大斷面隧道施工常見地質(zhì)災(zāi)害問題防治分析

賈勛濤 李 強 何文凱

(1.中交二公局萌興工程有限公司，陜西 西安 710119; 2.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

1 大斷面隧道施工常見地質(zhì)災(zāi)害問題及成因

大斷面隧道，塌方，山體滑坡，巖溶突水，收縮，變形，開裂，山體滑坡，巖爆是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害。盡管存在這些問題發(fā)生的條件有所不同，但類似隧道施工的風(fēng)險根據(jù)不同的原因，隧道的疾病還包括水，襯砌裂縫，凍害隧道襯砌腐蝕等等。

1)隧道水害。隧道滲漏水有很多不利的影響，影響隧道的穩(wěn)定，發(fā)生交通事故等等。地面建筑和隧道周圍環(huán)境，威脅到隧道的安全運行。隧道水害是隧道施工和使用過程中遇到的干擾和危害，是最常見的疾病，主要集中在隧道圍巖，地下水和地表水滲漏或泄漏到隧道的危害。通過潮濕的空氣中，影響建筑工人的健康，機械和設(shè)備的腐蝕，絕緣設(shè)備故障，短路，漏電傷人;重者造成人員傷亡，破壞機器及設(shè)備，嚴(yán)重的造成下潛面結(jié)構(gòu)中斷，造成顯著經(jīng)濟損失。水所造成損害的原因主要有以下幾個方面:隧道開挖對地下水的損害，隧道開挖圍巖應(yīng)力釋放和分布的巖石力學(xué)性質(zhì)和水的流動路徑，所以在建筑隧道的過程中要收集地下水環(huán)境，并創(chuàng)造條件，滲漏隧道周圍的積水。地下水滲漏的變化引起的應(yīng)力場不斷調(diào)整局部應(yīng)力集中，可能會造成不均勻沉降的地層滑動、表面活性劑損壞隧道的襯砌結(jié)構(gòu)，形成裂縫，滲漏通道的污水可能會造成一些山體滑坡，或不穩(wěn)定的采空區(qū)，或大規(guī)模的山體滑坡，過多的水分損失表面上解決地震或人為誘發(fā)地震造成的損失。防滲渠道混凝土施工中混凝土澆筑水灰比過大[1]，不能阻止沖壓產(chǎn)生多孔層或一個開放的毛細(xì)血管通道?；炷翑嚢栀|(zhì)量差，會產(chǎn)生不平坦的水泥漿體和骨料表面粘附形成的裂縫和孔，滲透裂縫?；炷烈r里材料碎片，腐蝕后形成裂紋或孔洞。環(huán)接頭由于沒有清除干凈，腐爛的頭和水泄漏后形成的缺口，漏水裂縫，防水板安裝不規(guī)范，未經(jīng)處理的水板接縫和破壞，造成飲用水源滲漏，堵塞排水渠。

2)襯砌裂損。隧道地層壓力防止變形的圍巖主要是為了防止建筑物倒塌。形成壓力的大小，主要取決于工程地質(zhì)，水文地質(zhì)條件和巖石的物理力學(xué)性能和施工方法，并在同一時間，及時的檢測項目的質(zhì)量和其他因素的影響。垂直分布和機械性能，溫度收縮應(yīng)力不均和周圍的巖石，腫脹或凍脹壓力而變形的壓力，松散地層沿隧道，腐蝕性介質(zhì)，人為因素，循環(huán)載荷運輸車輛在施工中，隧道襯砌結(jié)構(gòu)裂縫和變形，統(tǒng)稱為隧道襯砌裂縫[2]。分割的內(nèi)層為主要形式的隧道，在隧道襯砌，襯砌隧道結(jié)構(gòu)，可靠性低，影響正常使用，甚至產(chǎn)生危及行車安全穩(wěn)定的裂縫。減少相同的巖石襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力，間隙侵入性較小的隧道建筑限界，車輛安全通過。襯砌裂縫對交通和人身安全的影響十分明顯，腐蝕泄漏壓載水艙的內(nèi)部設(shè)施、流化床、反轉(zhuǎn)損壞和凍脹上線[3]。

