王獻軍

摘要：就目前而言，中國是世界上隧道最多、地質最復雜的國家，也是今后隧道發(fā)展最快的國家。就地質工程而言，對地質條件的了解，對可能發(fā)生的地質災害進行預報并通過設計與施工技術對其進行駕馭，這是對隧道施工地質災害處理的新目標。

關鍵詞：交通;地鐵;隧道工程;地質災害

前 ?言

隨著交通運輸、水利水電、城市地鐵和地下空間的開發(fā)利用，隧道施工技術也取得了長足的進步，隧道工程的規(guī)模和數(shù)量都有了較大增長。據(jù)最新統(tǒng)計資料顯示，鐵路既有隧道 2 954 km，公路隧道 1527 km，城市地鐵 300 km，礦山巷道更多。隧道圍巖地質情況復雜多變，各種不良地質所導致的工程事故屢見不鮮，因此針對不良地質隧道的設計與施工顯得越來越重要。不良地質地段是指滑坡、崩塌、巖堆、偏壓地層、巖溶、高應力、高強度地層、松散地層、軟土地段等不利于隧道工程施工的不良地質環(huán)境。特殊地質地段是指膨脹性地層、軟弱黃土地層、含水未固結圍巖、溶洞、斷層、巖爆、流沙等地段以及瓦斯和有害氣體溢出地層等。

二、隧道工程地質災害產(chǎn)生原因分析

地質問題是隧道工程建設過程中出現(xiàn)地質災害的主要原因。同時，人工開挖方法的不當以及設計的不合理也會導致地質災害的產(chǎn)生。

1.滑坡、崩塌、泥石流

滑坡、崩塌災害主要是地殼重力結構變化引發(fā)的災害，有時是因為地殼變動的自然力引起，而更多的則是人工開采使得山基松動?；率侵干狡略诤恿鳑_刷、降雨、地震、人工切坡等因素影響下，土層或巖層整體或分散地順斜坡向下滑動的現(xiàn)象。這種災害的特點是瞬間性，面積大，動量大，破壞性極強。泥石流是指在降水、潰壩或冰雪融化形成的地面流水作用下，在溝谷或山坡上產(chǎn)生的一種挾帶大量泥砂、石塊等固體物質的特殊洪流，其比重大，沖擊力大，能移動并攜挾巨石，沖擊山體，形成巨大的破壞。地形坡度較緩時，滑坡、泥石流的運動速度較慢;地形坡度較陡時，滑坡、泥石流的運動速度較快。有些公路隧道難以避開滑坡、崩塌發(fā)育地區(qū)或泥石流溝?；?、崩塌和泥石流對隧道的施工和隧道的穩(wěn)定都構成了威脅。

2.膨脹性圍巖

膨脹性圍巖具有濕漲干縮往復變形和潛在應力特性，干燥土質膨脹性巖層，巖質較硬，易脆裂，具有明顯的水平和垂直張開裂隙，被水浸濕后，裂隙回縮變窄或閉合，強度迅速降低。軟質膨脹性圍巖經(jīng)過斷裂和褶皺作用而產(chǎn)生破碎帶，隧道開挖后受風化和吸水的影響，發(fā)生體積膨脹，對隧道的支撐或襯砌產(chǎn)生膨脹壓力。因此在這種圍巖施工中常出現(xiàn)初期圍巖變形大，發(fā)展迅速等不良現(xiàn)象，具有使圍巖壓力增大的特點。一般會產(chǎn)生圍巖普通開裂、坑道下沉、圍巖膨脹突出和坍塌、隧道底部隆起、襯砌變形和破壞等形式的病害。

3.巖爆

巖爆是高地應力條件下地下工程洞室開挖過程中，因開挖卸荷而引發(fā)周邊脆性圍巖產(chǎn)生強烈的應力分異作用，儲存于圍巖中的彈性應變能突然釋放，且產(chǎn)生爆裂松脫、剝離、彈射甚至拋擲等破壞現(xiàn)象，是一種動力失穩(wěn)地質災害。

4.巖溶

因為地下水中含酸性物質過多，導致巖石被分解融化。在工程中，地下水開采過度，導致地層壓力失衡，或者是地下水平衡被打破，水量過于豐富，導致地下巖層中泥沙大量流失，導致地下形成空洞，再加上方壓力過大，便會形成塌陷災害。

