公路隧道地质灾害范文

导语：如何才能写好一篇公路隧道地质灾害，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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公路畅通是国民经济快速发展的重要命脉，具有灵活方便和安全稳定的优点，发挥着其它运输工具不可替代的作用。根据我国的国情，随着国家大规模基础设施建设的投入，大力发展公路运输业是今后交通发展的重要支撑，公路隧道是公路结构的重要组成部分，在公路工程建设中起着至关重要的作用，公路隧道建设将进入一个前所未有的高峰期。

公路隧道具有隧道长、断面大、地质条件复杂等特点，隧道掘进面前方洞口的不良地层条件极易引起隧道塌方[1-2]。在复杂的地质条件下修建公路隧道，由于无法准确了解要修隧道地质情况，给隧道的设计者和施工者带来了很大的挑战性，会遇到破碎、断层、岩溶等不良地质而导致的塌方、突泥、岩爆和涌水等工程安全事故，这些事故一旦发生，轻则延缓施工进度，重则会导致生命伤亡，会造成巨大的经济损失[3]。隧道发生地质灾害的原因是多方面的，有地质因素、人为因素，也有管理体制的缺陷。本文由收集整理由于隧道工程前方施工是一个看不见的隐性工程，不能对前方存在的安全隐患做出准确的判断，因而可以说不良地质是隧道灾害发生的主要因素，针对公路隧道不良地质灾害发生规律的认识和防治对策的研究迫在眉睫。本文结合目前隧道工程建设中出现的问题和研究现状，对公路隧道工程施工中的不良地质灾害做了较为深入的研究，并在此基础上提出自己的一些意见和看法，希望能从设计上减少公路隧道施工不良地质灾害的发生，对公路隧道建设进有一定指导作用。

一、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[4]。

国外德国、瑞士和日本等发达国家对隧道地质灾害研究较早，隧道施工在公路建设中是不可缺少的工序，采用技术手段、方法进行分析和预测是非常重要的。垂直地震剖面法（tvsp）是上世纪九十年代开发较早的分析技术，已在很多隧道地质灾害预测中应用应取得了认可[5]。2001年瑞士安伯格测量技术公司开发的tsp超前预报技术在该领域是较为先进的隧道不良地质灾害预报技术设备，该设备具有分辨率高、探测距离远、全方位三维探测等优点，对隧道前方不良地形、溶洞、富水带和淤泥等地质做很好的探测和判断，在欧洲和亚洲等国家已得到广泛应用[6]。

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在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。

二、公路隧道施工中不良地质灾害特点和存在的问题

公路隧道工程是一项隐形复杂的地质工程，所处的地域地形不同，面临着各种复杂的地质条件。节理裂隙程度的差异、水文地质条件和地质构造的不同，都直接影响到隧道的设计方案和结构，而岩爆、瓦斯、断层、塌方、涌水和岩溶等不良地质问题更直接威胁到隧道的施工安全。

岩爆是隧道岩石工程中围岩体承受不了过度的应力而导致的突然破坏，同时伴有岩体中应变能的突然释放，是一种岩石破裂过程中的失稳现象。它往往造成开挖隧道工作面的严重破坏和设备损坏，甚至人员伤亡，已成为岩石隧道地下工程领域的世界性难题。轻微的岩爆仅剥落隧道上部的岩片，不产生弹射现象。严重会导致4.6级的地震，轻的持续几天，严重的持续几个月。二十世纪五十年代美国纽约市的饮水隧道发生的岩爆是最早的记录，我国最早的岩爆是1993年发生在抚顺的胜利煤矿。

断层是隧道施工中常见的不良地质灾害，它是地壳岩层因受力达到一定强度而发生的破裂现象，并沿隧道破裂面有明显相对移动的区域。断层也常常是岩溶地区溶洞水和地下暗河等地质灾害的发生场所，也是造成隧道塌方、变形和涌水等隧道施工地质灾害的主要原因之一。断层对隧道研究者来说特别重要，因为断层的突然发生常常是导致其它地质灾害的主要原因；他们相信对隧道断层机制进行深入研究，能越准确的预报其它不良地质灾害，甚至采取措施控制这些灾害。

我国岩溶地区分布广泛，类型较多，在世界上是岩溶地区分布最广的国家之一。在岩溶地区修建公路隧道，突泥、涌水等已成为很严重的地质灾害。岩溶常常导致开挖隧道周边变形，会导致隧道掉块、落实和塌方等，直接危害施工人员和机械设备的安全。隧道施工岩溶的危害，已引起国内外研究者的广泛关注，研究者正在从岩溶的预防和治理方面进行深入的研究。

隧道涌水是仅次于塌方较为严重的地质灾害，主要包括大型溶洞、断层、暗河和煤系地层中的采空区矿山积水等。1988年以前，我国修建的公路隧道中一半以上都出现了涌水现象，严重影响了公路运输的正常运行。公路隧道中最大的难题在于对地下水的处理，因此，对于出现涌水的隧道，重要的是要治水。

塌方是隧道施工中常见的不良地质灾害，由于地压等的作用，使围岩产生裂缝或破坏，或围岩内层理和节理等发生松弛剥离，导致岩石、泥土大规模坍落的现象。塌方多伴随片帮和冒顶，一般是由于地质因素、设计因素和施工因素等多方面因素引起的，造成的危害较大且不易治理。地质因素主要起决定性的，只有加强施工地质区域详细探测和深入研究，才能从根本上防治和避免塌方不良地质因数造成的事故。目前国内外研究者对隧道塌方都进行了全面而深入的研究，我国在黄土隧道和连拱隧道等隧道施工中对出现塌方的及时应对处理方面进行了很多的研究。

通过对常见的不良地质灾害岩爆、断层、涌水、岩溶和塌方等在隧道施工中出现的原因和特点的分析探讨，认为对隧道施工过程中各种不良地质灾害的整理归类，采用实验室模拟研究，建立公路隧道不良地质灾害对策管理系统，采取及时的应对措施，才能取得良好的效果。

三、公路隧道施工中不良地质灾害应采取的应对措施

公路隧道不良地质灾害是在自然或人为因素的作用下造成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失。作为科学技术研究人员，我们可用科学的技术手段对常见的地质灾害应事先加以预防和做好准备，对出现的地质灾害事故应及时的手段进行分析和处理，尽量减少灾害造成的损失。那么，公路隧道工程人员如何采取应对措施，预防和减少不良地质灾害的发生，我认为可从以下几个方面做起。

首先，做好公路隧道的详细调查和勘测工作，对可能出现的不良地质灾害进行预测，做好应对准备工作。公路隧道施工之前，详细勘察该地段的地质岩层详细情况，尤其是岩爆、断层、塌方、涌水和岩溶状态，事先估计将会遇到出现的部位。另外，对这些发生的地质灾害，还要做好这些不良地质灾害的危险性评估，对它们的危害程度进行调查和分析，包括灾害活动强度或规模、灾害活动频次、灾害分布密度和灾害危害强度等。评估成果根据评估级别送报国土资源行政主管部门认定，并与有关部门商讨提出防治这些地质灾害措施与建议，做出公路隧道建设场地适宜性评价结论。

