公路隧道施工中的地质灾害及相应措施的分析

毛晓光

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司重庆分公司，重庆 400000）

在公路隧道施工中，受复杂地质条件影响，使得隧道施工面临着一定的安全隐患。尤其在隧道开挖作业阶段，围岩在爆破、掘进等外力的扰动下会降低本身的稳定性，使岩体出现变形，改变岩体的自然平衡状态，进而引发岩爆、滑坡、涌水等地质灾害。为避免地质灾害的发生，必须在公路隧道施工中采取有效的处理措施，最大程度规避地质灾害，保证隧道施工安全与质量。

1 公路隧道施工中的主要地质灾害

1.1 断层

断层是岩溶发育地区岩溶水的主要存储地带，也是煤系底层中高度聚集过量瓦斯的封闭空间。在公路隧道施工中，隧道围岩区域经常分布着断层破碎带，由于断层破碎带的稳定性较差，存有岩溶水、瓦斯等物质，所以导致公路隧道施工易发生隧道塌方、岩爆等地质灾害[1]。

1.2 岩溶

我国岩溶分布广泛，若公路隧道施工位于岩溶地区，则有可能发生涌水、突泥等地质灾害。在隧道开挖施工过程中，一旦出现隧道周边变形、失稳问题，则可能会造成局部坍塌、落石，引发岩溶水涌入的地质灾害，对施工人员的生命安全和机械设备的使用安全构成极大威胁。

1.3 涌水

在不良地质的公路隧道施工中易发生涌水灾害，不良地质包括断层、溶洞、矿山老积水区、煤系地层采空区等地质区域。涌水地质灾害的危害仅次于施工塌方危害，在发生涌水灾害时，涌水中携带的大量碎屑物质会严重威胁到施工人员的生命安全，对施工区域造成严重破坏。

2 公路隧道施工中地质灾害的处理措施

2.1 断层的处理

在隧道施工中，为规避断层带来的地质灾害，应做到短进尺、弱爆破、强支护，保证各道施工工序协调运作，采用得当的防护措施，保证隧道工程安全完工。

2.1.1 合理开挖

（1）爆破开挖。在断层破碎带施工中，要避免采用多次爆破开挖施工，减少爆破对岩层稳定性造成的扰动；为提高隧道施工速度，可采用大断面施工法，利用凿岩台车等施工机械进行高效率施工；在施工中要勘察地质状况，了解断层分布特征，对不能采用全断面开挖施工法的区域，可采用半断面开挖、微震爆破开挖或上下断面顺序开挖等施工方法[2]。

（2）微台阶。当隧道拱部为断层时，可采用半断面微台阶法进行施工。在开挖之后及时锚喷支护，稳定隧道拱部的断层破碎带，避免地质灾害的发生。在施工中，要保证上台阶超前3～5m，形成施工平台，同时爆破开挖后拱部与洞身下半部，快速闭合断面。微台阶法对断层造成的施工扰动较小，并结合支护技术，可稳定围岩结构。

（3）顺序开挖。在断层破碎带岩石风化严重的区域进行隧道施工时，可根据断层破碎带的稳定程度，采用上下断面顺序开挖法进行分层施工。上断面施工中，要先在周边采用环形爆破法进行开挖，接着采用临时支护方式稳定断层，最后对开挖的核心部位进行爆破。下断面施工中，先进行中槽开挖，再进行左右交错开挖，直到衔接下部钢架。

2.1.2 有效支护

（1）喷锚网联合支护。该支护方式通过在钢架、锚杆、钢筋网部位喷射混凝土，以促使各部位形成统一受力体，增强支护结构的稳定性。在隧道施工中采用喷锚网联合支护，可在围岩表面增强衬砌的刚性，将围岩变成承重结构。支护措施如下：在断层区域喷射混凝土，厚度控制在3～5cm，封闭岩面；在喷射混凝土的临近区域进行布设锚杆，锚杆长度为3.5m，直径为2.2cm，间距为1m，布设成梅花形。也可根据实际施工情况，适当加密锚杆布设密度；搭设双层钢筋网，钢筋网焊接到锚杆上，网格间距控制在20cm为宜[3]；在隧道拱部，若断层露出范围较小，则可将径向锚杆布设在断层两侧，并将钢筋网布设在断层上，之后再将钢筋网焊接到锚杆上，最后喷射混凝土，完成喷锚网联合支护。

