体的施工要求，合理确定围岩隧道的荷载量，保证隧道的荷载量能够在隧道结构所能接受的合理范围内，要对隧道工程的衬砌结构进行合理的分析，掌握好衬砌的种类与尺寸，根据衬砌结构的特点选择合理的劳动定额，再以此确定围岩隧道的消耗标准。

根据围岩隧道的特点，在施工技术方面要不断加以改进，尤其是隧道周围的地质判别技术方面。隧道地质判别技术对于施工能否顺利进行以及隧道工程的效益都有着非常大的影响，是施工中的一项非常重要的施工技术与施工工序。但是，隧道地质判别技术无论是国内还是在国外，都处于探索和研发的初级阶段，这项技术的研究还不够全面、成熟，很多国内外的地质判别和预测技术主要还是依靠一些地质判别仪器进行零星的预报工作，不够全面、系统和科学。总而言之，地质判别技术在目前，尚处于一种发展阶段，作为地下科学方面的重要组成部分，地质判别技术只有不断提升技术水平与应用水平，才能够满足铁路隧道施工的要求，形成一系列完善、完整、完备的科学技术体系。

四、隧道施工技术的改进措施

1、加强地质工作

地质条件的复杂是影响隧道施工最重要的因素，要改进隧道施工技术，就要在地质工作方面有所加强。现阶段，我国对地质工作研究较少，大部分隧道施工缺乏地质工作这一环节或者只关注地质环境的前期勘探，所以在这方面的工作急需加强。

一般而言，较科学的隧道地质工作应包含三个方面的内容：前期的地质情况预测，施工中围岩的进一步调查及地质灾害监测，探讨与围岩相匹配的施工技术等。前期预测是指在施工前，由专家和隧道工作者运用仪器探测和地面调查等方法，初步了解施工地的地质构造，判断隧道可建与否以及运用何种施工技术进行钻探；施工过程中，对岩石的调查和鉴定包括岩层自身结构、受力状况和岩层周围的地质状况，如地下水等，随着施工进展对其进行深入调查。对地质灾害的监测主要是指通过深入隧道，对塌方、突水、瓦斯爆炸等地质灾害进行监测，具体内容即是对岩层破碎带和不稳定的岩溶等进行识别，对地下水位进行监测以及对断层和煤系地层的确认识别，以保证施工阶段的安全性；经一系列识别监测后，在地质状况相对稳定的情况下，还要寻找与该岩层结构相对应的施工技术，以免在施工中诱发地质灾害。我国的地质工作还处于完善阶段，加强地质工作，对于铁路隧道施工的顺利开展和降低安全隐患有着重要的现实意义。

2、改进施工技术

在铁路隧道施工过程中会遇到很多不同的地质灾害，如塌方、突水、岩爆以及随之产生的泥石流等，要确保施工工作的顺利、高效开展，除加强地质工作之外，还要采取安全有效的技术措施。总体来看，首先要改进预加固技术，即对相对脆弱和易破碎岩层进行注浆加固，增强其受力能力和稳定性，从而增强施工过程中其抗压能力，提高安全性；其次要改进支护技术，超前支护，加固施工设备，保障工作人员的生命安全；最后，要改进控制方法，采用自动化监测进行临空面控制，远离施工洞口，保障施工安全。以具体防治措施为例：塌方多是由于围岩脆弱、易破碎，在修建隧道时，可采用提高围岩的强度和抗压性的措施进行注浆，利用施工中常用的超前长管棚、超前锚杆及加固注浆、超前小导管注浆等施工措施加以预防；对于瓦斯地层，则需要降低瓦斯压力，采取钻孔排放的方式，减轻施工压力，同时要对其进行安全监测，利用瓦斯测定仪对其进行不间断地浓度监测，确保施工安全；对于石膏地层和山谷等地下水位较高的地段，或在岩层软弱、复杂的地质隧道施工过程所引起的渗漏水问题，应采用积极有效的防排水措施予以处理，某些地段还需加强通风，以确保隧道内铁路运行安全。

结束语

总之,随着我国经济的快速发展,国家交通网络的逐步形成,铁路覆盖的面积也快速增长,而针对我国广袤的地理环境,对复杂地址条件下铁路隧道施工技术的分析讨论显得格外重要。这对我国的经济发展以及我国的社会建设有着积极重要的作用,对我国铁路道路的发展更是具有进步发展的意义。

参考文献

[1]成飞.关于隧道施工质量控制措施的探讨[J].科技资讯，2011年(2).