其次，施工单位人员要做好公路隧道的建设质量问题，避免和减少因人为因素造成的不良地质灾害发生。当前我国公路隧道工程的质量让人堪忧，虽然在公路隧道的数量上取得了很好的成绩，但在质量上面很多都是不过关的。主要体现在公路隧道施工中虽然制定了非常详细的作业流程以及质量标准，但由于在施工中有利可图，往往导致隧道的建设质量不达标，甚至出现一些豆腐渣工程，建好之后未经使用或使用很短就必须整修，这种现象在我国已修建的公路隧道中很常见，主要是由于建设中隧道的质量管理出现了问题。

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关键词：公路隧道施工；地质灾害；防治对策

引 言：公路隧道的特点是断面大、隧道长、地质条件复杂，隧道掘进面前方和洞口的不良地层条件极易引起隧道塌方、涌水。这些因素不仅在技术上给隧道建设工作带来极大的困难， 也常常因突发事故导致人身伤亡、工期延误，从而造成巨大的经济损失。了解施工中出现的地质灾害特点和形成机制，无疑对将来公路隧道的设计和施工将具有重要的指导意义。

1活动断层地质对公路隧道施工的影响

1.1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。

2 滑坡、崩塌、泥石流

2.1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。

2.2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。

3岩爆型灾害

3.1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。它威胁着施工人员设备的安全，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。

3.2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。

4瓦斯地层

4.1瓦斯瓦斯是地下坑道内有害气体的总称，其成分以沼气（甲烷CH4）为主，习惯称沼气为瓦斯。在煤系地层中，隧道开挖常常伴有瓦斯存在，它对隧道施工人员和机械设备是一个巨大的威胁。

4.2防治措施

（1） 排放瓦斯。瓦斯含量不大时，使其自然排放；当瓦斯量大，喷出强度大，持续时间长时，则可插管排放；当开挖面瓦斯含量较大，而且裂隙多、分布广时，则封闭坑道，抽放瓦斯。

（2） 在裂隙小、瓦斯含量小时，可用粘土、水泥浆或其它材料堵塞裂隙，防止瓦斯喷出。

（3） 水力冲孔。在进行开挖之前，使用高压水射流冲孔，使瓦斯解吸和排放。

（4） 深孔松动爆破。利用炸药的能量破坏煤体前方的应力集中带，从而预防瓦斯突出的发生。

5 膨胀性围岩

5.1特点及危害形式

由于膨胀性围岩，在施工中较为常见，引起的病害也挺严重，它具有使围岩压力增大的特点。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。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。

5.2整治措施

5.2.1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。

5.2.2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。

5.2.3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。

6 结束语

总之，公路隧道建设中遇到的特殊灾害性地质环境多种多样，因此，在施工前做好地质灾害的评估，根据灾害的形成原因，做好预防工作。在公路隧道的使用阶段，做好养护工作，根据当地的地理，气候做好维护和加固，做到防患于未然。

参考文献：

[1]朱苦竹.滑坡与隧道相互作用机理实例分析[J].地下空间与工程学报，2008，2（5）.

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Abstract： The groundwater in karst tunnel is one of the main causes of geological disasters in the tunnel. Scientific and reasonable method of groundwater prevention and control is the basis of ensuring construction safety. Based on the practical engineering， this paper introduces the basic principles and engineering countermeasures of the treatment of groundwater in karst tunnels， and puts forward some suggestions for the treatment groundwater in karst tunnels.

关键词： 隧道；地下水；防治

Key words： tunnel；ground water；control

中图分类号：TU46 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）12-0140-03

0 引言

造成隧道工程地质灾害的重要因素就是岩溶与地下水，高压富水岩溶地层是经过地表层水以及地下水在补给、渗漏 、循环以及径流过程中，可溶性岩层受到了物理破坏作用和化学物质溶解，使之形成了一种特殊性的地质环境。隧道穿越高压富水岩溶地层，由于地下水的渗透性和对岩层的侵蚀作用，极易发生涌水、突泥、坍塌等地质灾害，也造成了对地下水资源的浪费。如何解决富水岩溶隧道灾害防治和对地下水的有效利用问题，是亟待解决的技术难题。本文依托工程实践，应用超前预报、超前钻孔、超前帷幕注浆及地下水引流利用技术，解决了上述问题，以期对类似工程提供参考。

1 工程背景

沪昆客专贵州段5标中铁十七局承担DK593+466.41～DK623+941，该项目施工任务共30.520km。全长20761m，管段内共12.5座隧道。属云贵高原剥蚀―溶蚀低中山、低山丘陵和高原盆地地貌，沿线主要位于云贵高原及边缘过渡地带。岩性主要是灰岩、白云岩类可溶岩，板岩、泥岩、砂岩、页岩及煤系地层相间分布，局部地段有玄武岩分布。不良地质主要有岩溶，且岩溶发育。线路穿越可溶性碳酸盐岩地层，地下形态主要是溶洞、落水洞等。地下水入渗条件较好，主要为岩溶裂隙水，在开挖过程中经常遇见地下岩溶洞穴、溶洞以及岩溶裂隙水等，并伴随着突水、突泥，且出水点多而分散。其中以茅坪山隧道涌水最为严重，最大涌水量可达到72200m3/d。地质灾害风险极大，岩溶水防治是隧道工程施工的重点和难点。

2 溶洞水处理的基本原则

在溶洞处理过程中应本着"方案合理、结构安全、保持水土环境、施工易操作、工程成本低"的原则，确保隧道通过岩溶地段时顺畅安全。对于岩溶水的处理原则主要采用排堵结合、以排为主、带水施工，二衬施工时对隧道结构防排水进行加强设计施工的处理方法，部分地段采用超前帷幕注浆堵水方式进行处理。

3 岩溶水预防技术

对于已探明的岩溶区域，为保证隧道施工的安全性，主要是以预防为主，常用的岩溶预防措施主要有地质预报与超前钻孔、超前支护、短进尺与弱爆破、信息管理等措施。

3.1 地质预报与超前钻孔结合运用

由于隧道地质复杂，必须未雨绸缪，在正式施工前掌握隧道地质情况，即在管理实施中纳入超前地质预报，根据设计文件有关资料，在隧道施工前利用TSP、红外探水、地质雷达及地质素描等手段对掌子面实施超前地质预报，以查明溶洞的分布范围、类型情况（大小、有无水、溶洞是否在发育中及有无充填物）、岩层的稳定程度和地下水流情况（有无长期补给来源，雨季水量有无增长）等。在施工时根据地质预报资料并结合现场情况采用超前地质水平钻孔手段进一步探明前方岩溶地质，尽量摸清其分布及发育的状态和规模，由此来判断其产生的危害性及影响程度，从而决定下一步的施工预防和技术措施。

施工时利用超前水平地质钻机对开挖前进方向进行30～60m的钻探，一般可按照断面大小布设3～6个孔，拱顶及拱_尽量都布设钻孔，钻机钻孔时要固定牢固，不得随意摆动。在岩溶高发地段，必要时结合风钻进行5m超前钻孔，对洞身前方进行全方位空间探测，探孔成放射形布设。

