摘 要：隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)和交通運(yùn)輸需求的不斷增長(zhǎng)，對(duì)于高速公路隧道的建設(shè)需求也日益增加。但是隧道施工會(huì)面臨不良地質(zhì)的威脅，加強(qiáng)對(duì)高速公路隧道施工中地質(zhì)災(zāi)害的研究，提高地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)對(duì)技術(shù)水平，對(duì)于確保隧道工程的安全、高效、順利進(jìn)行具有重要意義。基于此，本文以騰瀘隧道工程為例，分析了高速公路隧道施工中地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)對(duì)技術(shù)，以期能夠?yàn)楫?dāng)?shù)毓こ添?xiàng)目的順利實(shí)施提供科學(xué)參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高速公路 隧道施工 地質(zhì)災(zāi)害

0 引言

云貴高原西部邊緣地區(qū)地勢(shì)險(xiǎn)峻，地形復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造活躍，巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖石性質(zhì)多變，地下水活動(dòng)頻繁，地震、滑坡、塌陷等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，給隧道施工帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這一地區(qū)的地質(zhì)條件不僅對(duì)隧道工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)提出了嚴(yán)格要求，也對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。因此，對(duì)高速公路隧道施工中地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)對(duì)技術(shù)進(jìn)行研究具有重要意義。

1 騰瀘隧道工程概述

國(guó)道G219線云南瀘水至騰沖段改擴(kuò)建工程高黎貢山騰越隧道施工輔助通道（騰越隧道）PDSG-1標(biāo)段位于瀘水側(cè)，起訖樁號(hào)為K12+950～K23+280，線路全長(zhǎng)10.33km（下圖1為工程地理位置圖）。本標(biāo)段工程主要為1座10.33km隧道，埋深約1400m。該工程項(xiàng)目地處云貴高原西部邊緣，屬深切割高中山峽谷地形地貌，地面崎嶇破碎，位于地形坡度較陡，地形切割明顯，地質(zhì)作用以構(gòu)造侵蝕、剝蝕作用為主的高中山地貌，區(qū)域地形地貌受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造控制明顯，山脈走向、河流分布均嚴(yán)格受構(gòu)造的控制，坡面沖溝發(fā)育，峰頂尖峭、谷地深邃，山坡陡峻，山坡坡度一般25°～45°，局部大于50°，以剝蝕作用為主，植被較發(fā)育。騰越隧道兩側(cè)海拔1580～3200m。騰越隧道穿越高黎貢山山脈，隧道入口處的旱龍寨斷裂（F1）、澡堂河溫泉斷裂（F2）、舊街子斷裂（F3）、推測(cè)斷裂（F4），沿?cái)嗔芽梢姶罅康乃榱褞r、構(gòu)造角礫巖、糜棱巖形成強(qiáng)烈的擠壓破碎帶。該騰越隧道地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜，穿過五個(gè)斷層帶，一個(gè)背斜地段，存在多個(gè)高壓富水區(qū)，基巖內(nèi)裂隙水發(fā)育，區(qū)內(nèi)地下水資源豐富，為高富水地段：地下水類型主要有松散巖類孔隙水、碎屑巖裂隙水、變質(zhì)巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水。再加上隧道埋深很大，約1400m，豎向均布?jí)毫^大段落一般為斷裂帶、背斜軸和覆蓋層和基巖接觸帶部位，區(qū)內(nèi)深埋地段及構(gòu)造應(yīng)力集中地段的地溫、圍巖產(chǎn)生巖爆可能性較大。結(jié)合地勘給出的工程地質(zhì)水文條件及相關(guān)設(shè)計(jì)文件，本項(xiàng)目主要可能遇到的不良地質(zhì)有高地應(yīng)力、斷層破碎帶、軟巖大變形、巖爆、突泥涌水及高地?zé)帷?/p>

2 高速公路隧道施工中地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)對(duì)技術(shù)

2.1 高地應(yīng)力

高地應(yīng)力是指由于地層深埋、巖層厚度大等原因?qū)е碌牡貞?yīng)力增大。高地應(yīng)力對(duì)隧道工程構(gòu)造造成直接壓力，容易導(dǎo)致隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、地表沉降，甚至引發(fā)地下巖層破裂，這會(huì)增加隧道施工難度，增加施工成本，嚴(yán)重時(shí)甚至威脅到施工人員的生命安全。針對(duì)這一地質(zhì)災(zāi)害問題，施工人員應(yīng)該通過地質(zhì)勘察，了解地下巖層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力分布情況等，預(yù)測(cè)可能存在的高地應(yīng)力區(qū)域，為隧道的選址和設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，并在隧道施工過程中采用合理的隧道支護(hù)和加固措施，尤其是對(duì)于高地應(yīng)力較大的區(qū)域，在隧道施工過程中采用更加堅(jiān)固的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如加厚錨噴混凝土（如下圖2所示）、鋼絲網(wǎng)噴錨、預(yù)應(yīng)力錨桿等，以增強(qiáng)隧道的抗壓能力和穩(wěn)定性[1]。另外，還需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下巖層變形、地表沉降等情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高地應(yīng)力區(qū)域的異常變化，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，確保施工人員和設(shè)備的安全。