[2]孙会良,郝建中.《浅谈沿黄公路大断面黄土隧道扩挖施工技术》[J].科技情报开发与经济,2009(2).

作者简介

姓名：王斌

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Abstract: proven mining method tunnel working face in front of the geology as tunnel construction of the importance of safety controlling factor, so advance geological forecast work has become a mining method tunnel construction is an important part of the process. Taking Guangzhou rail transit line 3 ling bridge station ~ Sports West Point west road station mining method of interval tunnel construction actual implementation of the advanced prediction, this paper introduces the Guangzhou rail transit subway mining method tunnel construction experience, introduce the complex geological conditions of the tunnel advance geological forecast technology.

Keywords: mining method tunnel; Advance geological forecast; Complex geological; Geological disasters

中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

隧道施工时，经常穿越复杂地质区域，在施工过程中往往容易在复杂地质区域发生坍塌、涌泥、突水、地面沉降以及遭遇有害气体（瓦斯、深层天然气等）突出等地质灾害或不良的环境影响，一旦施工中未超前探明或处治措施不合理，不但危及隧道施工安全、进度及质量，同时给后期的运营留下隐患。隧道开挖前对隧道的地质条件的了解，对隧道建设有着重要的作用，因此准确地预测与反馈掌子面前方、隧道周边的具体地质信息，是地质复杂隧道建设的迫切需要。通过超前预测，可以及时发现异常情况，预报掌子面前方复杂地质体的位置及其围岩结构的完整性与其含水的可能性，为优化施工方案提供依据。本文以广州轨道交通三号线石牌桥站~体育西路站矿山法隧道区间施工为例，介绍复杂地质条件下的隧道超前地质预报技术，以期为今后类似工程的施工提供经验和参考。

1工程概况

石牌桥站~体育西路站区间为双线隧道，起于石牌桥站,止于体育西路站，总长为1265m，起讫里程YCK6+132.7～DK7+397.7。本段隧道的地质条件较为复杂，包含逆断层带、可溶岩地段、非可溶岩地段及碳质页岩及煤线地层（可能存在瓦斯）。区内属于珠江三角洲冲(淤)积平原。地下水以第四系孔隙潜水和基岩裂隙水和岩溶水为主。

2隧道超前地质预测预报内容和方法

2.1隧道超前地质预测预报内容

隧道施工超前地质预测预报是在施工时搜集地质资料，预报工作面前方短距离内的工程地质条件，以便为判断围岩类别，预测、预报前方不良地质情况，杜绝突发性事件的发生，为正确地选择开挖断面、支护参数和施工方法提供依据。根据天星隧道的地质情况，结合国内同类工程的施工经验，本标段本着“地表和洞内相结合、构造探测和水探测相结合、长中短期分阶段预报相结合”的“三结合”原则，做到有疑必探、先探后掘，充分发挥多种手段综合预报的优势，解决本标段的超前地质预报和整治问题。在施工中为了避免地质灾害和不良的环境影响，获得详细的地质条件，在施工前应做以下几个方面的探测：不良地质、地层岩性、地质构造、含水构造的位置规模及其性质。

2.2隧道超前地质预测预报方法

（1）常规地质法：根据现已开挖段的地质情况结合对隧道地表进行地质补充调查、地质勘察报告，对可能存在的地质情况进行地质素描。地质素描的内容包括：

①岩性：隧道顶、底板围岩的种类、性质、产状与特点，围岩固结情况、风化及变质软硬程度。

②地质构造：各种地质构造的类型、性质、产状、规模，以及对岩体的破坏程度；断层分布、走向、倾角、风化破碎程度；节理裂隙方向及间距，充填物及性质；岩溶展布的空间关系等。

③水文地质：洞内重要泉眼、暗河，主要出水点、涌水、突泥地点，观测其流量、水压、颜色变化、夹杂物等情况。必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系；

④其它：包括初始应力状态、掌子面自稳状况等。

（2）TSP-203超前物探法：利用在隧道围岩以排列方式激发弹性波，弹性波在向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面，即地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等，会产生弹性波的反射现象，这种反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收下来，输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理，实现拾取掌子面前方岩体中的反射波信息，达到预报的目的。