3.2 超前帷幕注浆

当探明前方为可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部地段时，根据地质预报资料，预测水压大于1.5MPa，涌水量难以控制，开挖后围岩无法自稳极可能产生严重突水突泥地段，采用超前帷幕注浆。注浆钻孔的布置，应综合考虑多项因素，包括钻孔作业要求、毛洞断面大小、含水层分布情况、岩溶（岩层裂隙）发育情况、单个注浆钻孔的作用范围、注浆段长、注浆范围等，超前预注浆注浆钻孔宜长短结合并呈伞形辐射状布置，施工中则应根据具体情况适当调整。帷幕注浆孔口布置图见图1，注浆纵断面布置见图2。

开挖后先对掌子面进行压浆固结，以增加掌子面的稳定性。压浆采取全断面超前帷幕注浆，加固范围掌子面及开挖轮廓线外5m～8m，钻孔深度30m，注浆压力0.5～3.0MPa。浆液扩散半径为2.0～3.0m，注浆方式采取前进式分段注浆，分段长3m～5m，即钻进3m～5m，注3m～5m。注浆材料采用水泥单液浆或水泥水玻璃双液浆。采用定量定压相结合方式进行注浆结束标准控制。结束注浆的标准是注浆压力达到设计终压，但是注浆量达到设计注浆量的80%以上，只有达到上述标准，才能结束注浆。注浆参数见表1。

4 隧道地下水利用

对于失水地区可以采用设置洞口集水池收集涌水，安装多级泵，通过抽水向蓄水池送水，失水村落分别修建蓄水池进行输水。以茅坪山隧道为例，对隧道地下水的引流方案如图3所示。

地下水的再利用方法施工流程如下：施工准备――调查隧道仁屎先诵蠹肮喔仁褂盟源――“生活饮用水水源水”水质分析检验――测量水量――测绘布管路线位置及高程――施做集水池（与压力池及蓄水池可同时施做）――布设管道（泵房建设可同时施做）――安设水泵――初始调整――正常运营。地下水利用方案的关键在于：

①掌握了隧道区域水文地质和环境特点，即反坡隧道施工、大型充填溶洞、断层岩溶角砾岩等区段隧道施工涌水安全风险大；岩溶地下水难以和不宜水封堵，区域地面居民生活及生产的地下水资源施工流失风险大。

②根据本富水岩溶隧道反坡施工情况，设计并制订了隧道常规和最大涌水位置的反坡排水总体方法和设备选型配套，并在隧道底部具有落水洞处研发应用了浮力自动启闭单向排水装置，可减少按装隧道排水设施，降低工程费用及耗能。

③根据复杂岩溶地质区岩溶地下水不宜封堵、区域环境地下水资源流失敏感的特点，采用洞内岩溶裂隙地下水丰富区隧道洞内侧边钻井集水、引水洞、洞外引水管等措施，解决地表居民生活和灌溉用水，形成流失地下水的再利用方法。

5 结论与建议

茅坪山隧道在施工过程中未发生一起安全事故，岩溶水的防治方案科学合理，保障是隧道施工质量和进度。对防治方案总结如下：①超前地质预报结合超前钻孔是指导隧道岩溶水防治的基础，其预测精细化程度直接关系到岩溶水处置方案的效果。②超前帷幕注浆对岩溶水具有一定隔断、封堵作用，工程应用效果显著。③对于特殊地理环境，要充分探查水文地质情况，在施工过程中对岩溶水的处置方案要充分考虑地下水的引流、地下的局部汇聚等特殊因素，防治地下水对铁路后期运营造成安全隐患。

参考文献：

[1]丁小平，骆文.试论六盘山特长隧道地下水问题[J].公路交通科技（应用技术版），2016（05）：48-49.

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关键词：深埋隧道；灾害地质；岩爆；塌方；涌水

一、隧道地质灾害形成的因素

隧道地质灾害预防工作需要做好地质的勘测，确定防治的目标，优化防治方案，选择防治施工的方法，加强施工管理和监督，只有这样，才能控制好隧道地质灾害形成的因素，使隧道施工中的常见地质灾害问题减少发生的频率。

随着我国交通行业的飞速发展，隧道施工项目越来越多，施工技术得到了很大的进步。受长度和深度等多方面的影响，使隧道施工的地质环境越来越复杂，施工遇到地质灾害问题更多，还有很多不可预料的灾害，只有进一步提高施工技术，加强预测与防治措施，才能真正保证隧道的安全施工和顺利完成。

二、深埋隧道工程主要灾害地质问题

（一）岩爆

岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中或开挖完毕后，围岩因开挖卸荷发生脆性破坏而导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放且产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。其直接威胁人员、设备安全，影响工程进度，已成为地下工程世界性难题之一。近几十年来，国内外在岩爆预测方面作了大量的研究工作，提出了一系列的理论和方法，如失稳理论、强度理论、能量理论、断裂损伤理论和突变理论等；并采用了数值分析方法、模糊数学综合评判方法、分形几何法和人工神经网络法等。岩爆预测的目的是为岩爆防治提供可能发生的位置、烈度等信息。然而，由于岩爆预测问题的复杂性，到目前为止还没有哪一种理论或方法能准确地预测岩爆，满足工程建设的需求。

（二）软弱围岩塌方

1、地壳在构造运动的作用下，薄层岩体形成小褶曲，错动发育地段，隧道施工从此处通过，常发生塌方。

2、隧道穿过断层及其破碎带，一经开挖，潜在应力释放，承压快，围岩失稳而塌方。

3、通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起塌方。

4、隧道穿过浅埋或隧道进出口附近，围岩自稳能力差或受偏压影响，开挖中引起坍塌。

5、岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大大降低，因而发生塌方。

6、地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用，加剧岩体的失稳和塌方。

7、围岩比较差、断层或节理面呈楔型状态，构成不利组合，在内应力或地下水的作用下，产生突然塌方，这种塌方是最不易观察和发现的，也是比较危险的。

（三）涌水

涌水处理深埋长隧洞的涌水具有涌水量大、水头压力高、补给丰富的特点。隧道岩体的突水、涌水是影响施工进度和安全的一个重要因素，适时处理涌水对TBM施工是非常重要的。目前国内外对岩体裂隙涌水预测预报的研究有一定发展，但准确性有待进一步提高。

（四）其它地质灾害

对于深埋隧道，除了高地应力引起岩爆，软弱围岩塌方以及岩溶引起的涌水地质灾害外，在施工中还可能存在着由于隧道开挖卸荷引起的围岩局部或者拱形的变形破坏（衬砌开裂、塌方以及冒顶等），由于隧道内长期涌水或大量抽取地下水、隧道顶板冒落或者塌方引起的地面沉陷和塌陷，以及由于有害气体的存在引发的瓦斯爆炸等不良地质问题。

三、深埋隧道工程主要灾害地质问题的防治

（一）岩爆的防治措施

1、改善围岩体物理力学性质

在爆破后立即向掌子面及附近洞壁喷洒高压水或利用炮眼及锚杆孔向岩体深部注水，这是目前最常用且有效的措施。

2、应力解除

采用超前钻孔和纵向切槽等方法提前释放部分应力，减小岩爆发生的能量。

3、及时施作锚喷支护

工程实践表明，该方法在防治岩爆方面有一定成效。

4、采取“短进尺、弱爆破”，并严格控制炮眼利用率，可以降低岩爆的发生频率。

（二）塌方的防治措施

很多松散和破碎的围岩都会发生深埋隧道的塌方，一般情况下，要对围岩整体进行稳定性和强度的处理。施工中常见的处理方法有：超前长管棚和超前锚杆等措施，这些措施都可以使围岩进行稳定与强度的加固处理，使隧道塌方机率降低。而断面大隧道在开挖中，一定要对软弱围岩的部分采取逐步开挖的施工方法，这样既可以使围岩大大缩短暴露的时间，在开挖后，也可以立刻进行支护处理，使隧道围岩稳定性大大增加。

