隧道施工地质灾害风险分析及应对措施探讨

隧道施工地质灾害风险分析及应对措施探讨

摘要]我国地质比较复杂，隧道施工是与我国交通事业、人民生命财产安全密切

相关的事业，国家及施工单位需要提高重视，对复杂地质环境加强研究，改进施

工技术，增强施工质量的安全性，从而保障隧道施工项目的高效完成，促进我国

交通事业的发展。文章根据具体案例，分析了隧道施工地质灾害风险分析及应对

措施。

[关键词]隧道；施工；地质灾害

引言现阶段，我国公路、铁路以及城市地下空间结构日趋完成，不断修建各

种隧道。隧道工程施工受到各种因素的影响，其特征主要体现为：隐蔽工程比较多，不利于施工的顺利展开，技术复杂系数较高，受到地质条件、周围环境以及

气候条件的影响较大。隧道施工对施工技术的要求比较高，因此，需要采取可行

性的隧道施工技术，才能减少施工成本，合理缩短施工进度，确实保证破碎地段

隧道的施工质量。

在复杂的地质条件下进行隧道施工，需要了解隧道的长度，结合工期要求等

条件，才能制定合理的施工方法，在最大程度上提高劳动生产率，保持有效施工

作业程序，提高隧道施工建设水平。

1 工程慨况大唐煤制天然气管道北京段（古北口—高丽营）起自古北口长城

穿越处，止于陕京四线干线的高丽营末站。沿线经过北京市密云县、怀柔区、顺

义区等3 个县（区）。线路总长约115km。长城穿越隧道位于河北省巴克什营镇

头道梁西南，属于山岭隧道。隧道轴线水平长度约为352.3m，隧道长度为353m。横断面为直墙圆弧拱形，净宽3.0m，净高3.0m（其中墙高1.7m，拱高1.3m）。

