公路隧道施工中的地質災害及相應措施的分析

毛曉光

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司重慶分公司，重慶 400000）

在公路隧道施工中，受復雜地質條件影響，使得隧道施工面臨著一定的安全隱患。尤其在隧道開挖作業階段，圍巖在爆破、掘進等外力的擾動下會降低本身的穩定性，使巖體出現變形，改變巖體的自然平衡狀態，進而引發巖爆、滑坡、涌水等地質災害。為避免地質災害的發生，必須在公路隧道施工中采取有效的處理措施，最大程度規避地質災害，保證隧道施工安全與質量。

1 公路隧道施工中的主要地質災害

1.1 斷層

斷層是巖溶發育地區巖溶水的主要存儲地帶，也是煤系底層中高度聚集過量瓦斯的封閉空間。在公路隧道施工中，隧道圍巖區域經常分布著斷層破碎帶，由于斷層破碎帶的穩定性較差，存有巖溶水、瓦斯等物質，所以導致公路隧道施工易發生隧道塌方、巖爆等地質災害[1]。

1.2 巖溶

我國巖溶分布廣泛，若公路隧道施工位于巖溶地區，則有可能發生涌水、突泥等地質災害。在隧道開挖施工過程中，一旦出現隧道周邊變形、失穩問題，則可能會造成局部坍塌、落石，引發巖溶水涌入的地質災害，對施工人員的生命安全和機械設備的使用安全構成極大威脅。

1.3 涌水

在不良地質的公路隧道施工中易發生涌水災害，不良地質包括斷層、溶洞、礦山老積水區、煤系地層采空區等地質區域。涌水地質災害的危害僅次于施工塌方危害，在發生涌水災害時，涌水中攜帶的大量碎屑物質會嚴重威脅到施工人員的生命安全，對施工區域造成嚴重破壞。

2 公路隧道施工中地質災害的處理措施

2.1 斷層的處理

在隧道施工中，為規避斷層帶來的地質災害，應做到短進尺、弱爆破、強支護，保證各道施工工序協調運作，采用得當的防護措施，保證隧道工程安全完工。

2.1.1 合理開挖

（1）爆破開挖。在斷層破碎帶施工中，要避免采用多次爆破開挖施工，減少爆破對巖層穩定性造成的擾動；為提高隧道施工速度，可采用大斷面施工法，利用鑿巖臺車等施工機械進行高效率施工；在施工中要勘察地質狀況，了解斷層分布特征，對不能采用全斷面開挖施工法的區域，可采用半斷面開挖、微震爆破開挖或上下斷面順序開挖等施工方法[2]。

（2）微臺階。當隧道拱部為斷層時，可采用半斷面微臺階法進行施工。在開挖之后及時錨噴支護，穩定隧道拱部的斷層破碎帶，避免地質災害的發生。在施工中，要保證上臺階超前3～5m，形成施工平臺，同時爆破開挖后拱部與洞身下半部，快速閉合斷面。微臺階法對斷層造成的施工擾動較小，并結合支護技術，可穩定圍巖結構。

（3）順序開挖。在斷層破碎帶巖石風化嚴重的區域進行隧道施工時，可根據斷層破碎帶的穩定程度，采用上下斷面順序開挖法進行分層施工。上斷面施工中，要先在周邊采用環形爆破法進行開挖，接著采用臨時支護方式穩定斷層，最后對開挖的核心部位進行爆破。下斷面施工中，先進行中槽開挖，再進行左右交錯開挖，直到銜接下部鋼架。

2.1.2 有效支護

（1）噴錨網聯合支護。該支護方式通過在鋼架、錨桿、鋼筋網部位噴射混凝土，以促使各部位形成統一受力體，增強支護結構的穩定性。在隧道施工中采用噴錨網聯合支護，可在圍巖表面增強襯砌的剛性，將圍巖變成承重結構。支護措施如下：在斷層區域噴射混凝土，厚度控制在3～5cm，封閉巖面；在噴射混凝土的臨近區域進行布設錨桿，錨桿長度為3.5m，直徑為2.2cm，間距為1m，布設成梅花形。也可根據實際施工情況，適當加密錨桿布設密度；搭設雙層鋼筋網，鋼筋網焊接到錨桿上，網格間距控制在20cm為宜[3]；在隧道拱部，若斷層露出范圍較小，則可將徑向錨桿布設在斷層兩側，并將鋼筋網布設在斷層上，之后再將鋼筋網焊接到錨桿上，最后噴射混凝土，完成噴錨網聯合支護。