（三）突水与涌水的防治措施

深埋隧道施工出现的突水与涌水等地质灾害可以通过排、堵的措施，或者排堵结合使用的措施进行相应的处理。在对突水与涌水治理的同时，也要对施工工程附近暗河及溶洞的突水部位做好监测与预控。通过监测与预控实现对施工阶段地质的预报。监测与预控工作既要准确的分析出溶洞与暗河和隧道的交汇位置，在隧道施工出现突水与涌水后，对非岩溶深埋的隧道要进行排水导坑及钻孔疏干的治理措施。岩溶隧道和浅埋隧道的治理要以堵为主，在最大程度上阻止地下水位下降，防止地面出现塌陷及井泉干涸等现象，这些问题会直接破坏周围的生态环境。

施工中还可以使用先隔水层然后再进行含水层的开挖，可以有效防止发生突水的地质灾害，有时也可以使用超前引排和超前预注浆等施工方式，都可以有效减少突水的地质灾害程度。

（四）有害气体

通风是隧道施工中不可缺少的一部分，在隧道施工过程中会产生各种有害气体如CO，瓦斯等，所以必须源源不断地将外界空气输送到隧道内部的各个工作面，保证人员正常呼吸，稀释并排除有害气体和灰尘，保证隧道中的空气质量。而在高海拔、高寒区冻土隧道施工中，为了开挖的安全，保护冻土，又能在冬季进行混凝土工程作业，通风系统的功能除排烟降尘外，还必须具有控制施工环境的功能（即保证施工温度在-5～5℃之间）。目前，在国内外，隧道施工通风的自动控制水平还不够高，人们还要投入大量的人力物力去解决隧道施工通风问题。通风要保证两方面的施工要求：一是施工中有害物浓度的控制，二是温度符合施工要求。施工工作面的温度受初始条件、围岩温度、通风量、风流温度等影响，而人为可以改变的就是通风量和风流温度；在实际情况不变的条件下，施工工作面的有害物浓度的变化只受通风量的影响。

利用钻爆进行施工时，凿岩、爆破、装运石渣、喷射混凝土（特别是干喷）等作业及运输机械的开动，会产生大量的粉尘和有害气体，如CO和NO2等，煤系地层中的隧道，还存在瓦斯，致使洞内空气质量严重恶化。浑浊的空气不仅损伤施工人员的身体健康，降低工作效率，影响洞内照明，而且会因洞内缺氧，使内燃设备效率降低，废气排放量增多，使空气质量进一步恶化。因此，除长度不足300m的短隧道可以依靠自然通风外，所有隧道施工都必须进行人工通风。

结语

综上，深埋隧道施工中做好常见地质灾害的防治措施，可以采取地质勘察、确定防治目标及进行优化施工方案的选择等方法，加强隧道施工的地质监测和预防，对隧道施工常见的地质灾害问题如塌方、突水和岩爆等进行及时的预防和控制，通过科学的判断，有针对性的采取适当的措施做好防治处理措施。

参考文献

[1]张建华，王亚东. 固原市东岳山地质灾害问题及治理措施[J]. 宁夏工程技术. 2012（02）

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关键词；高速公路施工技术质量控制

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。

4.施工阶段――遵循信息化施工、补充勘察、动态设计原则

由于地质条件的复杂性和勘察周期的制约，有些复杂场地(岩溶、破碎带、岩性纵横向差异大的地区)或地形困难场地(陡坡、鱼塘等)在设计阶段难以布置充分的勘察工作量，无法查清场地详细工程地质条件。在施工期间，可以进行补充勘察，如对岩溶发育区或岩性差异大的场地逐桩钻探，对原进场困难场地通过施工便道进场钻探。施工中发现新的地质问题也要补充勘察。应该把施工期间的勘察工作视作设计期间勘察工作的重要补充。

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一量测一判别一修正一预报一施工的循环过程，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。

3.公路隧道的质量控制

根据公路隧道建设的实践，应将隧道开挖及初期支护质量、隧道防排水施工质量、隧道施工监控测量作为主要质量控制目标，公路隧道的质量控制必须重视以下几个关键问题。

(1)严格实施信息化施工。

公路长大隧道主要按新奥法设计与施工，新奥法是一种现代先进设计与施工一体化方法，基本特征是采用现场监控、量测信息来确认和修正预设计的依据，并对隧道施工方法，断面开挖步骤及顺序、初期支护参数等进行合理调整。

(2)加强隧道地质勘察，超前预报水文地质情况。

为减少隧道施工的盲目性和事故发生率，保证隧道工程施工的顺利进行，应对开挖工作面前方一定距离工程、水文地质条件进行验证，及时超前预报，有的放矢地采取应对措施。预报内容是尽可能采取各种手段探明前方可能出现的坍塌、冒顶、涌水、溶洞、断层、瓦斯等地质灾害，并分析其对工程施工的影响程度。

(3)安全生产，制定险情预案。

隧道是具有一定危险性的地下工程，必须建立健全一系列安全生产管理制度和组织管理体系，层层检查落实，每个生产环节都要严格遵守国家和行业有关的安全生产法律、法规、标准和规范，确保人员和工程安全。

(4)综合治水。

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作为一项系统化工程，公路设计涉及多个专业，因此，相关企业必须重视各个环节之间的联系性，特别是在施工图纸设计环节。在施工设计中作为公路工程施工的基础环节，路基设计的科学性、有效性将对其安全性起到关键性的作用，并对整个道路结构起到重要影响作用。在设计路基时，为达到施工相关规范，必须确保其测绘数据信息的准确性，这也离不开精确的地质勘查数据。同时，还要按照实际施工现场的地形地貌、地质结构、岩石类型等地质勘查信息进行公路设计。在设计中相关部门必须将地质勘查数据作为设计工作开展实施的重要依据，做一个全面、系统化的分析，才能确保公路设计的合理性、可行性。

二、地质勘查工作在公路工程设计中的概况

地质勘查工作在公路设计中主要通过一些综合勘察技术与方式勘探公路沿线的地质条件并对其进行分析和探究。其主要技术为工程地质调绘、探坑、螺纹钻、原位测试、钻探、室内试验等，在选择、应用地质勘查中必须对其有效性和适应性加以重视，确保勘察提交资料的完整性与精确性，能最大限度满足设计不同环节对勘察工作深度的要求。

(一)地质调绘

地质调绘必须结合路线和沿线工程，并通过相应的遥感解译和勘探技术进行。主要勘察地形地貌的成因、类型及分布情况等，还可以勘察岩层的产状，地质规划勘察设计院有限责任公司从事公路地质勘查和岩土工程设计工作。的构造类型等。