图1 .TSP203超前地质预报系统原理与布设

（3）超前探孔：使用超前地质钻杆在隧道断面的若干个部位进行钻探，依据钻杆内岩土结构、构造及水文地质判定前方围岩的性质。一般取隧道断面的三个点，中上部、左侧、右侧，将钻探出的围岩综合对比分析然后按每两米一个断面记录其围岩状况。这种方法是最直观的进行地质探测，直接揭示前方几十米地层的岩性、岩体结构、构造、地下水、岩溶洞穴充填物及其性质、岩体完整程度等资料,比较直观,还可通过岩芯试验获得岩石强度等定量指标。

3石牌桥站~体育西路站区间隧道超前地质预测预报

施工过程中对石牌桥站~体育西路站区间隧道全部开展超前预测预报工作，并重点对发生易塌方、突水突泥工程地质灾害段落进行超前预报工作，为及时调整施工方案及预防地质灾害发生提供基础资料，从而降低地质灾害的发生几率和风险。

3.1极易发生塌方、突水涌泥的逆断层段地质预报方法

（1）常规地质法：对隧道地表进行补充地质调查和隧道内地质素描，根据掌子面开挖揭示的地质条件及部分炮眼加深2～3m的探测情况，如地层岩性特征、岩体破碎程度、地下水发育情况、结构面性质、洞型变形破坏特征等，对掌子面进行地质素描，并进行地质作图。

（2）综合超前物探：长距离超前物探采用TSP-203对掌子面前方约100m范围内的地质构造的位置、规模、性质作较为详细的预报，探测岩体的完整性及岩溶和地下水的发育情况，每100m施作一次；中近距离超前物探采用红外探水仪器、地质雷达物探手段对掌子面前方先进行中距离综合超前预测、预报，每25m施作一次，一次范围30m。

（3）超前探孔：超前地质钻孔采用单孔水平取岩芯钻探法，超前探测20～30m，验证中近距离物探超前探测的异常地段，正洞每个断面不少于5孔，每个断面3孔；加深炮孔探测利用在隧道开挖工作面上的炮眼钻孔来探测前方围岩的地质情况，在每一循环钻设炮眼时布设3～5个钻孔加深1～3m作为探测孔。

3.2可溶岩一般地段及出口非可溶岩地段

该区段采用的常规地质法及综合超前物探法与逆断层段地质使用的方法相同，使用超前探孔采用单孔水平取岩芯钻探法，超前探测30m，验证中近距离物探超前探测的异常地段，正洞每个断面不少于3孔；加深炮孔探测利用在隧道开挖工作面上的炮眼钻孔来探测前方围岩的地质情况，在每一循环钻设炮眼时布设3～5个钻孔加深1～3m作为探测孔。

3.3含碳质页岩及煤线地层有瓦斯积累可能地段预报方法

施工含碳质页岩及煤线地层结合岩溶段超前预报措施并利用超前钻孔、地质雷达探测等手段，对掌子面与侧壁进行地层岩性特征、地层产状、煤线厚度、瓦斯压力、含量和浓度等综合分析。

4结语

超前地质预测预报是规避复杂隧道地质风险的最有效手段，在施工当中应当将超前地质预测预报工作作为一道工序纳入施工设计中。隧道施工过程中，复杂地质条件下的地质超前探测也不再单一的使用一种方法进行预测，而是综合采取几种方法同时进行，对探测的结果进行综合判断分析。综合判断分析是综合超前地质预报方法的核心，它对各种预报手段获得的资料进行归纳、分析、对比，提出最终预报结论，从而对工程措施提出建议，指导施工。综合分析探测报告，内容包括工作概况、采用的各种预报手段及预报结果、相互印证情况、综合分析预报结论、灾害警报、施工方法和施工措施建议等。

本文对逆断层段、可溶岩地段、非可溶岩地段、含碳质页岩及煤线地层有瓦斯积累可能地段的隧道进行地质超前探测，综合采用常规地质法、综合超前物探法及超前探孔作为主要的超前地质预测手段，取得了较好的效果。避免了施工过程中坍塌、涌泥、突水、地面沉降、有害气体（瓦斯、深层天然气等）突出等地质灾害或不良的环境影响的发生。