（2）钢架支护。在断层破碎带的隧道施工中，初级支护常用钢架支护方式，可将其作为超前支护的基础，以减少围岩变形。钢架支护方法为：钢架间距为0.8～1.0m，采用螺纹钢筋纵向连接钢架，间距控制在0.8～1.0m。焊接锚杆与螺纹钢筋，对钢架表面喷射混凝土，混凝土要完全覆盖钢架表面、锚杆和钢筋网；若围岩与钢架之间的间隙过大，可在间隙内填补混凝土预制块，复喷混凝土，使各个部位形成统一受力体；在隧道拱部位置搭设钢架时，要控制好锁脚锚杆质量，在此部位增加拱脚支撑，以保证拱部支护施工质量；在隧道开挖施工完毕后，要对接拱部钢架与边墙段钢架，确保钢架支护稳固。

2.2 岩溶的处理

岩溶处理措施需根据隧道施工中所在地质区域不同的溶洞类型采用与此相应的处理方法。具体包括：

2.2.1 填充型溶洞处理

在隧道拱部或边墙位置分布填充型岩溶时，要是及时清除施工中滑落的填充物，采用水泥砂浆回填技术或喷射混凝土的方式，对该层进行填充。

2.2.2 半填充或未填充溶洞处理

若在隧道基底部位分布此类溶洞，可采用混凝土回填密实措施；若在隧道拱部和边墙位置分布此类溶洞，可在初期支护后利用水泥砂浆进行回填。

2.2.3 隐伏型溶洞处理

若隐伏型溶洞分布在隧道开挖5m之内，则要采用注浆措施固结岩溶；根据岩溶深度确定注浆管长度，注浆制备的水泥砂浆水灰比为0.6：1；在注浆过程中，终压控制在1～1.5MPa，在注浆之后进行密实处理[4]。

2.3 涌水的处理

涌水处理之前要掌握地下水的相关情况，综合考虑围岩、埋深等因素，确定所应采用的适当处理方法。常用的处理方法包括以下两种：

2.3.1 排水法

这种处理方法利用重力原理疏导出坑内的积水，或采用井点或钻孔的方式排除岩层内积水，之后将岩土层压实，稳定岩层结构。排水法可有效降低地下水位，减轻工作面的涌水压力，具备施工简便、完工快的优势。

2.3.2 注浆止水法

此方法适用于高水压地区和断层破碎带（含水）的隧道施工，对松散软弱的围岩进行注浆，封堵围岩可能出现渗水的裂缝，促使浆液在围岩内胶结硬化，避免发生围岩渗水，降低用水量。注浆止水法的处理方法如下：呈伞形布设注浆孔，根据注浆段长度确定注浆倾斜角度，根据开挖高度确定注浆孔距；采用分段注浆的方式进行预注浆，确定掘进面长度与注浆长度，两者比例一般为0.7：1，每段注浆都留出20%的长度[5]；在断层破碎带严重的施工区域，要预留出35%的注浆段作为止浆盘；在单一含水层施工区域，可采用全段一次压注处理方法；在含水层较多且破碎不均匀的施工区域，应采分段压注处理方法。

3 结论

综上所述，公路隧道施工要将地质灾害的有效应对作为重点工作内容，深入调查研究工程所在区域的地质情况，分析特殊复杂地质可能带来的地质灾害，并在掌握详实资料的基础上制定科学合理的处理方案，降低地质灾害发生概率，保障施工人员生命安全，以及公路隧道工程顺利施工。