(二)地质勘探

作为公路工程地质勘查的主要手段，勘探是进行深度地质资料获取的重要技术。目前公路工程设计中最常用的地质勘探方式有以下几种:第一，挖探，主要包括两种:坑探、槽探。开挖的探坑、探槽深度必须控制在地下水位以下，并遵循公路工程地质勘探的需求对其长度、断面进行确定。在资料提取中主要包括岩性描述、断面图等。第二，钻探，作为地质深度资料获取的另一种技术，钻探必须对其钻进的回次长度进行严格控制，确保其低于岩芯管长度。并对岩芯采取率进行有效控制，在地层构造较为简单时，其勘探方式还可以选用一些简单的手段，如小螺纹钻、洛阳铲等。第三，物探，地球物理勘探是以各类岩、土物理性质的差别为前提，为对地下地质情况进行判断，可以通过对天然或人工物理场变化观测的方式进行。目前公路工程设计地质勘探中最常见的方式为:电法勘探、地震法勘探、声波勘探等。物探成果解释必须相比一些勘探资料，并进行综合分析。

(三)试验

作为公路工程地质勘查的重要内容，试验主要是定量评价岩土的工程性质，从而得出岩土的相应参数。目前公路工程设计地质勘查中主要分为二种试验，为原位测试、室内试验。原位测试主要的试验项目内容含有补充标准贯入试验、静力触探、动力触探等。室内试验通常都包含各个类型岩石物理力学试验、土工试验等。确保其各项试验与国家相关指标相符合。

三、地质勘查工作在公路工程设计中的作用

(一)勘察路线工程地质

主要对路线方案、布设相关的地质情况进行勘察。应根据施工现场的实际情况进行路线方案的选择，通常情况下都会选择良好地质情况的方案，着重对复杂地形地貌路线进行勘察，有效控制其方案及布设的地质情况，并对路线的最终方案与布设进行确定。

(二)勘察路基、路面工程地质

在初期勘察及测量定位环节，必须按照相应的路线，认真勘察中线两边规定范围内的工程地质情况，为设计路基路面及施工提供强有力的保障。

(三)勘察桥涵工程地质

在桥涵基础工程设计中根据各个阶段勘探深度要求的不同，初期勘探与详细勘探施工中，必须进行相关的地质勘探作业。首先调查各个方案的合理性，根据路线、桥梁设计的实际情况，选择良好地质情况的桥梁位置;其次对桥梁位置进行选择后，必须对其地质进行认真勘察，这样可以为设计桥梁及相关工程进行提供准确地质资料。

(四)勘察隧道工程地质

在公路设计中对路线方案选择影响最多的就是隧道施工，隧道地质勘查中，如勘察数据不准确，将对路线布设控制点造成极大的影响。目前勘察隧道地质中必须做好两点，选择隧道方案和位置，主要包含对比隧道和展线、明挖的地质情况;还要详细勘察隧道洞口和洞身的具体情况。

(五)勘察天然筑路材料工程地质

勘察筑路材料的主要目的就是对沿线所有材料对在沿线分布的天然筑路材料、工业废料进行最大限度地开发、改造及利用。根据各个阶段勘察深度的不同，可以为公路设计各个阶段的施工提供可靠的依据。

四、地质勘查工作在公路工程设计中的要点分析

(一)准备工作

在实施公路工程设计地质勘查工作前期，必须和实际勘察工作相结合，进行实地公路沿线的观测，并进行勘察方案的详细制定。制定勘察方案时，必须对项目设计图纸、地质情况、水文状况等施条件进行充分考虑，并遵循相关部门提供的勘察技术要求及其他施工要求进行勘察方式、技术的合理选择，确保布置工作量的合理性。

(二)可行性研究工程地质勘查

在对已有地质资料充分收集的前提下进行可行性研究阶段工程地质勘查工作，这个环节主要工作内容为地质资料调查，进行有效的工程地质勘查作业，其勘察重点地质为复杂性地质或不良地质，如特殊性岩石区等，对其路线控制点、路线走向、选择工程方案等进行研究和分析，以此降低对施工路段的影响，进而优化路线设计方案。

(三)初勘与详勘

必须遵循现行相应勘察方案进行勘察工作的实施，按照勘察材料对勘察施工中的方案进行及时调整。室内试验时，应根据施工要求对土样、水样的试验项目进行选择，对各个地层构造及其物理力学特性进行统计、分析。

(四)准确评估地质灾害

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关键词：复杂地质；铁路隧道；施工技术

中图分类号：TU74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、我国隧道技术的发展

近几年来随着经济的高速发展，我国的铁路建设事业也是日进千里，通过技术专业人员的不断努力，在面对我国复杂地质条件的基础上，攻克了很多世界性难点铁路建设项目，诸如难度极大的青藏铁路，顺利通车不仅仅是一条铁路线路施工成功的变现，在高原软质地层中攻克的隧道施工技术也是该领域内的巨大突破。

还有京广高铁建设中涉及到的隧道技术等，在隧道开展过程中不断突破的排水通风、岩层强度、支护压力、建筑物应力回避等问题，积累了我国隧道施工技术方面的丰富经验，并由此引导我国经济发展逐步迈向新的台阶，本文总结了近些年来通过实践发展起来的一些新的应对技术，对于隧道施工具有一定的借鉴意义。

三、浅埋偏压隧道施工

浅埋隧道最大的特点就是埋深浅,围岩很难形成自拱,地表容易塌陷,它对掌子面自稳性有重大影响。容易造成地表开裂,地质下沉。对浅埋隧道主要的施工方法有明挖法和盖挖法以及盾构法和深埋浅挖法。

偏压隧道是由于各种原因造成围岩压力呈明显的不均匀性,使得隧道的支护收到偏压荷载。而造成其形成的原因是因为施工的方法不正确,影响到了围岩的相对稳定性,或者在地质上由于围岩产状倾斜,自稳定能力差。对偏压隧道主要施工方法有全断面施工方法、正台阶施工方法、“CD”施工方法。

四、软弱围岩隧道

对软弱围岩隧道的主要方法是加强自支护能力,首先要通过喷混凝土和锚杆以及架设超前支护和铺设留核心土的方法，来稳定掌子面,然后架设临时的仰拱或底部横撑,对基脚进行加固,然后对底部的底层进行加注岩浆的加固,同时要 设置底部锚杆,对施工方法进行优化,避免破坏围岩结构。最后要通过注浆加固的方法以及超前支护与地表面加固的方法对地层进行加固,防止地层环境 改变从而影响施工环境,降低其强度。

具体的来说,超前支护主要是使用锚杆或小导管以及钢筋等对前方围岩进行加固约束,或者是使用钢筋和钢背板以及L型钢对稳定性差的围岩进行混凝土的喷注施工。而加强底部则是对底部底层或基脚等进行泥浆的灌注,增加底部的锁脚锚管,对钢架支撑结构进行加固等。

五、隧道施工技术的改进措施

由于地质条件的复杂和技术水平较低，隧道施工时的安全事故时有发生，且施工效率不高，对铁路建设的发展产生阻碍。 要想加快我国铁路建设的步伐，就必须针对这些问题提出改进施工技术的措施，推动我国铁路事业又好又快发展。

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。

由于地质灾害的种类和各地的具体情况不同，在施工时，需针对不同的地质灾害问题选择相应的施工技术和防治方法进行处理，以防引发其他的地质灾害；还要与时俱进，适时更新，采用先进技术，并不断总结施工中的问题和治理经验，在进行新的施工方案设计时充分考虑，以减少同类事故的发生；同时施工机械的性能决定了施工方法和复杂地质条件下隧道安全高效的完成，所以要不断完善施工机械性能，正确选用机械材料和科学技术。

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).