2.2 斷層破碎帶

斷層破碎帶是指地質(zhì)中存在的斷層帶，在地下水、巖石運(yùn)動(dòng)等作用下，斷層周圍的巖石常常破碎、松散，容易發(fā)生塌方、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。隧道施工中遇到斷層破碎帶，可能導(dǎo)致隧道圍巖的不穩(wěn)定性，增加隧道支護(hù)難度，甚至引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害[2]。地勘資料顯示，騰越隧道多次與斷層相交，沿新裂可見大量的碎裂巖、構(gòu)造角礫巖、糜棱巖形強(qiáng)烈的擠壓破碎管。針對(duì)這一地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)對(duì)來看，主要是從施工方法、支護(hù)結(jié)構(gòu)等方面對(duì)斷層破碎帶進(jìn)行了強(qiáng)施工時(shí)循“早預(yù)報(bào)、先治水、預(yù)加固、弱爆破、短開挖、先護(hù)頂、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、快襯砌”的原則，設(shè)計(jì)中主要從支護(hù)結(jié)構(gòu)方面對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加強(qiáng)，采用常規(guī)地質(zhì)法、鉆探法、物探法相結(jié)合的綜合手段進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，并組織動(dòng)態(tài)施工。隧道穿越斷層破碎帶，應(yīng)首先根據(jù)區(qū)域地資料、工程地質(zhì)平面設(shè)計(jì)圖和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，測(cè)繪確定斷層的位置產(chǎn)狀、寬變、斷層性質(zhì)、斷層破碎帶的組成，根據(jù)已有資科確定斷層和隧道的關(guān)系，隧道通過斷層的里程位置；在接近斷層位置時(shí)（至少為理論位置超前50m）采用物探地震反射法（如TSP、HSP等）確定斷層的位置和寬度，在施工中應(yīng)施作超前鉆孔探測(cè)前方地質(zhì)及地下水情況：同時(shí)根據(jù)斷層是否在地下水下、是否含水的粗略判斷，也可采用紅外探水儀測(cè)地下水。施工中根據(jù)質(zhì)超前預(yù)報(bào)成果初步確定的地質(zhì)情況及水量大小采用徑向注漿或超前帷幕注漿對(duì)水或圍巖進(jìn)行綜合處理，同時(shí)若發(fā)現(xiàn)地下水為承壓性地下水，應(yīng)采用全斷面超前帷幕注漿堵水方案，并在開挖后沿洞周設(shè)置一定數(shù)量的泄水孔；結(jié)構(gòu)上采用超前注漿支護(hù)（超前注漿+超前中管棚）作為施工輔助對(duì)斷層破碎巖進(jìn)行堵水和加固。隧道穿越斷層段采用S5-3加強(qiáng)襯砌。此外，施工中應(yīng)對(duì)隧道施工初期及時(shí)做好支護(hù)工作，加強(qiáng)隧道排水，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果及時(shí)分析、調(diào)整支護(hù)參數(shù)，確保施工安全順利進(jìn)行。

2.3 軟巖大變形

軟巖大變形是指地質(zhì)中存在的軟弱巖層，在地下水、地質(zhì)力學(xué)作用下，易發(fā)生大范圍變形。軟巖大變形對(duì)隧道工程的穩(wěn)定性造成威脅，可能導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)變形、沉降[3]。針對(duì)這一地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)遵循“先柔后剛”、“以柔克剛”的原則，先施工柔性支護(hù)體系，再施作剛性二次襯砌，以錨噴網(wǎng)鋼筋混凝土、長(zhǎng)錨桿和型鋼組合的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖共同作用，承受圍巖的絕大部分壓力和變形。對(duì)軟弱大變形地質(zhì)進(jìn)行提前勘察、預(yù)估，在接近大變形段落時(shí)，進(jìn)行超前注漿處理，提高圍巖的自承能力，減小支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)的荷載。通過打設(shè)長(zhǎng)錨桿等措施控制大變形。長(zhǎng)錨桿是主動(dòng)控制軟巖大變形的重要手段。另外，仰拱要及時(shí)跟進(jìn)、及時(shí)拼裝，不應(yīng)滯后過多，這樣可及時(shí)封閉成環(huán)，有效增強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼度和受荷能力，且軟弱圍巖段必須要預(yù)留合理的變形量，以預(yù)防初期支護(hù)變形后侵入二襯凈空，同時(shí)適量的預(yù)留變形量釋放地應(yīng)力。

