淺析隧道施工過程中可能遭遇的不良地質(zhì)條件及其應(yīng)對(duì)措施

那云龍

隧道施工中經(jīng)常會(huì)遇到各種不良地質(zhì)條件，本文針對(duì)隧道在施工過程中可能遇到的斷層破碎帶、軟弱巖體、巖溶及膨脹性土四種不良地質(zhì)條件，提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，為以后隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防提供參考。

前言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市用地日趨緊張，城市地下空間的開發(fā)和建設(shè)顯得越來越重要，而隧道，正是地下交通重要的一環(huán)。隧道施工中經(jīng)常會(huì)遇到各種不良地質(zhì)條件，一旦處理不當(dāng)，便會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失乃至重大人員傷亡。本文在分析隧道施工過程中可能遭遇的不良地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，為以后隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防提供參考。

隧道施工過程中可能遭遇的不良地質(zhì)條件分析

隧道在施工過程中可能遇到的主要不良地質(zhì)條件有斷層破碎帶、軟弱巖體、巖溶及膨脹性土（表1）。

1.斷層破碎帶

斷層是指地殼受力發(fā)生斷裂，沿破裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著相對(duì)位移的構(gòu)造。該構(gòu)造規(guī)模不等，大小不一，斷層的存在破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。多數(shù)情況下，斷層破碎帶內(nèi)巖體為塊狀、碎塊狀、角礫狀及碎屑狀，也有一部分呈砂土狀甚至斷層泥形態(tài)，其巖體強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，一旦應(yīng)力變化，常容易出現(xiàn)坍塌情況。更嚴(yán)重者，由于斷層的導(dǎo)水性，一旦揭露該層，會(huì)發(fā)生突水突泥情況，隧道施工通過該層存在很大的難度。

2.軟弱巖體

軟弱巖體是指力學(xué)強(qiáng)度低，遇水容易軟化，并且在外荷載作用下易于產(chǎn)生壓縮變形的巖石。隧道施工過程中，該層巖體無(wú)法自穩(wěn)，軟弱巖體一旦失穩(wěn)坍塌，往往伴隨著大量涌水及泥沙，危害極大。

3.巖溶地段

巖溶，是水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用為輔的地質(zhì)作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象的總稱。巖溶地質(zhì)在我國(guó)分布廣泛，類型眾多，幾乎匯集了所有類型的巖溶地質(zhì)。在隧道施工過程中，如果遭遇巖溶地質(zhì)，則有很大機(jī)率引發(fā)涌水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害。不僅如此，在隧道開挖過程中，巖溶地質(zhì)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重形變，導(dǎo)致隧道發(fā)生落石、塌方和掉塊等問題，危害施工人員和設(shè)備的安全。

4.膨脹性土

膨脹土是種高塑性黏土，一般承載力較高，有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。該類地質(zhì)體在工程中的危害首要是限界的侵入，其次是塌方破壞。開挖后，土體接觸空氣，吸水膨脹、失水收縮、反復(fù)變形，易造成開挖時(shí)坍塌和后期結(jié)構(gòu)體的擠裂。

應(yīng)對(duì)措施

在施工過程中遇到不良地質(zhì)條件要采取有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，在制定方案時(shí)要堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的原則，盡可能的避免由于不良地質(zhì)條件所引發(fā)的工程災(zāi)害。

1.針對(duì)斷層破碎帶的應(yīng)對(duì)措施

當(dāng)斷層規(guī)模較小，破碎帶不寬，且含水量較小時(shí)，條件比較有利，可隨挖隨撐。但當(dāng)隧洞軸線斜交或者平行于構(gòu)造方向時(shí)，則隧洞穿過破碎帶的長(zhǎng)度增大，并有強(qiáng)大側(cè)壓力，應(yīng)加強(qiáng)拱墻襯砌，及時(shí)封閉。

當(dāng)斷層規(guī)模較大，宜選取小導(dǎo)管超前支護(hù)、小導(dǎo)管預(yù)注漿技術(shù)，小導(dǎo)管上需要布置相應(yīng)的泄水孔，同時(shí)還需要保證上層導(dǎo)管的環(huán)向間距密于下層導(dǎo)管的環(huán)向間距，在實(shí)際工作中，嚴(yán)格按照實(shí)際情況進(jìn)行處理，在完成上述工作之后，再進(jìn)行下層導(dǎo)管注漿堵水工作。

2.針對(duì)軟弱巖體的應(yīng)對(duì)措施

施工過程中遇到軟弱巖體，按照實(shí)際情況的需要選取臨時(shí)封閉掌子面加打泄水孔的技術(shù)方法，首要的工作就是放水降壓來自于掌子面前方的各個(gè)方向的圍巖，在上述的基礎(chǔ)上選取使用小導(dǎo)管或者是使用管棚注漿，將前方軟弱圍巖固結(jié)。在實(shí)際開挖的過程中需要選取使用圍巖擾動(dòng)小的技術(shù)方法，促使隧道的自穩(wěn)能力實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升，有利于降低塌方現(xiàn)象。

3.針對(duì)巖溶的應(yīng)對(duì)措施

隧道施工過程中，含填充物的溶洞對(duì)施工的危害是非常大的，需先清除溶洞內(nèi)的充填物，采用漿砌片石墻支頂加固處理溶洞頂板；在溶洞底部地下水流處設(shè)置相應(yīng)的小涵洞以引流排泄溶洞水；在隧道側(cè)墻施工時(shí)應(yīng)預(yù)留相應(yīng)的檢查孔，增加防護(hù)鏈或柵欄等結(jié)構(gòu)防護(hù)設(shè)施，確保隧道施工及運(yùn)行安全。在隧道兩側(cè)壁存在溶洞發(fā)育的時(shí)候，調(diào)查確定溶洞水對(duì)隧道施工的影響可忽略時(shí)，隧道施工時(shí)可采用漿砌封閉，回填壓實(shí)的方式進(jìn)行處理。

4.針對(duì)膨脹性土的應(yīng)對(duì)措施

在膨脹性地層中施工，以采用上導(dǎo)坑或弧形導(dǎo)坑先拱后墻法為宜。合理安排施工工序，盡量減少圍巖暴露時(shí)間，進(jìn)而減少風(fēng)化、水化影響， 并在筑拱后，及時(shí)壓漿加固。

采取分部開挖和支撐，隨挖隨撐，初期支護(hù)緊跟開挖掌子面上一個(gè)循環(huán)支護(hù)完成后，方可進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)開挖施工，并設(shè)置臨時(shí)仰拱。

結(jié)語(yǔ)

隧道施工過程中常見的不良地質(zhì)條件主要有斷層破碎帶、軟弱巖體、巖溶及膨脹性土，本文針對(duì)這四種地質(zhì)條件，制定了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，希望在以后的施工過程中能夠減少由于不良地質(zhì)條件而引起的工程地質(zhì)災(zāi)害。

（作者單位：吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所）