公路隧道施工中的地质灾害及应对措施

向刚强

摘 要：对于公路隧道来说，在施工过程中围岩地质情况较为复杂，难免会遇到滑坡、泥石流、岩溶、断层等地质灾害。本文对公路隧道施工过程中经常遇到的地质灾害进行分析，并提出相应的解决策略。

关键词：隧道施工；地质灾害；应对措施

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0095-02

如今，我国的公路还在不断发展建设，为我国的发展奠定了坚实的基础。但是在隧道施工过程中，围岩地质情况较为复杂且变化多端，各种不良地质对工程质量带来严重影响。因此对于不良地质隧道的施工还应合理设计，以提高施工质量，保证施工进度和施工安全。

1 岩爆地质灾害

1.1 特点

受高地应力影响，在对地下工程洞室开挖时会因开挖卸荷使影响其周围的脆性围岩，从而产生强烈的应力分异作用，围岩内储存的弹性应变能被释放出来，同时产生爆裂松脱、弹射甚至抛掷等地质破坏，属于动力失稳现象，对工作人员和机械设备造成严重威胁，此外还会拖延工期。由此可见，岩爆对隧道施工具有重要影响，在施工过程中有必要做好岩爆的检测工作，对极可能发生岩爆的区段做好防范措施。

1.2 應对措施

要想防治岩爆，首先需要了解岩爆的发生原理，对围岩岩体进行加固，对围岩的应力条件进行改善。通常情况下，应对岩爆可以通过以下两方面进行：一方面，对围岩岩体进行加固处理，包括已经开挖的围岩岩体和开挖前方的围岩岩体。选用的加固方式可采用锚杆锚喷加固、钢纤维喷混凝土加固以及钢支撑加固等常用的加固策略[1]。另一方面，即对围岩的应力条件进行改善。选择合理的隧道位置，使围岩主应力方向和隧道轴线尽量处于平行状态；保证隧道洞型的合理性；进行岩体软化时采用合理的软化方式，常用的方式有分层开挖、高压注水和钻孔泄压等。另外，在施工过程中还应出具相应的安全防护措施，例如防护网、防护罩等，为施工人员以及设备的安全提供保障。

2 断层地质灾害

2.1 特点

在公路隧道施工建设中，断层是一种常见的地质灾害。隧道处于施工状态时，地壳岩层由于受到外部压力会产生裂痕，并沿着隧道破裂面发生相对移动。在地下暗河和溶洞的地质环境中普遍存在断层现象，常常会引起塌方和涌水等地质灾害。在公路隧道施工过程中应注意断层地质灾害的发生具有突发性，不同于其它地质灾害具有渐进性，所以这种地质灾害很难及时预测。此外，伴随着断层的发生很有可能引发其他地质灾害，如果断层地质灾害缺乏精准的预测，将会给公路隧道施工带来严重威胁。

2.2 应对措施

由于断层地质灾害具有突发性和低预测性的特点，当前缺乏行之有效的解决措施，只有从提升断层地质灾害的预测确定入手，将断层对施工安全和进度产生的影响降到最低。有相关研究人员结合断层预测理论，提出了LZG断层预测公式应用于公路隧道断层的预测中，在三带或四带中融入了格尔比尔理论定义的断层节理，结合各节理带的带宽，分析断层的位置，预测断层的规模。断层的应对策略主要还是尽量避开施工中的断层活跃地带，或者对路堑进行深挖，将其对断层的影响降到最低。

3 滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害

3.1 特点

滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害的发生主要是受地壳重力结构变化而引发的地质问题，有可能是受地壳变动的自然力影响而产生的，也有可能是在人工开采的过程中引发山基松动而形成的。滑坡指的是河流冲刷、降雨、地震以及人工切坡等对山坡造成破坏，导致山坡的土层、岩层顺山体向下滑动，形成滑坡现象[2]。这种地质灾害具有瞬时性，产生的破坏性较强。对隧道公路施工来说，一旦遇到滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害将会直接影响隧道质量，降低隧道的稳定性。

3.2 应对措施

如果是坡残积土在基岩顶面滑动的滑坡现象，发生滑坡后基岩处于暴露状态，并且相对稳定，不太可能会进一步发展扩大，边坡较低，则可采取路堑方案。利用抗滑桩和挡护结合的方式进行整治，对于地表水的拦截和地下水的排出则可设置天沟和渗沟。如果滑坡是在开挖的临空坡脚发生的，滑面与开挖深度成正比，这就表明岩性太软，不适合深入挖掘，可采用隧道和明洞通过。如果是由于开挖不平衡、雨水下渗导致的滑坡，这种滑坡属于顺层推移式滑坡，可在滑体上部进行清方减载，实施回填反压，增加滑体下部的抗滑能力。如果滑坡发生在洞口，则可进行增长明洞，并且对于明洞和暗洞的衔接点进行衬砌加强处理，在洞顶设置纵向截水沟，可对地表水起到拦截作用。水体作用是引发滑坡的主要因素，因此对滑坡体周围的排水系统还应加强完善。

