隧道工程灾害与防治范文1
关键词：隧道工程；地质灾害；防治；对策
1隧道工程地质灾害的特点
隧道工程施工质量直接影响公路、铁路等工程整体质量，对后续运营安全产生直接的影响。在进行隧道工程施工过程中，应对其质量进行严格的控制，严防地质灾害的发生，确保人民生命财产安全以及国家社会经济发展。目前，我国隧道工程施工过程中，常见的地质灾害主要呈现以下方面的特点：第一，隧道工程规划不合理。与其他工程相比，地质条件对隧道工程施工产生影响较大。目前我国很多隧道工程施工前缺乏科学合理的规划，盲目进行施工。前期勘察工作不够全面，给后续施工带来较大的隐患，严重影响隧道工程施工质量。第二，与自然灾害相比，地质灾害对隧道工程危险性更大，影响力更高。第三，从防止的角度出发，与自然灾害相比，地质灾害能够提前预防与治理，而地质灾害预防和治理的效果并不明显。基于以上地质灾害在隧道工程中呈现的特点，为有效防治隧道工程中地质灾害对工程施工质量及安全的影响，施工单位应该根据具体的地质灾害类型制定详细的防止措施，从项目实际出发，制定具有针对性的措施对地质灾害采取专项防治，从而提高隧道工程施工安全。施工单位应对项目所在位置的地质进行详细的勘察，根据勘察报告有针对性地制定地质灾害防治方案，同时对多种方案进行对比，对制定的方案进行可行性的研究。组织相应的专家团队对防治方案进行讨论。选用科学合理的施工方案，根据相应的施工工序、施工流程完成隧道工程施工。施工过程中应对施工各个环节采取精确的检测，确保隧道工程施工的顺利推进，降低地质灾害对隧道工程施工质量的影响。
2隧道工程施工地质灾害类型
岩爆、涌水、塌方是目前我国隧道工程施工中常见的地质灾害。在隧道工程施工过程中这三类地质灾害会对工程进度、安全、质量、成本都产生重大的影响，一旦发生将直接影响建设项目顺利推进，对后续项目运营也存在较大的影响。隧道工程施工前，施工单位需要根据这三类常见的地质灾害进行全面分析，根据项目实际情况制定相应防治措施。
2.1岩爆问题
岩爆，也称冲击地压，是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。隧道工程施工过程中因围岩破坏引起岩爆是隧道工程中常见的地质灾害之一。施工单位因施工技术水平、地质条件等因素引起围岩整体或者局部变形，从而引起岩爆。岩爆问题直接影响隧道工程施工安全与施工质量，还会增加施工工期，提高工程成本。岩爆的主要原因是工程围岩所在的地质结构层特性较为特殊，地应力集中在围岩中，隧道工程开挖过程中围岩内原有的平衡受到破坏。在应力应变的作用下，引起岩爆问题。岩爆分为劈裂、弹射、片帮三种类型，隧道工程施工过程中出现岩爆如果未能及时处理，有可能将引起地震灾害，直接影响人们的生命财产安全。岩爆具有弹射性、时间延续性与集中性、部位集中性、突发性等特点。岩爆发生前并无明显的迹象，很多情况下施工人员认为不会出现石块掉落的部位，突然发生石块滑落，出现爆裂响声。岩爆一般情况下大多发生在新开挖面附件，大多集中在拱腰或者拱部位置。同时，大部分岩爆发生在岩层爆破后24小时内，持续1～2个月，部分岩爆可能持续1年以上。在岩爆发生的过程中，部分围岩被弹射出较远的距离，且成不规则的片状，严重破坏施工工作面，对施工机械造成破坏，严重威胁施工人员生命。岩爆问题是目前全球岩石力学以及岩石地下工程领域重点亟需攻克的问题之一。
2.2涌水问题
涌水是指围岩空隙中的地表水水源、地下水（岩溶水水源、裂隙水水源、孔隙水水源），因压力作用使其涌出。涌水是目前我国隧道工程施工中常见的地质灾害之一，同时也是隧道工程施工过程中发生概率最高的地质灾害，对我国隧道工程施工造成较大的影响。例如，我国京广铁路大瑶山隧道，工程建设过程中遇到了大规模的喀斯特发育地段以及大断层破碎地带，使得隧道掘进过程中出现大量的含泥沙的涌水，同时因涌水携带大量的泥沙，导致岩体发生塌方，给工程项目顺利推进带来了较大的困难。根据涌水状态的不同，隧道涌水分为股状涌水、帘幕式涌水、线状涌水（线流）、渗水、干燥五类。