三、隧道災害治理方法討論

1.滑坡、崩塌

若滑坡為坡殘積土沿基巖頂面滑動，滑坡后基巖裸露，且處于暫時穩(wěn)定狀態(tài)，推斷進一步發(fā)展與擴大的可能性甚小，邊坡不高，則宜以路塹方案通過。采用抗滑樁和擋護結合整治的措施，并設天溝與滲溝攔截地表水和排除地下水。如果滑坡沿開挖臨空的坡腳滑出，滑面隨開挖深度而變化，說明巖性軟弱，不宜繼續(xù)下挖，宜改用隧道和明洞通過。如果滑坡地段是由于開挖失去平衡，加之雨水下滲，古滑坡復活，產(chǎn)生順層推移式滑坡，則宜采用在滑體上部清方減載，回填反壓，在滑體下部增加抗滑力。若出現(xiàn)在洞口，則采取增長明洞，并將明洞與暗洞的銜接處采用鋼骨架混凝土加強襯砌，在洞頂增設縱向截水溝，攔截地表水。產(chǎn)生滑坡的一個重要因素是水體作用，故需完善滑坡體周圍排水系統(tǒng)。

2.膨脹圍巖

2.1 加強對圍巖壓力和流變量測。在膨脹地層中開挖隧道，開挖前應調(diào)查其特性和規(guī)模，參考其他類似情況的工程實例，認真實施設計文件所提出的技術要求。在施工過程中還應對圍巖壓力及其流變情況進行充分的調(diào)查和量測，分析其變化規(guī)律。對地下水探明其分布范圍及規(guī)律，了解地下水對隧道施工的影響程度，以便根據(jù)圍巖動態(tài)采取相應的施工措施。

2.2 選擇合理施工方法在膨脹地層中開挖隧道，宜采用短臺階法或中央導坑法，但開挖分部不宜過多。應緊跟開挖盡快對圍巖進行封閉，可用錨噴構筑法施工及鋼拱架式格柵聯(lián)合支護;膨脹壓力很大時，可在隧道底部打設錨桿，也可在隧道頂部一定范圍內(nèi)打入斜向超前錨桿或小導管;形成閉合環(huán)。斜向錨桿的外斜角度、桿長、間距、范圍等可按隧道設計規(guī)范設定。開挖時應盡量減少對圍巖的擾動和防止水浸濕，故宜采用無爆破掘進法。同時在開挖過程中要盡可能縮短圍巖暴露時間，及時噴射襯砌，減少圍巖的膨脹變形。

2.3 加強支護。膨脹土地段隧道，除開挖后立即噴射混凝土外還要及早進行支護。拱圈灌注后，拱腳部位要立即設置足夠強度進行支撐，以抵擋兩側圍巖向內(nèi)擠壓變形。

3.巖爆

根據(jù)巖爆產(chǎn)生的條件（即圍巖應力必須超過圍巖強度，圍巖為堅硬的脆性巖石），對其防治應從改善圍巖應力條件和加固圍巖入手，主要措施有：1）改善圍巖應力。合理布置隧道位置，使其軸線方向盡量與主應力方向平行，選用合理的洞形;通過鉆孔卸壓法、鉆孔水力破裂法（高壓注水法）、分部（層、次）開挖及在巖面噴灑水使巖體軟化等。2）加固圍巖。包括對已開挖洞壁的加固和掌子面前方的超前加固，加固方法主要有錨噴、鋼絲網(wǎng)錨噴、鋼纖維噴混凝土、鋼支撐和錨桿錨固等。3）防護措施。在臺車上安裝鋼絲保護網(wǎng)以確保工人安全。

4.巖溶

隧道在巖溶地段施工時，應根據(jù)設計文件有關資料和現(xiàn)場實際，查明溶洞的分布范圍、類型情況（包括大小，有無水，連通情況，溶洞是否在發(fā)育中以及有無充填物等）、巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況（地下水的分布狀態(tài)，有無長期補給來源，雨季水量有無增長）等，為施工治理措施的選取提供有效地質依據(jù)。目前常采用引、堵、越、繞等方法，同時加強襯砌。

四、結束語

對隧道工程地質災害處理的好壞，一方面取決于對隧道工程地質災害類型和成因的透徹分析和全面理解，便于從根本上解決問題;另一方面取決于對新技術的靈活掌握和合理利用，從地質預報著手，結合其它手段綜合治理以取得良好的效果。

參考文獻：

[1]王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3]李飛.不良和特殊地質地段隧道施工[J].西部探礦工程，2006（增 1）.

[4]張志強，關寶樹.公路隧道在膨脹性圍巖地段施工的穩(wěn)定性分析[J].公路，2000（2）.