3)襯砌腐蝕。在腐蝕環(huán)境的條件下，容易沿著巖石土壤結(jié)構(gòu)孔隙、縫隙、變形接頭和其他孔滲透到襯里，成為了滲透水隧道襯砌混凝土和砌筑產(chǎn)生物理或化學(xué)侵蝕，引起襯里腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理侵蝕和化學(xué)腐蝕兩類。隧道襯砌混凝土腐蝕松散，降低強度，降低承載力的襯里，可能導(dǎo)致構(gòu)件和鐵路腐蝕，使用壽命短，發(fā)生交通安全事故[4]。腐蝕由三個元素組成:腐蝕性物質(zhì)的存在，地下水和活動的存在。

4)隧道凍害。寒冷地區(qū)隧道內(nèi)寒冷導(dǎo)致隧道內(nèi)的水和周圍的水凍結(jié)，影響隧道的安全運行，使其產(chǎn)生各種各樣的危險。弗羅斯特隧道襯砌裂縫傳播，甚至片狀，造成不穩(wěn)定和失敗的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響了交通安全[5]。常見的類型有:隧道冷隧道拱掛冰，冰洞穴墻壁，電纜設(shè)備掛冰、巖石破裂，凍脹、襯里隧道底部錐體冰，冰塞、冷溝在線。結(jié)霜的原因主要有:季節(jié)性冰凍圈;隧道設(shè)計和施工的防凍問題，不考慮或輕率的，導(dǎo)致內(nèi)襯防水能力不足;排水不夠深，控制措施不當(dāng)，會導(dǎo)致和加重?fù)p害隧道的操作。

2 大斷面隧道施工常見地質(zhì)災(zāi)害問題的防治措施

現(xiàn)代隧道大小和埋深較大，地質(zhì)條件復(fù)雜，盡管進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查和挖掘，但是后來，有許多條件和勘探獲得的信息不同，有時相差較大。大量的實踐表明，地面測量地下實際故障顯示只有百分之幾，地面測繪精度高，也不符合要求的建筑。在這種情況下，建筑在事故發(fā)生的過程中影響最大。這個問題可以通過加強之前隧道地質(zhì)沉降預(yù)測。我們國家在大秦線隧道施工地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)建設(shè)的研究，施工地質(zhì)預(yù)報精度達(dá)到70%，為隧道的施工安全，防災(zāi)減災(zāi)研究提供了有價值的信息。對于不同類型和原因的地質(zhì)災(zāi)害，必須根據(jù)具體情況采取不同的控制措施。在隧道的規(guī)劃和設(shè)計階段，以防止可能發(fā)生的疾病，合理設(shè)計;在施工階段，采取合理的施工方法、措施和材料，最大化提高隧道工程的質(zhì)量。在隧道經(jīng)營期限應(yīng)當(dāng)及時檢驗，發(fā)現(xiàn)疾病，分析原因，合理的管理和維護(hù)。

常用的修復(fù)方法有隧道注水堵水注漿;后面的襯里，襯對灌漿;灌漿在襯底;一層防水層。在防水層，不要阻止水流入內(nèi)部襯里，但要防止水流入隧道。在隧道施工出現(xiàn)涌水問題時，應(yīng)該使用線，打開堵塞相結(jié)合的治療措施。同時，必須加強河附近的巖溶突水監(jiān)控，通過段和工作面地質(zhì)超前預(yù)報工作，準(zhǔn)確判斷大洞穴和地下河網(wǎng)站和隧道交叉。嚴(yán)重的涌水突水、深埋隧道可用于排水、排水措施井旁。巖溶隧道淺埋隧道應(yīng)以堵為主，水玻璃水泥灌漿密封，以最大限度地降低地下水位，避免地表沉陷，破壞生態(tài)平衡。防止突水災(zāi)害，施工組織應(yīng)該使用第一層絕緣的含水層，或者使用推進(jìn)灌漿減少突水災(zāi)害程度。在深圳西路地下通道建設(shè)中，安全地在水飽和砂層、灌漿加固地層，盡管其埋藏深度淺、環(huán)境條件復(fù)雜，但最終成功。大瑤山隧道在班古坳巖溶段施工中，采用迂回導(dǎo)坑1 100 m進(jìn)行排水和清淤，共排水267萬t;在出口端斷層上盤，為探明地質(zhì)情況，減壓排水，增設(shè)了570 m平行導(dǎo)坑，最大排水量達(dá) 2.8 萬 t/d，總排水 190 萬 t[6]。