涌水对隧道工程产生多方面的影响，如地下水向隧道宣泄、大量携带泥沙的地表水，使得地表水位迅速下降；在冲蚀、真空吸蚀、自重应力的作用下，造成地面裂缝、地面陷穴或地面塌陷，这一现象会导致地面裂缝、地面陷穴或地面塌陷。隧道开挖揭开了与地表溶洞相通的隐伏溶洞和地表水和地下水相通的断层，使地表水渗涌入隧道切断了水源，降低了利用水的水位，这一现象会导致地表水干枯严重，影响生活、生产，使得滨海地带海水侵入隧道。还有，地下水通过流砂层或胶结层的长石砂岩、断层破碎带、充填泥化黏土的大溶洞等时携带大量泥沙向隧道宣泄，造成淤积，这一现象会导致隧道被泥沙淤积或被泥石流淹没。
2.3塌方问题
塌方是隧道工程施工过程中较为常见的地质灾害之一，塌方事故的发生给隧道工程施工带来较大的困难，不仅延误工期，还需要增加大量的成本。隧道开挖过程中，引起塌方的因素主要有自然因素（包括地下水变化、受力状态、地质状态等）以及人为因素（包括不当的施工作业方法、不合适的设计等）。不良地质及水文地质条件，其原因体现：（1）薄层岩体的小曲褶、错动发育地段或隧道穿过断层及其破碎带；在泥质充填物过多地段或软弱结构面发育；通过各种堆积体。（2）水是造成塌方的重要原因之一。（3）隧道穿越地层覆盖过薄地段。隧道设计考虑不周，其原因体现：（1）缺乏详细的地质及水文地质资料，引起施工指导或施工方案的失误；（2）隧道选定位置时，地质调查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能坍方的因素，没有绕开可以绕避的不良地质地段。施工方法和措施不当，其原因体现：（1）对危石检查不重视、不及时，处理危石措施不当，引起岩层坍塌。（2）围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌。（3）新奥法施工的隧道，没有按规定进行量测，或信息反馈不及时，决策失误、措施不力。（4）喷锚支护不及时，喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。（5）地质条件发生变化，没有及时改变施工方法。（6）施工方法与地质条件不相适应。（7）工序间距安排不当。（8）地层暴露过久，引起围岩松动、风化、导致塌方。（9）施工支护不及时，支撑架立不合要求。（10）抽换不当“先拆后支”。
3隧道施工地质灾害的防治措施
3.1岩爆灾害防治措施
岩爆的基本处理原则是“先防后治”。事先采取有效的防治岩爆的措施，能够有效降低发生的概率，降低岩爆带来的危害。对重点部位加强管理，先进行预处理再进行施工，从而保证隧道工程的顺利推进。目前，我国项目上常用的预防岩爆措施如下：（1）施工前释放部分能量措施，例如打应力释放孔、超前小导坑掘进法、超前钻孔预爆法、松动爆破法等措施，能够有效将原有的应力进行释放。（2）加强人工及机械找顶。（3）开挖爆破后，采用高压水对围岩进行软化处理，从而降低岩爆的强度。（4）利用光面爆破，避免应力集中，对爆破药量进行严格的控制，从而降低其对围岩稳定性的影响。
3.2涌水灾害防治措施
隧道施工过程中涌水问题的防治主要遵循“预防为主、疏堵结合、注重保护环境”的原则，防治过程中主要采用井点降水、坑道排水、超前专控排水、开挖后补注浆堵水、超前围岩预注浆堵水等措施。其中井点降水和超前钻孔排水是最为常用的两种方式。施工人员应在隧道工程施工前对现场的暗河、溶洞、岩层淤泥情况进行详细的勘察，全面掌握，并制定科学的方式进行处理。施工人员应该根据施工现场情况，采取合理的堵水或者排水措施防治涌水。同时，需要对隧道进行动态监测，监测隧道涌水情况，建立健全预警机制，对重点部位进行防范。
3.3塌方灾害防治措施
