淺析隧道施工過程中可能遭遇的不良地質條件及其應對措施

那云龍

隧道施工中經常會遇到各種不良地質條件，本文針對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條件，提出了相應的應對措施，為以后隧道施工地質災害的預防提供參考。

前言

隨著我國城市化進程的不斷加快，城市用地日趨緊張，城市地下空間的開發和建設顯得越來越重要，而隧道，正是地下交通重要的一環。隧道施工中經常會遇到各種不良地質條件，一旦處理不當，便會造成嚴重的經濟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條件的基礎上，提出相應的應對措施，為以后隧道施工地質災害的預防提供參考。

隧道施工過程中可能遭遇的不良地質條件分析

隧道在施工過程中可能遇到的主要不良地質條件有斷層破碎帶、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生斷裂，沿破裂面兩側巖塊發生顯著相對位移的構造。該構造規模不等，大小不一，斷層的存在破壞了巖層的連續性和完整性。多數情況下，斷層破碎帶內巖體為塊狀、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，其巖體強度低，穩定性差，一旦應力變化，常容易出現坍塌情況。更嚴重者，由于斷層的導水性，一旦揭露該層，會發生突水突泥情況，隧道施工通過該層存在很大的難度。

2.軟弱巖體

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

3.巖溶地段

巖溶，是水對可溶性巖石進行以化學溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質作用所產生的現象的總稱。巖溶地質在我國分布廣泛，類型眾多，幾乎匯集了所有類型的巖溶地質。在隧道施工過程中，如果遭遇巖溶地質，則有很大機率引發涌水、突泥等地質災害。不僅如此，在隧道開挖過程中，巖溶地質會產生嚴重形變，導致隧道發生落石、塌方和掉塊等問題，危害施工人員和設備的安全。

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、失水收縮和反復脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發育等特性，性質極不穩定。該類地質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、反復變形，易造成開挖時坍塌和后期結構體的擠裂。

應對措施

在施工過程中遇到不良地質條件要采取有針對性的應對措施，在制定方案時要堅持“安全第一，預防為主”的原則，盡可能的避免由于不良地質條件所引發的工程災害。

1.針對斷層破碎帶的應對措施

當斷層規模較小，破碎帶不寬，且含水量較小時，條件比較有利，可隨挖隨撐。但當隧洞軸線斜交或者平行于構造方向時，則隧洞穿過破碎帶的長度增大，并有強大側壓力，應加強拱墻襯砌，及時封閉。

當斷層規模較大，宜選取小導管超前支護、小導管預注漿技術，小導管上需要布置相應的泄水孔，同時還需要保證上層導管的環向間距密于下層導管的環向間距，在實際工作中，嚴格按照實際情況進行處理，在完成上述工作之后，再進行下層導管注漿堵水工作。

2.針對軟弱巖體的應對措施

施工過程中遇到軟弱巖體，按照實際情況的需要選取臨時封閉掌子面加打泄水孔的技術方法，首要的工作就是放水降壓來自于掌子面前方的各個方向的圍巖，在上述的基礎上選取使用小導管或者是使用管棚注漿，將前方軟弱圍巖固結。在實際開挖的過程中需要選取使用圍巖擾動小的技術方法，促使隧道的自穩能力實現進一步提升，有利于降低塌方現象。

3.針對巖溶的應對措施

隧道施工過程中，含填充物的溶洞對施工的危害是非常大的，需先清除溶洞內的充填物，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置相應的小涵洞以引流排泄溶洞水；在隧道側墻施工時應預留相應的檢查孔，增加防護鏈或柵欄等結構防護設施，確保隧道施工及運行安全。在隧道兩側壁存在溶洞發育的時候，調查確定溶洞水對隧道施工的影響可忽略時，隧道施工時可采用漿砌封閉，回填壓實的方式進行處理。

4.針對膨脹性土的應對措施

在膨脹性地層中施工，以采用上導坑或弧形導坑先拱后墻法為宜。合理安排施工工序，盡量減少圍巖暴露時間，進而減少風化、水化影響， 并在筑拱后，及時壓漿加固。

采取分部開挖和支撐，隨挖隨撐，初期支護緊跟開挖掌子面上一個循環支護完成后，方可進行下一個循環開挖施工，并設置臨時仰拱。

結語

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

（作者單位：吉林省區域地質礦產調查所）