参考文献

篇12

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

在山区修建高速公路是改变山区落后面貌造福于民的工程，但是高速公路的修建必然要改变山区原有的自然环境和质态环境，其较之于平原地区高速公路建设尤甚。因而在工程建设之初就要对山区高速公路建设地质、山区高速公路的质量控制做好探讨和规划。否则必然会引发一系列包括水土流失在内的环境问题，严重的将引发环境灾害，如滑坡、崩塌、泥石流等等，给当地造成巨大的人员伤亡和财产损失。这样就违背了建设的初衷，这在只重建设不顾环保的过去时有发生、教训极为惨痛。要预防和防治这些问题的发生必须根据工程的特点在建设之初预见到工程建设可能引发的环境问题，在工程设计施工中采取有效措施加以预防，把山区高速公路真正建成绿色之路、环保之跌、福民之路。

一、山区高速公路的工程技术特点1.地形起伏大，高填深挖地段多。 2.地质、水文、气候条件复杂,地质灾害多发。 3.弯、坡、斜桥和高架桥梁众多，长大隧道明显增多。 4.防护工程数量大，型式多，高边坡防护需要综合采用多项防护技术。 5.公路长、大纵坡较多，平面半径偏小，整体线形指标较低。 6.环保问题突出。

二、山区高速公路施工技术

山区要建设一条兼顾交通、环保、生态等方面要求的高标准的山区高速公路，应该重视和加强地质工作。地质工作应贯穿于设计、施工和运营的全过程。对地质现象和规律的认识（岩土工程勘察工作）是由面到线、由线到点、由表及里、由粗到细、由宏观到微观，逐步深入的，根据不同阶段应采取不同的方法和手段。1.勘察设计阶段地质条件是客观存在的，山区高速公路在自然地质环境中穿行，并对地质环境进行改造，应该认识地质规律，尊重地质规律，在设计中充分考虑地质因素，遵循地质原则，从源头上尽量减少山区高速公路对自然环境的破坏，并且为施工和运营提供良好的条件。2.贯彻地质选线的原则 山区公路地质选线主要受到地形和不良地质现象的制约，主要的不良地质现象有滑坡、泥石流、岩崩、岩溶、岩堆（坡积层）、软弱土、膨胀土、湿陷性黄土、冻土、水害、采空区以及强震区（高地应力）等。本阶段应尽可能详细地收集区域构造地质、岩石地层、水文地质、工程地质、地震地质、环境地质等方面的资料，利用遥感资料（卫片和航片），编制中比例尺（1：5万或1：10万）工程地质图和地质灾害（不良地质现象）分布图，图上标注大的地质构造(主要是断层)、重大的地质病害体，分析区域性的地质灾害发生条件，进行初步的地质灾害评估，配合路线方案设计，进行必要的现场踏勘和重点路段的调查，反复对比，优选出工程地质条件最好、地质灾害最少、工程建设对地质环境的不利影响最小的路线走廊带，真正贯彻地质选线的原则。

3.施工图设计阶段――详查工点地质条件

通过初步设计阶段的各种地质工作，已经基本查明路沿线的地质条件，但是工作深度和广度还不够。本阶段应详查工点地质（桥位、隧道、深路堑、高填路堤、陡坡路堤、支挡构造物），进行重要工点1：2000地质测绘。采用调查、测绘、槽探、坑探、钻探、物探等综合勘察手段。查明场地岩土体组成、性质、分布以及风化层、不良地质、特殊性岩土等工程地质条件在路线纵横方向的变化。

三、山区高速公路的质量控制 1.高填路堤的质量控制 控制高填路堤的施工质量主要是确保高路堤的稳定性。高路堤稳定性的影响因素主要有：路基填料、边坡坡度、地基性质和水文状况，所以在高路堤填筑时采取的主要质量控制措施为：（1）设计时，应对高路堤进行稳定性验算；（2）高路堤填筑前仔细进行工程地质勘察，彻底处理下卧层确保地质承载能力；（3）通过试验检测选择适宜的路基填料；（4）严格执行路基施工规范，加强对密实度的控制与检测；（5）加强对高路堤的沉降观测与监控；（6）加强高边坡的超前防护。 2.桥梁施工的质量控制 除了传统的质量控制外，对桥梁特别是大型桥梁采取施工控制措施。桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键措施之一，也是桥梁建设的安全保证。大型桥梁施工控制是一个施工量测判别修正预报施工的循环过程，施工控制的最基本要求是确保施工中结构物的安全，其次必须保证结构物的外形和内力状态符合设计要求。影响桥梁施工控制的因素主要有结构参数、施工工艺、施工监测、结构分析计算模型、温度变化、材料收缩与徐变、施工管理等，所以，必须建立完善、有效的控制系统才能达到预期的控制目标。