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一、汶川地质状况

中科院地质与地球物理研究所研究员、青藏高原研究专家王二七对汶川地区地质构造比较熟悉，5月上旬刚去过汶川地区。他分析说，汶川地震发生在青藏高原的东南边缘、川西龙门山的中心，位于汶川―茂汶大断裂带上。在一亿年前开始的喜马拉雅造山运动过程中，印度洋板块向北运动，挤压欧亚板块、造成青藏高原的隆升。高原在隆升的同时，也同时向东运动，挤压四川盆地。当挤压应力蓄积到了一定程度，地壳就会破裂，从而发生地震。

日本东京地震研究所说，这次地震位于龙门山断裂带，过去几百年里这一断裂带附近多次发生里氏7级以上大地震，但是龙门山主体并没有强烈的活动，直到这次地震的发生。断裂自东北向西南沿着四川盆地的边缘分布，长300公里至400公里，宽约60公里。

龙门山是四川强烈地震带之一。自公元1169年以来，共发生破坏性地震25次，其中里氏6级以上地震18次。历史上，它并不安分，有过多期活动。1657年4月21日，爆发有记录以来最大的6.2级地震。据地震学者考证，此后300多年间，这条断裂带再未发生过超过6级的强震。2008年5月12日14时28分，它突然发作，大地撼动，震级8.0级。

近日，国土资源部地震活动断裂调查组由中国地质科学院副院长董树文带队一行六人赶赴重灾区汶川县城及其周边地区进行了地震活动断裂的实地调查，观察到了汶川强震地表破裂构造现象和断裂活动特征，野外调查表明，从破裂强度来看，沿地震断裂带及其两侧的建筑物几乎全部毁坏，沿主破裂带地表处穿越的所有单位，如映秀小学、邮电局、发电厂、天然气厂、阿坝州警务直属大队等都被夷为平地。

二、历史上的汶川地震

在四川汶川县地区有关地震灾害的历史记录大致有这些：南宋孝宗乾道四年十二月壬子，北川发生了4.6级地震，烈度6度，史书记载：“石泉军（今北川县）屋瓦尽落。地震三日，有声如雷。”《明孝宗实录》弘治三年正月辛酉：“四川汶川县地震，有声如雷。”《明孝宗实录》弘治九年十月丙子：“四川汶川县及威州俱地震有声。”《明孝宗实录》弘治十四年二月辛卯：“四川汶川县初八日地震，至日，复震，俱有声如雷。”《明孝宗实录》弘治十四年闰七月壬辰：“四川汶川县地震，有声如雷。”《明孝宗实录》弘治十四年十二月丙辰：“四川小河叠溪守御千户所，及岁茂、汶川等州地再震，有声如雷。”《明孝宗实录》弘治十七年正月丙子：“四川威州及汶川县，地震有声如雷。”《明武宗实录》正德元年十月壬申：“茂州、汶川县地震。”《明武宗实录》正德九年冬十月乙卯：“四川茂州及汶川县地震。”《明神宗实录》万历三十五年七月乙卯：“松潘、茂州、汶川等处地震数日。”

清顺治十四年三月八日，汶川发生6级地震，烈度6度。有关书中记载房屋城垣多倾。山崩石裂，江水皆沸。压死男妇无数。自三月三日地震有声，昼夜不间，到四月初九地震乃止。

清乾隆十三年正月二十五日，汶川、灌县发生5.5级地震，烈度6度。有关书中记载汶川县境内桥梁、道路多损坏。

1933年8月25日，四川茂县以北60公里的叠溪镇发生震级为7.5级的大地震，震中烈度10度，震源深度为6.1千米。据史料记载，地震发生时，地吐黄雾，城郭无存；城中心部分在剧震发生的几分钟内几乎笔直地坠落，呈单条阶梯状地震的下滑距离达500至600米，叠溪镇从此不复存在。

1976年8月16日，四川松潘、平武之间发生7.2级地震。地震属震群型，主震之后又发生22日6.7级地震和23日7.2级地震。这次地震有感范围较大，西至甘肃高台，南至昆明，北至呼和浩特，东至长沙，最大半径1150千米。震后连降暴雨，造成山崩、塌石、泥石流等，致使农田、道路、河床等破坏严重，通讯中断。地震发生在人烟稀少的山区，加之震前已有预报，采取了人员撤离的措施，因此，人员伤亡仅为800余人，其中轻伤600余人。

三、2008年汶川地震灾害

2008年5月12日下午14时28分，四川省汶川县发生8.0级地震，瞬间夺走了无数鲜活的生命，摧毁了无数幸福的家园……据民政部报告，截至6月17日12时，四川汶川地震已造成69176人遇难，374159人受伤，失踪17420人，倒塌的房屋是4400多万间。24条高速公路受损，161条国省干线受损，8618条乡村公路受损，6140座桥梁受损，156条隧道受损。公路、桥梁、隧道各类交通基础设施损毁严重。地址上的数字说是10万平方公里的灾害损失，估计直接经济损失超过1000个亿。汶川县至今仍有三个乡镇道路不通形同孤岛。

四、次生灾害

这次特大地震导致山体滑坡、崩塌，堵塞了道路、河流，形成很多堰塞湖，损毁了水利工程，给人民生命财产造成巨大威胁。由于余震持续时间长，进入主汛期后降雨量明显增加，随时可能引发新的次生地质灾害。另外，山体滑坡堵塞河道造成的堰塞湖，也会成为悬在城市头顶的利剑。

四川省阿坝州州委副书记、州长吴泽刚6月17日介绍说，经地质专家鉴定，汶川大地震共在阿坝州的汶川、理县、茂县、小金、黑水和松潘等重灾县，造成次生地质灾害隐患2万多处，目前，已经发生次生地质灾害2200余起，23万余名群众的生命安全受到严重威胁，其中，需要进行紧急避险安置的群众达10余万人。汶川县城城区3.8平方公里内，有31个地质灾害隐患点，城区属地质灾害高危险区的面积达3.22平方公里，属于地质灾害中等危险区为0.58平方公里，意味着整个汶川县城已经不存在地质安全区。

通过监测认为，次生灾害的影响在今后一段时间估计还会继续。这次地震还引发了几家化工厂的化工原料泄漏，都被及时处理了。震后出现的饮用水安全问题，也有可能随时会冒出来。

五、原地重建难度很大

根据5月16日资源2号卫星分析汶川干线公路断路遥感图显示：从汶川县往东，经过雁门到南新镇的213国道，有15个滑塌区，往西通往理县的国道，有21个滑塌区，大部分路段滑坡断路，断路总长达到15公里。5月17日又发现，汶川到茂县的213国道上汶川到石鼓段有15处断路，总长7333米，汶川向西317国道的汶川到木卡段有21处断路，总长7307米，还有都江堰至映秀镇的公路全线瘫痪。