襯砌裂縫疾病管治措施，裂紋修復(fù)，后面襯灌漿，底板的穩(wěn)定性整治在于拱墻部位。

隧道襯砌的主要措施，應(yīng)從設(shè)計做好研究，主要的隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，確定環(huán)境水中含有腐蝕性介質(zhì)源的組成，正確的判斷襯砌的侵蝕，根據(jù)實際情況因地制宜，采取預(yù)防措施。目前，隧道侵蝕防治措施主要有:改善襯砌緊性和完整性;選擇抗腐蝕水泥襯砌;加強外部排水措施;通過強化和特定的化學(xué)材料，使襯里外表面膜隔離;使用和侵蝕環(huán)境水化學(xué)反應(yīng)應(yīng)使用天然石砌體襯;襯砌背后注入腐蝕紙漿;使用抗腐蝕混凝土。

隧道冷傷害預(yù)防與控制是一個不可或缺的綜合控制，在土壤中，熱防凍劑、結(jié)構(gòu)強化，防止金融崩潰，根據(jù)實際情況，綜合運用。

總之，隧道施工地質(zhì)災(zāi)害及其預(yù)防和控制措施，以下幾個方面的工作應(yīng)給予足夠的重視:加強施工隧道線和基礎(chǔ)地質(zhì)工作，這是地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和控制措施的依據(jù)。近年來，各種方法和手段在隧道工程前預(yù)測隧道為長、深、淺埋隧道、復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道的施工提供可靠的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的地質(zhì)災(zāi)害問題，應(yīng)采取相應(yīng)的預(yù)防方法和手段，注重新技術(shù)。同時，我們應(yīng)該加強交流信息和經(jīng)驗，在隧道施工中，降低發(fā)生的頻率、地質(zhì)災(zāi)害，注意建設(shè)和管理過程中，從建筑工人到領(lǐng)導(dǎo)，提高勞動者素質(zhì)團(tuán)隊和風(fēng)險意識，嚴(yán)格按照操作規(guī)程，使工程項目風(fēng)險降到最低。

3 結(jié)語

鐵路隧道是經(jīng)過一系列的主要手段，排除隧道的安全運行中重要的影響和疾病的威脅。因此，在隧道的規(guī)劃和設(shè)計階段，以防止可能的疾病，合理設(shè)計;在施工階段，采取合理的施工工藝、方法、措施和材料，最大化提高隧道工程質(zhì)量。在隧道經(jīng)營期限內(nèi)應(yīng)當(dāng)及時檢驗，發(fā)現(xiàn)疾病、分析原因、合理的管理和維護(hù)。因此，為了保證鐵路隧道工程安全，運行平穩(wěn)。根據(jù)不同隧道疾病原因，包括水、襯砌裂縫，弗羅斯特隧道襯砌腐蝕等。同時，大截面隧道實體地質(zhì)疾病是建設(shè)中非常常見的現(xiàn)象，其原因通常是不同的，同時與施工和設(shè)計兩個方面有一定的關(guān)系。大截面隧道地質(zhì)疾病是其中一個方面，大幅增加了網(wǎng)站建設(shè)和鐵路運輸操作條件，另一方面，嚴(yán)重影響到隧道結(jié)構(gòu)和操作使用安全。因此，大截面隧道地質(zhì)疾病預(yù)防必須使用各種技術(shù)，以提高大截面隧道施工技術(shù)水平，因此它可以保證隧道施工的安全性。

[1] 張 敏.復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面隧道“零”進(jìn)洞工法技術(shù)體系及應(yīng)用研究[D].成都:成都理工大學(xué)學(xué)位論文，2009.

[2] 閆天俊，吳 立.現(xiàn)代隧道施工中的常見地質(zhì)災(zāi)害問題及防治[J].探礦工程，2003(4):5-6.

[3] 王石春，陳光宗，何發(fā)亮.中國鐵路隧道工程地質(zhì)的發(fā)展[J].鐵道工程學(xué)報，1996(3):35-37.

[4] 石文慧.當(dāng)代鐵路隧道發(fā)展趨勢及地質(zhì)災(zāi)害防治[J].鐵道工程學(xué)報，1996(3):70-72.

[5] 閆 峻，李迎軍，張 婉.超大斷面隧道施工實踐[J].山東交通科技，2007(4):33-34.

[6] 張 磊.高速鐵路超大斷面隧道施工方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011(5):57-58.