2.4 巖爆

巖爆是指巖石因受到巨大應(yīng)力作用而猛烈破裂、噴射的現(xiàn)象。隧道施工中遇到巖爆，可能導(dǎo)致工程人員傷亡、設(shè)備損壞，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和工程安全。針對(duì)這一問題必須要做好預(yù)防工作，比如通過釋放圍巖的原始地應(yīng)力，降低巖爆的發(fā)生機(jī)率，減小巖爆強(qiáng)度，對(duì)于巖爆嚴(yán)重的部位，要先處理后再施工，確保施工安全。開挖后立即對(duì)圍巖噴灑高壓水，軟化巖石，減弱巖爆強(qiáng)度，選用預(yù)先釋放部分能量的辦法，如打超前應(yīng)力釋放孔等方法，將巖石原始應(yīng)力釋放。對(duì)于中等或強(qiáng)以下的段落，加強(qiáng)對(duì)巖爆部位的支護(hù)，必須先打安全錨桿（必要時(shí)再掛網(wǎng)），并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行噴漿封閉，再進(jìn)行開挖作業(yè)，這樣才能使錨桿在掘進(jìn)前有充分的凝固時(shí)間和防止石塊掉落。在錨桿安裝好后再在錨桿之間鉆適量的空眼，以減小巖爆二次發(fā)生的機(jī)率和強(qiáng)度。對(duì)于巖爆特別嚴(yán)重的部位，在最短的時(shí)間內(nèi)要對(duì)圍巖進(jìn)行錨噴網(wǎng)支護(hù)，防止作業(yè)時(shí)落石傷人，待二次巖爆過后，及時(shí)進(jìn)行二次噴漿支護(hù)；鉆眼前先打超前錨桿。

2.5 突泥涌水

突泥涌水是指地下水突然涌入隧道工程中的現(xiàn)象。突泥涌水會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi)部水位驟升，影響工程施工，甚至威脅到工程人員的生命安全。針對(duì)涌水的超前處理，首先在排水方式上應(yīng)考慮正常排水與應(yīng)急排水二者相結(jié)合，配置多處強(qiáng)力排水系統(tǒng)。根據(jù)涌水量預(yù)測(cè)值在正常排水能力的基礎(chǔ)上，提升50%的應(yīng)急排水能力，即止點(diǎn)端抽水機(jī)的最大排水能力（正常排水能力+應(yīng)急排水能力）應(yīng)不小于最大涌水量預(yù)測(cè)值的1.5倍；對(duì)有涌突水（泥）可能性地段利用激發(fā)極化法超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行超前探水，考慮采用深孔化學(xué)灌漿的方法進(jìn)行封堵。由于地下巖溶水發(fā)育的不規(guī)律性，盡管采用了超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、超前探孔等手段對(duì)地下水進(jìn)行探測(cè)，但有可能還存在個(gè)別盲區(qū)，這樣在施工中將有可能出現(xiàn)涌水、突泥等情況，如果在隧洞開挖過程中出現(xiàn)涌水、突泥，應(yīng)以“引”為主改善作業(yè)環(huán)境、防止設(shè)備被淋，減輕對(duì)噴射混凝土的影響，通過騰越隧道盡可能自流，可根據(jù)水量適當(dāng)加深兩側(cè)水溝，防止設(shè)備被淹和對(duì)施工運(yùn)輸產(chǎn)生影響；當(dāng)涌水量較大時(shí)，應(yīng)待隧道內(nèi)突涌水危險(xiǎn)解除后，查明突涌水原因，做針對(duì)性的引排水措施并對(duì)隧洞支護(hù)作加強(qiáng)處理。

