淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害成因及風(fēng)險控制

孟 憲 武

(山西路橋集團國際交通建設(shè)工程有限公司,山西 太原 030006)

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淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害成因及風(fēng)險控制

孟 憲 武

(山西路橋集團國際交通建設(shè)工程有限公司,山西 太原 030006)

針對某淺埋隧道工程的施工情況，分析了淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害的特征，從水、溶洞、地質(zhì)構(gòu)造、工程因素等方面，探討了該隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害形成的原因，提出了淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險控制措施。

淺埋隧道,地質(zhì)災(zāi)害,塌方，超前支護技術(shù)

0 引言

在社會與經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，道路交通行業(yè)同樣也得以快速的發(fā)展，相應(yīng)的涉及隧道建設(shè)的數(shù)量逐漸增加，隧道建設(shè)的規(guī)模逐漸擴大。在進行隧道的建設(shè)施工時，由于一些圍巖存在穩(wěn)定性較差的問題，導(dǎo)致了很多的隧道在建設(shè)施工時出現(xiàn)塌方事故，給隧道的施工建設(shè)帶來極為不利的影響?，F(xiàn)階段，學(xué)者以及隧道施工企業(yè)均非常的重視對于隧道工程建設(shè)過程中的風(fēng)險管理工作，相關(guān)的理論研究也非常的多，也取得了一定的成果。但是對于隧道塌方災(zāi)害的預(yù)防以及相關(guān)風(fēng)險的控制研究相對少，因此，本文針對某一隧道淺埋工程，來研究與分析淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害的主要影響因素，并在此基礎(chǔ)上，探討相應(yīng)的塌方地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防以及治理措施，以期望能夠更好確保淺埋隧道建設(shè)施工中的安全性。

1 工程概況

某一個隧道工程建設(shè)項目，其淺埋段的右線是YK40+100～YK40+550，淺埋段的左線是ZK40+100～ZK40+550，淺埋段的總長度值是450 m，埋深值約為20 m。由于在隧道淺埋段處穿越了瀝碧峽的背斜軸部位置，而且淺埋隧道的軸線位置和地表處的河流相距值在100 m之內(nèi)，部分的支流與淺埋隧道的軸線呈現(xiàn)相交分布，此段圍巖的類型多屬于白云質(zhì)灰?guī)r以及灰?guī)r，同時巖石的裂縫為地下水提供了非常多的通道，相應(yīng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害的特征

2.1 突發(fā)性特征

在進行淺埋隧道的開挖之后，在還沒有進行相應(yīng)的支護作業(yè)之前，易出現(xiàn)一些突泥和溶洞涌水的問題，而這一階段相應(yīng)的支護作業(yè)還正處于施工階段，當(dāng)突然的出現(xiàn)上述的問題時，會對淺埋隧道的整體結(jié)構(gòu)以及安全帶來極大的威脅，極易引起淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。

2.2 影響范圍大的特征

當(dāng)發(fā)生隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害時，不僅將對隧道內(nèi)部造成極大的破壞，同時也會引起地面的沉陷以及水田失水等一些的問題，可能還會導(dǎo)致房屋出現(xiàn)開裂問題，會形成極大的安全隱患，給人員的生命以及財產(chǎn)安全帶來非常大的威脅。

2.3 災(zāi)害的演變速度快

由于隧道屬于淺埋隧道，在隧道的上方位置所覆蓋的巖層相對較薄，及時在隧道之中出現(xiàn)較小的塌方地質(zhì)災(zāi)害，也會在非常短的時間內(nèi)迅速的演變?yōu)榧哟蟮牡刭|(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致冒頂塌方地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，對于隧道的安全施工帶來極大的影響。

3 淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害形成的原因

在進行巖溶型的隧道建設(shè)施工過程中，設(shè)計工藝技術(shù)難度相對大的便是淺埋隧道的施工。在此淺埋隧道的施工建設(shè)過程中，所涉及的地質(zhì)環(huán)境相對復(fù)雜，而且在類似的淺埋隧道之中有著相對強的代表性。在此淺埋隧道的建設(shè)施工之中，出現(xiàn)過一些塌方地質(zhì)災(zāi)害，分析這些地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因，其主要是由下列幾方面因素所引起的。

3.1 溶洞

之前所出現(xiàn)的塌方地質(zhì)災(zāi)害，溶洞是導(dǎo)致災(zāi)害出現(xiàn)的一個重要的因素。在淺埋隧道的YK40+532位置處發(fā)生涌水問題的最主要原因是進行隧道的作業(yè)施工過程中，將側(cè)壁的溶洞鑿穿，使得之前的水通道被一定程度的破壞，使得地下水的承受狀態(tài)發(fā)生了一定的改變，使得隧道用水量出現(xiàn)急劇增大的問題，導(dǎo)致地表水位顯著的降低，引發(fā)地面沉降的問題出現(xiàn)，最終導(dǎo)致出現(xiàn)塌方地質(zhì)災(zāi)害。

3.2 水

淺埋隧道的塌方地質(zhì)災(zāi)害形成的影響因素中，水所帶來的影響是非常大的，同時也會對隧道的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的影響。通常情況下，對于深埋隧道來說，影響隧道安全性的水一般為地下水，由于在深埋隧道的上部位置處覆蓋有相對厚的巖石層，由于巖石具有相對差的透水性，或者是由于存在一定的隔水層，均能夠影響到地表水的穩(wěn)定性能，會對隧道施工帶來一定的影響。而就淺埋隧道而言，由于隧道的上部位置巖層相對薄，其透水性相對較好，所以，比較而言地表水對于淺埋隧道的影響是相對大的。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