隧道洞顶为金山岭长城隧道，垂直距离为78.3m，穿越处围岩主要为中等风化花

岗岩，属较硬岩，综合判定为Ⅲ级围岩。

2 工程项目地质风险分析在隧道的施工过程中，风险评估主要由两部分组成，分别为隧道施工风险估计和隧道施工风险评价，前者就是指对隧道施工每一个阶

段出现风险事件的可能性、可能发生的时间以及可能产生的影响后果等进行科学

的估计，从而为后续整个工程项目的风险工作提供基础，并且制定风险管理计划、实施风险监控措施以及制定风险应对措施等内容也都是以此为依据的；后者则是

指对影响隧道施工安全的各类风险因素进行综合分析，同时估算出风险发生的概

率及其可能带来的损失，确定隧道工程项目的核心风险，为后续有效的处理这些

风险提供重要依据。隧道工程的施工过程中，存在着很多安全风险，因此，在项

目的实施过程中建议引入风险管理理论，从而大大的提升隧道工程项目的风险防

御能力，保证隧道工程施工质量、进度以及成本等目标的顺利实现，可见，在隧

道的施工过程中，对其进行安全风险管理工作是十分重要的。在本工程项目中，

施工量较大，工期较长，而且需要用到隧道控制爆破技术。为了确保金山岭长城

隧道工程的顺利开展和实施，保证工程区域内长城文物本体的绝对安全，需要做

好防治措施，以有效的保护围岩，降低施工中引发地质灾害。

2 隧道施工地质灾害防治对策2.1 隧道施工地质灾害监测与预警措施隧道施

工中的重大地质灾害有塌方、突水突泥、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出和岩爆等，一

般的经常性的小型施工地质灾害还有片帮、掉块等。要想做好隧道施工地质灾害

防治工作，首先要监理健全隧道施工中的地质灾害监测与警报机制，这也是隧道

施工地质工作的核心任务。包括长期监测与警报方法主要有如 TSP、TGP 等弹性

地震波反射法等，短期超前地质预报包括如地质雷达、红外探水等技术，此外还

要做好围岩稳定性评价。在隧道施工地质工作中，施工超前地质预报起到重要作用。

2.2 塌方的防治措施在开挖隧道的过程中，有很多原因都可能导致塌方问题

的出现，通常情况下我们将其归纳为两大类，第一类是自然因素的影响，如地下

水变化、地质条件以及受力状态等，第二类则为人为因素的影响，如不合适的设

计方案或是施工方法等，针对隧道施工中的崩塌和塌方的风险，我们可以采取以

下的技术措施：应采用围岩“预加固”的技术，从而提升围岩的性能指标。也可以

采用预切槽或是旋喷拱，最大限度的避免围岩出现变形的问题。在施工的过程中

也可以采取相应的防水措施，避免其渗入到隧道之中。施工时应选择最合理的开

挖方法，开挖时可采用中壁法、眼镜法、短台阶法和台阶法等技术，可以采取增

设钢筋网、加密加长锚杆、加密钢架以及喷射钢纤维混凝土等初期支护措施。还

应做好围岩的量测工作，发现异常情况时应采取改变衬砌断面形式、采用钢筋混

凝土衬砌、提升衬砌混凝土强度以及增加衬砌混凝土的厚度等有效的处理措施。

2.3 涌水、突泥的防治措施作为较为常见的一类地质灾害，大型溶洞、金属

矿山积水、老窖积水以及断层等不良地质都是以出现涌水的问题的，常采用的技

术措施为：科学的确定溶洞的水源流向以及溶洞与隧道的位置关系，常采用的方

法为泄水洞、暗管、暗沟、铺设排水沟以及开凿引水槽等；之后应将水堵住，暗

河以及溶洞并不会有太大的流水量，如果有其他的分支和出口，应采用注浆堵水

的方法。将抽水机与管道排水的方式搭配起来，分别设置集水井和固定泵站，在

开挖面和固定泵站之间设置临时移动泵站，用潜水泵将水抽到集水井的位置处。

2.4 瓦斯爆炸的防治措施（1）加强通风，降低瓦斯浓度；瓦斯浓度出现异常时，隧道内禁绝一切火源。（2）瓦斯含量的检测：工作面瓦斯含量＞1%时，不

准放炮；含量＞2%时，人员必须撤离工作面。主风流处瓦斯含量必须＜0.5%，总回风处瓦斯含量必须＜0.75%。

2.5 岩爆的防治措施为确保大唐煤制天然气管道穿越金山岭长城隧道工程的

顺利实施，特别是隧道工程所穿越的金山岭长城本体的安全。本段（里程

K0+092-K0+192）开挖过程中，采取控制爆破（弱爆破）施工，严格控制地面结构物的振动速度。

为有效控制施工期间产生的振动对长城遗址的危害，控制与优化施工参数，

对施工爆破引起的振动进行监测十分重要。通过振动监测，控制与指导施工参数

的选择，研究施工参数与振动效应的关系，提出降低振动的技术措施，对因地质

条件变化或监测中出现的新情况，适时修正施工爆破参数，做好减振防护措施，

提高施工水平。（1）每轮施工爆破前监测人员收集该轮爆破的装药参数、地质

情况。（2）根据施工参数选择监测仪器参数，布设好监测网络，爆破前20min

监测一次环境振动，爆破期间全程记录该轮爆破的时程曲线。（3）将施工参数、测点参数、仪器参数、数据处理结果集中填写爆破振动测试记录表。（4）本工

程震动监测采用中国科学院成都测控研究所生产的TC－4850高精度爆破测振仪，仪器可以在现场通过按键和液晶屏快速设置参数，从而达到信号快速、准确采集

的目的。同时，仪器可以在现场通过仪器本身的功能读出特征值，还能大致预览

到已经采集到的信号波形。仪器使用分离式振动传感器，可对微小振动及超强振

动进行测量。

结束语复杂的地质条件下进行隧道施工，需要了解隧道的长度，结合工期要

求等条件，才能制定合理的施工方法，在最大程度上提高劳动生产率，保持有效

施工作业程序，提高隧道施工建设水平。通过以上措施，确保了金山岭长城隧道