2.6 高地?zé)?/p>

高地?zé)崾侵傅叵聨r層中存在的高溫現(xiàn)象，高地?zé)峥赡軐?dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)材料受熱膨脹、變形，影響隧道工程的穩(wěn)定性和安全性。在當(dāng)前的隧道施工中，由于隧道埋深較大，因此高地?zé)釂栴}的出現(xiàn)幾率也會(huì)增加，加強(qiáng)應(yīng)對(duì)至關(guān)重要[4]。根據(jù)規(guī)范要求，為保證施工人員安全隧道開挖面空氣干球溫度應(yīng)不超過28℃，當(dāng)隧道開挖面空氣干球溫度位于28～37℃之間時(shí)，需加強(qiáng)通風(fēng)降溫，對(duì)掌子面、二次襯砌等作業(yè)人員相對(duì)集中處，增設(shè)局扇加快空氣流通，以改善作業(yè)人員的熱感應(yīng)舒適度。隧道開挖面空氣干球溫度大于37℃時(shí)，除加強(qiáng)通風(fēng)外，尚應(yīng)采取強(qiáng)制制冷降溫措施，將掌子面附近空氣溫度控制為不大于28℃，對(duì)于導(dǎo)熱水?dāng)鄬?，為防止地下熱水涌出惡化作業(yè)環(huán)境，需采取“以堵為主，限量排放”的地下水處理原則，采取超前帷幕注漿，帷幕注漿后出水量控制在5m3/m.d，同時(shí)要求掌子面前方20m范圍內(nèi)隧道拱墻初期支護(hù)的表面淋水面積需控制在55%以內(nèi)，漫流于仰拱表面的熱水在20m后必須歸槽處理。另外，對(duì)于巖溫低于50℃的異常地段，在施工期間洞內(nèi)采用冰塊降溫措施，并在作業(yè)面100m范圍內(nèi)氣溫控制在28℃的條件下，并于初期支護(hù)噴射混凝土中摻入保濕劑及礦粉，二次混凝土中摻入礦粉、粉煤灰；對(duì)于巖溫低于50℃的異常地段，在施工期間洞內(nèi)采用冰塊降溫措施，并在作業(yè)面100m范圍內(nèi)氣溫控制在28℃的條件下，并于初期支護(hù)噴射混凝土中摻入保濕劑及礦粉，二次混凝土中摻入礦粉、粉煤灰；對(duì)于巖溫介于50℃到60℃的異常地段，在施工期間洞內(nèi)采用冰塊降溫措施，并在作業(yè)面100m范圍內(nèi)氣溫控制在28℃的條件下，并于初期支護(hù)噴射混凝土中摻入保濕劑、礦粉及鋼纖維，二次混凝土中摻入礦粉、粉煤灰，并在初期支護(hù)和二襯之間鋪設(shè)5cm厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫板作為隔熱層。

3 提高高速公路隧道施工中地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)對(duì)工作質(zhì)量的措施

在騰瀘隧道施工中面臨的不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)較高，為了確保工程安全和順利進(jìn)行，施工單位還需要提供一系列保障工作。一是要建立科學(xué)合理的施工組織方案，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)隧道工程的具體情況，制定詳細(xì)的施工計(jì)劃和工程進(jìn)度表，合理安排施工隊(duì)伍和設(shè)備資源，確保施工過程有序進(jìn)行，并加強(qiáng)施工單位和監(jiān)理單位之間的溝通協(xié)調(diào)，及時(shí)解決施工中的技術(shù)問題和管理難題，提高施工效率和質(zhì)量[5]；二是要建立健全的監(jiān)督管理體系，在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的日常巡查和檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正存在的安全隱患和質(zhì)量問題，并建立施工質(zhì)量評(píng)估機(jī)制，對(duì)施工過程進(jìn)行全面評(píng)估和檢驗(yàn)，確保施工質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，尤其是要注意加強(qiáng)對(duì)施工單位和施工人員的培訓(xùn)和指導(dǎo)，提高他們的專業(yè)技能和責(zé)任意識(shí)，減少施工過程中的失誤和事故發(fā)生；三是要提升安全管理水平，施工單位應(yīng)建立健全的安全管理制度和應(yīng)急預(yù)案，明確責(zé)任分工和應(yīng)對(duì)措施，確保施工過程中安全措施的落實(shí)和有效性，加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)測(cè)和技術(shù)支持，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全隱患，防止地質(zhì)災(zāi)害對(duì)施工造成的危害，還要加強(qiáng)安全教育和培訓(xùn)，提高施工作業(yè)人員的安全意識(shí)和應(yīng)急處置能力，減少安全事故的發(fā)生[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不良地質(zhì)災(zāi)害會(huì)給隧道施工帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，不僅會(huì)延誤工期，增加工程成本，還可能造成人員傷亡和設(shè)施損壞，嚴(yán)重影響隧道工程的安全性和可靠性。因此，需要施工單位提高重視，結(jié)合該隧道工程的實(shí)際情況，充分分析施工中可能會(huì)遇到的地質(zhì)災(zāi)害，以便可以采取科學(xué)的應(yīng)對(duì)措施，這對(duì)保障隧道工程施工的高質(zhì)量開展，也有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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