5月15日7时的1.0米卫星高分辨率图像以及无人飞机航拍影像综合评估结果表明：北川县通往茂县302省道的夏禹大桥和石蓑衣大桥垮塌，通往北川的302和105省道大部分路段毁坏。这些道路在抢险过程中都被随时抢通了，但是在救援结束之后损毁路段恐怕很长一段时间内都难以恢复正常。这些县乡之间的公路，本来就是在陡峭的山腰上盘旋，经常会遇到山体滑坡。现在经受巨大的地震破坏，山体松动，每一段都潜伏着巨大的危险，逐一加固，工程量无法想象。

通过卫星遥感确定了这次汶川地震对“生命线”工程造成了严重破坏，除了飞机场之外，部分路段的铁路、桥梁及大部分公路交通损毁严重。在这样的条件下原地重建，人员的往来、建筑材料运输是何等的艰难！

六、考虑避灾

尽管汶川大地震的硝烟还未散尽，但这场大地震还是带给了我们沉重的思考。对于地震，客观地说，人类的确无法完全准确预测，更不要说驾驭了，也就是说，目前我们对地震还在被动地承受。但是，我们对于地震也不是一无所知的。几千年来，人们对于地震一直在不懈地研究。尤其是近现代，随着科技的发展，人们对所居住的地球了解得越来越多，对于地震也知道得越来越多。比如说，我们已经能够预测到一些地震的发生，从而可以做到提前预防，有效避免了人员伤亡。而对于一些无法预测的地震，尽管我们不知道地震何时发生，但我们可以大致知道地震将会在何处发生。如果翻开地震带分布图，我们就可以一目了然。那些标注为地震带的区域，自然就是极有可能要发生地震的地方。汶川地区不仅处于我国南北大地震带上，又处于四川地区的龙门山地震带上，可以说是极容易发生地震的地方。所以，一定程度上说，汶川发生地震存在着必然的因素，至于何时发生、程度如何，却是不可预知的。而不可预知的地震，往往造成的灾害会特别巨大。

发生特大自然灾害的地区，往往都是偏远的山区，地理条件十分恶劣，交通极为不便，一旦灾害发生，不但实施救援和转移特别困难，而且还极有可能发生次生灾害，如此次汶川大地震震后诱发的山体滑坡、泥石流、堰塞湖等，将会对受灾地区产生更进一步的威胁和伤害。因此，笔者认为，如何有效避开灾害比救灾、抗灾更重要。假如说，这次的汶川大地震发生在无人区或者人烟稀少的地方，造成的人员和财产损失就会小得多了。

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关键词：岩溶 隧道 地质预报

中图分类号： U45 文献标识码： A

一 前言

岩溶地质在我国分布较广，岩溶的发育复杂多变，大小不定，形态各异，我国许多公路、铁路、市政隧道处于岩溶地质地区，岩溶地区隧道一般会存在岩溶填充物地段围岩变形破坏，穿越溶洞区域时隧道突发涌水、涌泥、涌砂、洞顶地表塌陷及地表水源枯竭等病害或地质灾害。因而在岩溶隧道施工过程中应进行地质超前预报，减少隧道施工过程中的盲目性，避免隧道施工过程中可能诱发的病害、不良地质或灾害地质的发生。贵阳地铁1号线隧道穿越岩溶区，地质复杂，在施工过程中对地质预报方法进行了立项研究。

二 现有的隧道超前地质预报方法

隧道施工期地质超前预报是对施工掌子面前方地质界面（不良地质体带）位置、不良地质体带成灾的预报。目前在岩溶隧道施工过程中主要采用以下超前预报方法。

1、地质法

根据隧道施工期掌子面地质条件，如岩体结构面体状及其发育状况、岩体破碎程度、岩石的变质程度等的变化趋势，结合地表地质调查结果，采用相关分析（包括结构面统计分析、构造相关分析等）进行超前预报，主要预报隧道掌子面前方存在的断层、不同岩类间的接触界面、隧道前方围岩的稳定性及失稳破坏形式等。

2、超前钻孔法

超前钻孔法是最直接的地质超前预报方法。通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石（体）的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水状况等资料参数。其不仅可以确定隧道掌子面前方地质情况，而且可以起到探水的作用。

3、超前导坑法

利用已有隧道或超前施工的平行隧道地质资料进行对比预报，或采用超前施工的导坑地质情况直接预报隧道地质状况。

4、波反射法

波反射法主要利用声波、超声波、地震波及电磁波在地层中传播、反射，通过信号采集系统接收反射信号，判断隧道掌子面前方反射界面（断层、软弱夹层等）距隧道掌子面的距离来进行隧道施工期地质超前预报。其中地震波反射法（TSP）、电磁波反射法（地质雷达GPR）已广泛应用于隧道施工期地质超前预报。

地震波反射法（TSP）是一种全空间反射方法，人工制造一系列有规则排列的轻微震源，震源发出的地震波（主要是P波）遇到地层界面、节理面，特别是断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥等不良地质界面时，将发生反射波，通过数据采集系统记录反射波的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向等均与相关界面的性质和产状密切相关的数据。电磁波反射法（地质雷达GPR）用发射天线将高频电磁波以脉冲形式由隧道掌子面发射至地层中，经地层界面反射返回隧道掌子面，由另一天线接收回波信号，进而通过对接收的回波信号进行处理、分析、解释，判断掌子面前方可能存在的溶洞、破碎带、溶洞内低密度填充物以及溶洞或岩层内的含水状况。

5、红外线探水法

红外线探水法是利用地下水的活动会引起岩体红外辐射场强的变化，红外探水仪通过接收岩体红外辐射场强，根据围岩红外辐射场强的变化幅值来确定隧道掌子面前方或洞壁四周是否有隐伏的含水体。

三 贵阳地铁1号线岩溶隧道超前地质预报综合分析方法

1、综合超前预报的内容分析

由于每一种单一的超前地质预报技术都有其局限性，贵阳地铁1号线岩溶隧道施工中对综合超前地质预报进行了探索，主要工作内容有以下几点：

（1）对掌子面前方岩体进行时时跟踪探测，预报掌子面前方岩体基本地质情况；

（2）在掌子面前方岩体基本地质情况预报基础上，对重大不良地质灾害或对隧道施工安全存在隐患的不良地质进行识别判断；

（3）依据实际地质情况，对洞身围岩级别进行判定；

（4）依据隧道地质条件和掌子面前方不良地质体特征提出相应治理方案及施工方法建议。

2、贵阳地铁1号线岩溶隧道综合超前地质预报系统的构建

在施工中，经过反复摸索，逐步掌握了一套适用于本隧道工程的超前地质预报技术体系。该体系将地质综合分析贯穿于隧道施工综合超前预报的全过程，即以地质分析为核心，把长、短期超前地质预报紧密结合一体，后期开挖过程中不断反馈信息，进行总结分析，不断改进的综合超前地质预报技术系统。短期以地质法、地质雷达为日常不间断探测手段，重要地段辅以TSP相互认证，在重点异常段采用超前水平钻孔法加以确认。建立综合超前预报的体系如下：

图综合超前预报体系

四 综合超前地质预报方法总结

所谓“综合超前地质预报分析法”，就是要把研究区域所有的地质信息，物探信息等所有信息看成一个整体，进行系统的、综合的分析研究。本人通过分析总结TSP法和地质雷达法在贵阳地铁1号线岩溶隧道超前地质预报中的应用情况，并借鉴在其它隧道工程中的应用情况，总结如下：