依據(jù)不同的產(chǎn)生時期，將地質(zhì)構(gòu)造分成是原生構(gòu)造以及次生構(gòu)造，在基于地質(zhì)學(xué)的角度對地質(zhì)構(gòu)造進行研究時，通常主要是對次生構(gòu)造進行研究。在地質(zhì)構(gòu)造之中存在一定的斷層現(xiàn)象、節(jié)理現(xiàn)象以及裂隙現(xiàn)象等均會極易的誘發(fā)塌方地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。在此淺埋隧道工程之中，由于工程建設(shè)的位置處于山峽的背斜軸位置處，所以，地質(zhì)的構(gòu)造對于隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害的影響相對來說較大，圍巖不具備相對優(yōu)良的自穩(wěn)能力，極易導(dǎo)致塌方地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。

3.4 工程因素

工程因素主要指的是設(shè)計的因素以及施工的因素。對于設(shè)計因素來說，其主要是關(guān)于淺埋隧道的斷面形式設(shè)計以及超前支護的設(shè)計工作，關(guān)鍵是要看在進行相關(guān)地質(zhì)勘查的過程中，所勘查的數(shù)據(jù)是否能夠確保準(zhǔn)確。所以，若是設(shè)計中出現(xiàn)一定的偏差，那么在進行施工時就會和設(shè)計出現(xiàn)不吻合的問題，若是未能加以及時的調(diào)整，極易導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)強度不足，而引發(fā)塌方地質(zhì)災(zāi)害。

4 淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險控制

4.1 應(yīng)用塌方地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報技術(shù)

之所以會出現(xiàn)塌方地質(zhì)災(zāi)害，除了由于受到地質(zhì)因素的不利影響之外，還有主要也是由于相應(yīng)的地質(zhì)資料不夠全面，使得進行支護作業(yè)時一些參數(shù)的選用存在偏差。對比而言，對于參數(shù)的選擇存在一定的偏差是誘發(fā)塌方地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵原因。所以，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)手段以最大限度的防止災(zāi)害的出現(xiàn)?，F(xiàn)階段，影響相對多的是超前支護技術(shù)，極大的彌補了由于前期對于地質(zhì)勘查欠缺所帶來的不利影響，使得塌方地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)概率極大的減小。在此淺埋隧道的施工過程中，便應(yīng)用了TSP-203超前地質(zhì)預(yù)報設(shè)備，針對淺埋區(qū)域的隧道地質(zhì)情況加以實時的監(jiān)測。在隧道進行開挖之前，對于工作面的相關(guān)地質(zhì)情況加以探測以及預(yù)測，可以清晰的了解到圍巖所屬的類型以及圍巖斷層帶和破碎帶的具體性質(zhì)、分布等相關(guān)信息數(shù)據(jù)，同時按照所測量的一些信息數(shù)據(jù)加以全面的分析，進行相應(yīng)的判斷以及預(yù)報成果。

4.2 應(yīng)用超前支護技術(shù)

由于淺埋隧道不具備較強的自穩(wěn)能力，經(jīng)常性的出現(xiàn)在進行開挖的過程中圍巖失穩(wěn)小的一些問題。所以，在進行施工的過程中，應(yīng)當(dāng)通過錨固、鋼支護以及噴射混凝土加固等措施進行開挖初期的支護作業(yè)。不過，只是通過上述的一些支護手段同樣不易使圍巖處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，應(yīng)當(dāng)在進行隧道的挖掘作業(yè)之前，應(yīng)用相應(yīng)的超前支護手段，對隧道進行加固處理。不同的超前支護技術(shù)，擁有自身的特點，同時所適用的條件也有所差異，具體的適用條件如表1所示。

表1 不同超前支護技術(shù)的適用條件匯總表

此淺埋隧道施工中所采用的超前支護技術(shù)為管棚支護方法，其是把鋼管安裝在事先鉆好的孔洞之內(nèi)，依照隧道挖掘的輪廓形狀，對鋼管進行規(guī)則的排列，同時在鋼管的內(nèi)部進行注漿處理，與型鋼的鋼架結(jié)構(gòu)一起形成相應(yīng)的預(yù)支護系統(tǒng)，以對不太穩(wěn)定的圍巖進行支護處理。

5 結(jié)語

如果想使公路的質(zhì)量得以更好的保障，首先應(yīng)當(dāng)確保淺埋隧道的質(zhì)量得以保障，應(yīng)當(dāng)對淺埋隧道所在位置的地質(zhì)環(huán)境加以全面的分析，根據(jù)不同的施工實際情況，而采用適宜的技術(shù)手段，以減小塌方地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的概率，保障公路工程的整體質(zhì)量。

[1] 熊春發(fā),任少博,王淑英.隧道施工地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報預(yù)警技術(shù)研究[J].西部交通科技,2016(2):55-59.

[2] 黃建明.現(xiàn)代隧道施工中的常見地質(zhì)災(zāi)害及防治措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(7):234.

[3] 黃 龍.地面沉降地區(qū)下穿河流隧道工程地質(zhì)災(zāi)害危險性探討[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護,2016(4):44-51.

Geological disaster causes and risk control of shallow tunnel collapse

Meng Xianwu

(ShanxiHighwayBridgeGroupInternationalTrafficConstructionEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006，China)

In light of the shallow tunnel engineering construction conditions, the paper analyzes shallow tunnel collapse geology disaster features, explores its geological disaster forming causes from aspects of water, karst, geological structure and engineering factors, and finally puts forward shallow tunnel collapse geology disaster risk controlling measures.

shallow tunnel, geological disaster, collapse, advanced supporting technology

1009-6825(2017)14-0179-02

2017-03-05

孟憲武(1969- )，男，工程師

P694

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