（2）鋼架支護。在斷層破碎帶的隧道施工中，初級支護常用鋼架支護方式，可將其作為超前支護的基礎，以減少圍巖變形。鋼架支護方法為：鋼架間距為0.8～1.0m，采用螺紋鋼筋縱向連接鋼架，間距控制在0.8～1.0m。焊接錨桿與螺紋鋼筋，對鋼架表面噴射混凝土，混凝土要完全覆蓋鋼架表面、錨桿和鋼筋網；若圍巖與鋼架之間的間隙過大，可在間隙內填補混凝土預制塊，復噴混凝土，使各個部位形成統一受力體；在隧道拱部位置搭設鋼架時，要控制好鎖腳錨桿質量，在此部位增加拱腳支撐，以保證拱部支護施工質量；在隧道開挖施工完畢后，要對接拱部鋼架與邊墻段鋼架，確保鋼架支護穩固。

2.2 巖溶的處理

巖溶處理措施需根據隧道施工中所在地質區域不同的溶洞類型采用與此相應的處理方法。具體包括：

2.2.1 填充型溶洞處理

在隧道拱部或邊墻位置分布填充型巖溶時，要是及時清除施工中滑落的填充物，采用水泥砂漿回填技術或噴射混凝土的方式，對該層進行填充。

2.2.2 半填充或未填充溶洞處理

若在隧道基底部位分布此類溶洞，可采用混凝土回填密實措施；若在隧道拱部和邊墻位置分布此類溶洞，可在初期支護后利用水泥砂漿進行回填。

2.2.3 隱伏型溶洞處理

若隱伏型溶洞分布在隧道開挖5m之內，則要采用注漿措施固結巖溶；根據巖溶深度確定注漿管長度，注漿制備的水泥砂漿水灰比為0.6：1；在注漿過程中，終壓控制在1～1.5MPa，在注漿之后進行密實處理[4]。

2.3 涌水的處理

涌水處理之前要掌握地下水的相關情況，綜合考慮圍巖、埋深等因素，確定所應采用的適當處理方法。常用的處理方法包括以下兩種：

2.3.1 排水法

這種處理方法利用重力原理疏導出坑內的積水，或采用井點或鉆孔的方式排除巖層內積水，之后將巖土層壓實，穩定巖層結構。排水法可有效降低地下水位，減輕工作面的涌水壓力，具備施工簡便、完工快的優勢。

2.3.2 注漿止水法

此方法適用于高水壓地區和斷層破碎帶（含水）的隧道施工，對松散軟弱的圍巖進行注漿，封堵圍巖可能出現滲水的裂縫，促使漿液在圍巖內膠結硬化，避免發生圍巖滲水，降低用水量。注漿止水法的處理方法如下：呈傘形布設注漿孔，根據注漿段長度確定注漿傾斜角度，根據開挖高度確定注漿孔距；采用分段注漿的方式進行預注漿，確定掘進面長度與注漿長度，兩者比例一般為0.7：1，每段注漿都留出20%的長度[5]；在斷層破碎帶嚴重的施工區域，要預留出35%的注漿段作為止漿盤；在單一含水層施工區域，可采用全段一次壓注處理方法；在含水層較多且破碎不均勻的施工區域，應采分段壓注處理方法。

3 結論

綜上所述，公路隧道施工要將地質災害的有效應對作為重點工作內容，深入調查研究工程所在區域的地質情況，分析特殊復雜地質可能帶來的地質災害，并在掌握詳實資料的基礎上制定科學合理的處理方案，降低地質災害發生概率，保障施工人員生命安全，以及公路隧道工程順利施工。