TSP法作为长期预报的基本方法，在大量的地下工程中有着广泛的认可和应用。其优点为：在进行探测作业时无需占用隧道掌子面工作面，节约施工时间，对隧道的施工进度影响较小；TSP对掌子面前方与隧道轴线近似垂直的不连续体，如节理、裂隙、破碎带等不良地质体界面的探测较为准确可靠，且有效探测深度也能够达到100～150m。其局限性表现在：对界面不规则、不连续地质体的探测效果不甚理想，尤其是对岩溶的探测，因为溶洞具有形态不同，大小不一，边界发育无规则的特性；采集数据的质量易受很多客观因素的干扰，如炮孔位置、深度、接收器的布设及走向、炸药的药量、洞内有无机械、炮孔内是否注水等众多因素；后期的解译工作需要工作人员具备丰富的工作经验，预报的准确性很大程度上也取决于解译人员的水平。

相对TSP技术，地质雷达的探测范围虽然较短，有效探测范围只能达到15～30m，但其探测精度较TSP要高，尤其是对溶洞、节理裂隙发育岩体及水体较为敏感。在隧道工程中，该方法主要用于对掌子面前方发育的不良地质体的详细探测，如它能对溶洞发育的具置、规模大小、延伸走向进行探测等，这也能弥补TSP探测的不足。

考虑上述两种方法的特点，贵阳地铁1号线岩溶隧道超前地质预报工作中，采用地质雷达和TSP两种方法，长短结合，优势互补。在用TSP法对掌子面前方进行长距离探测后，总结哪些洞段不良地体较为发育或哪些洞段有可能发育，然后再用地质雷达对这些洞段进行重点详细探测，对长距离预报进行内容的补充和细化，提高预报准确程度，以达到施工 的要求，保证施工安全、有条不紊的进行。地质法作为贯穿施工全过程的地质跟踪方法起着十分重要的作用，它既可以时时记录围岩的变化情况，也能起到验证预报结果，修正预报方法，提高准确率的作用，所以该方法也是短距离预报中一项必不可少的工作。

参考文献：

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1隧道施工中的不良地质条件分析

隧道施工中不良地质条件通常是指在施工环境周围存在着断层发育、岩体破碎、料场地质发生异变及含水量与最优含水量偏差较大等情况，常见的不良地质类型有膨胀围岩、岩溶地段、破碎断层、涌水和涌泥等。不良地质段一经开挖，潜在应力释放快，围岩失稳变形，对工程施工产生严重的影响，经常会导致大量隧道工程施工方案不合理和工程事故的发生原因就是与前期对隧道围岩结构类型的分析认识不清有密切关系，但是这并不排除在个别地段或洞室的某些部位仍可能会遇到不良地质和一些不利于施工的特殊地质地段，这些不良地质条件所处的地段都严重影响了隧道施工的质量和安全。

2不良地质条件对隧道施工的影响

在隧道工程施工中，不良地质条件对施工的影响非常大，经常会造成隧道涌水，可软化泥化岩石，增大围岩的变形，同时还会降低结构面的内聚力，造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方。还有些不良地质条件会使隧道周边与含水构造（体）间隔岩体厚度的过薄或含水构造（体）水压上升，导致了隧道施工期间的突破型涌水，当通道地下水位上升水压力达到一定值时，冲破堵塞造成重新涌水，即形成隧道施工期间隧道内的间歇型涌水。这些不良地质条件都会严重影响隧道施工的质量和安全，因此，在隧道施工期间，必须采取合理的方法和技术措施来避免灾害的发生，同时保证施工的质量和安全。

3不良地质条件下的施工方法

根据设计要求及地质条件、工期情况，结合类似工程的施工经验和上场机械设备情况，我们在针对不良地质条件下隧道施工技术方法研究如下：

3.1开挖方法

隧道开挖施工方法主要由岩体质量、洞室断面的大小等因素决定，不同围岩类别、断面大小的洞室开挖方法不一样。因为有时候我们遇到那种湿陷性黄土，有很大的膨胀性，在施工时就特别困难；还有有时我们遇到那种软质围岩，同样在支护方面也特别困难；而且有时候不同地域不同地质条件，所采用的施工技术方法也不尽相同。对于围岩较好的小断面洞室，一般采用全断面开挖；对于围岩较差的中小断面的洞室采用短台阶法开挖；围岩较好的大断面洞室采用长台阶、分层分部开挖；围岩较差的大断面洞室采用超前导洞法或者预留核心土法进行开挖施工。已建工程以浅钻孔、多循环、弱爆破、强支护的原则进行开挖。控制台阶深度，调整爆破参数，尽量降低扰动围岩的程度。

3.2支护方法

隧道支护是隧道施工中的一个非常重要的环节，为确保安全、快速、优质完成隧道施工任务，在前期开挖过后，对隧道支护的设计就必须结合隧道现实状况进行准确设计，并且同时在施工中采取安全有效、切实可行的技术措施。隧道支护方法首先是对围岩进行分级，V类围岩是稳定性最差的一类围岩，其一般形式为：断层破碎带、软弱破碎带、砂卵石层、砂层等，其自稳能力和成洞条件较差或差。按围岩分级，对于I、Ⅱ级围岩可不做任何支护或只做平整衬砌，对于Ⅲ级以上围岩可采用锚喷支护衬砌，而对V级围岩则着重研究其自身稳定性，采用加固办法，在保证自稳的前提下，再采用相应的支护型式，以保证水工隧洞的安全使用。

3.3监测方法

由于隧道施工受不良地质条件影响非常大，采取必要的监测方法就显得非常重要，因为隧道施工中我们经常会遇到各种各样的不良地质环境，并且我国地形的复杂多样性，在隧道施工中，经常会遇到各种复杂的不良地质条件，这些都严重影响施工技术进度，有时甚至影响整个施工的质量和安全，监测对于施工来说非常重要。针对隧道施工中经常会出现的不良地质情况，采取必要的监测方法将变得尤其重要。通常我们在监测不良地质条件时都采取不良地质隧道超前预报这种技术方法，因为不良地质超前预报能很好的监测不良地质条件的发生和发展，并且能很准确的预报和避免地质灾害的发生，从而对于隧道施工来说很重要，在今后的隧道施工中应用也会越来越广泛。

4结束语

在隧道施工建设过程中我们经常会遇到各种各样的不良地质问题，有时候还会遇到各种不同地质条件相互组合和叠加的情况，因此我们要根据不同的不良地质条件利用不同的施工技术方法来对待。通过以上在对不良地质条件下隧道施工技术方法的研究与分析后，我们认识到不良地质条件虽然给隧道施工带来了许多困难，但只要掌握了不良地质的性质、规模和在隧道的出露位置，采取正确的施工支护方法，根据实际工程地质环境条件，确定合理的支护方法和措施进行施工作业，同时还要根据施工中的突发地质情况下来及时调整施工方法，采取最有利并且最适宜的施工技术和支护方式来进行施工建设。只有这样，我们才能更好的认识和重视施工中不良地质条件，同时可以在保证施工进度的基础上最大限度的确保施工安全和质量。

参考文献

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[4]张志龙.公路隧道地质预报中的关键技术问题研究[D].成都理工大学,2006.

[5]丁利红.隧道施工过程中管片破碎现象分析及防治[J].地下工程与隧道,2002,04.