4 岩溶地质灾害

4.1 特点

我国的岩溶地质分布较为广泛，种类繁多，几乎涵盖了全部的岩溶地质类型。在公路隧道的施工当中，一旦遇到岩溶地质，极容易引发地质灾害，比如涌水和突泥。与此同时，在隧道进行开挖时，岩溶地质会发生形变现象，引发隧道落石，甚至塌方，严重危害到施工人员的生命安全。

4.2 应对措施

对于应对岩溶地质灾害的策略有很多，具体还应根据溶洞的位置和大小进行选择。通常情况下，具有以下三种应对策略：首先，回填处理法[3]。此类处理方式被主要应用在溶洞较小的环境下，适用于开挖范围以外或者隧道拱腰上的溶洞；其次，跨越式处理法。此种方法主要适用于隧道下部或者基础部位的大型溶洞，在运用跨越式处理法时应符合溶洞的实际需求，保证其结构的稳定性；最后，无填充物处理法。所谓无填充物指的是溶洞内部不存在填充物，此种分方式在隧道拱腰位置以上的大断面溶洞中更为适用。

5 膨胀性围岩地质灾害

5.1 特点

膨胀性围岩的特点在于湿涨干缩、往复变形，并且具有潜在应力。对土质干燥、易膨胀的岩层来说，其岩质过硬、易开裂，表面存在水平或垂直的开裂缝隙，在被水浸润后，裂开的缝隙会回缩，甚至闭合，影响岩层的强度。软质膨胀性围岩受褶皱作用影响从而产生破碎带，在隧道进入开挖工程后也会受风化和吸水影响，体积发生膨胀，产生对隧道支撑和衬砌产生膨胀压力。所以，在这种围岩施工的过程中经常会遇到围岩初期变形大，发展过于快速等问题，从而导致围岩的压力过大。通常会引发围岩普通开裂、坑道下沉、围岩膨胀坍塌、衬砌变形等各种不良灾害。

5.2 应对措施

首先，对围岩压力和流变加强监测。隧道开挖在膨胀的底层中进行时，在开挖前了解其特征和规模，借鉴类似的工程案例，严格按照文件设计的要求进行实施。在开展施工环节时，还应加强对围岩压力和流变情况做好调查和量测工作，掌握其变化规律。同时还需对地下水的分布规律和范围进行相应了解，控制水对隧道的影响，便于根据围岩动态采用合理的施工方案。其次，保证施工方法的合理性。对于膨胀底层的隧道开挖，应进行短台阶开挖或者中央导坑开挖，但应控制开挖部分，不宜过多。初期支护进度应紧跟，对围岩起到一定约束作用，比如实施锚喷构筑法或者钢拱架式隔栅联合支护法；如果膨胀的压力过大，应在隧道底部设置锚杆，或者在隧道顶部设置斜向的超前锚杆，形成闭合环。注意按照隧道设计规范设定斜向锚杆的外协角度、杆长、间距和范围。在开挖时，尽量将对围岩的干扰降到最低，同时避免被水浸润，对此可采用无爆破掘进法。此外，还应注意控制围岩的暴露时间，尽早衬砌，将围岩的膨胀变形概率降到最低。膨胀土地段的隧道开挖，不但需要在开挖后及时喷射混凝土，还需要及时支护。灌注拱圈后，应在拱脚部位设置具有一定强度的支撑，防止两侧围岩向内挤压导致其发生形变。

6 结语

公路建设直接影响到我国的发展，而隧道工程是公路建设的重要环节，受地质环境影响，在施工过程中遇到的地质灾害数不胜数。要想避免或改善此类问题，就应结合实际施工情况，找到施工过程中影响地质的因素，从源头上进行控制，促使隧道施工安全、稳定的运行。

参考文献

[1]李俊冬，朱树方.公路隧道施工中的地质灾害及应对措施[J].华东科技：学术版，2017，（2）：117.

[2]陈家功，梁强.公路隧道施工中的地质灾害及相应措施的分析[J].水能经济，2016，（7）：312.

[3]赵俊华.浅谈公路隧道施工过程中的不良地质灾害和应对策略[J].山西交通科技，2015，（5）：25-27.