公路隧道施工中的地质灾害防护及对策

摘 要：近年来，我国的公路隧道建设进入了一个高峰期。由于人们无法准确预测地质情况，经常遇到岩爆、塌方、涌水等不良地质灾害，由此引发的工程事故，在隧道施工过程中轻则延缓工程进度，损坏机械设备，重则将导致人员的伤亡和整个工程的失败，因此本文主要就公路隧道施工过程中的常见地质灾害作了相关的分析，并提出了具体的防治措施，以供参考。

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。

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，滑坡后基岩裸露，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。