塌方是隧道工程施工过程中较为常见的灾害。对塌方灾害预防而言，施工人员需要在施工前，对施工区域地质特性、地质结构等方面进行详细的勘察，收集有关方面的数据资料。根据隧道施工区域的地质资料进行施工方案的制定，判断隧道掘进过程中容易塌方的部位，同时制定相应的预防措施以及应急预案，降低塌方事故发生概率，保证隧道工程施工的顺利进行。另外，在掘进过程中根据现场实际情况合理选用锚杆支护或导管注浆技术，对隧道围岩进行加固处理，从而提高围岩稳定性。
隧道工程灾害与防治范文2
在中国的一些地区，人们的出行受到了严重的阻碍，彼此之间的交流也就随之变得少之又少。而这个问题也一直得到国家的关注，为解决这个问题，国家将交通建设放在首选位置。但由于中国不同地区的地质条件不同，表现为很强的复杂性，因此，为了减少地区之间的距离，国家将隧道放在山区交通建设的首选位置。长距离的深山铁路隧道的安全问题不同于一般性质的长距离隧道的安全问题，由于其地理位置的原因有着其特殊性和复杂性。因为长距离深山隧道的修建不论是时间问题还是环境问题以及施工问题，面临着各种各样的不确定性安全隐患和安全问题，虽然隧道工程施工可以大大缩短地区之间的距离，但由于地区地质条件的特殊性和复杂性，通常会导致隧道施工工期长，所要求的技术很高和经费多等缺点。在隧道施工过程中，也可能会遇到滑坡、涌水和岩溶塌陷等危险，这样就会导致隧道施工的工期加长、危险加大、质量降低。当隧道工程施工遇到地质灾害时，不仅是隧道的有效使用期限变短，消耗的经费变大，同时，也会使隧道工程施工最终的目的性降低，即人们的出行扔存在安全风险。
在隧道工程施工中不可避免的遇到地质灾害，渗流便是其中的一种，因此渗流成为在地质灾害中关注的焦点。中国的面积广，地质复杂，而地下水又会对隧道有很大的影响，因此在进行隧道工程施工过程中要注意渗流的影响。而在中国的隧道工程施工方面，渗流是很常见的现象，同时也是很难避免的，有“十隧九漏”之说。因此，加强对渗流引起的隧道施工地质灾害的研究，找到防治办法，提高隧道施工的质量，可以有效的在保证人们正常出行与交流的同时，也可以保证隧道和人们的安全，增加隧道的使用寿命。
1 渗流的特点以及致灾的力学机制
1.1 渗流的特点
地球上必不可少的便是水，同时它也是各种地质中不可缺少的成分，在地质方面起着至关重要的作用，但它也是地质灾害发生的导火索。隧道工程施工的渗流主要发生在含水路段，当对此路段进行施工时，原有地下水的的状况就会发生改变，破坏其渗流条件，地下水便会随着隧道的一些位置流出，最终导致涌水灾害，形成渗流。根据地下水渗流的快慢或大小，渗流可表现为水的渗出、海流，当地下水流出的程度再次加大时，渗流又可表现为股流和大范围突水等形式。
1.2 渗流致灾的力学机制
工程施工中遇到的地质灾害主要来自水的因素，而水的存在形式分为静态水和动态水，在隧道中，水的存在形式同样是由静、动两种储量构成，并且这两种类型的水储量都与水围岩的规模有关。但是，水的存在形式不同，所以要涉及的因素必然不同。水的静储量是潜水资源含水层多年平均最低潜水位以下的地下水储量，即存在隧道内的地质之间的空隙中的地下水，它不仅与水围岩的规模有关，还和储水能力、给水能力有关；水的动储量是潜水资源含水层多年平均最高水位与最低水位之间的地下水储量，即存在隧道内的与地表水源或其他地下水有直接联系的地下水，它不仅与水围岩的规模有关，还与水的补给、径流和排泄条件有关。
岩体力学性能的影响因素有很多，其中水的赋存状态、岩石的性质以及岩石的完整程度等占主要的位置，其次是水与其他方面综合的影响也给岩体力学性能带来巨大的影响，例如，有的岩体遇水后会因胶结物溶解，导致岩体内的一些细小颗粒被融化，从而使岩体软化，变得疏松，最终致使岩体的强度降低；有的岩体会因岩体中的一些物质与水发生化学反应使其强度降低；有的岩体会因岩体中的物体遇水变得光滑导致岩体变形或破坏使其强度降低。
岩体发生变化通常是由水和岩体之间的化学反应造成的，而他们之间的力学又通常会使地下水水量发生剧变，而当水量发生变化时，其岩石之间的间隙中的水压也便随之发生变化，最终使岩石的结构受损 从而使岩体的强度降低，导致工程体应力环境的恶化，从而影响着工程体本身。在岩体内部，通常存在着渗流场和应力场之间的动态平衡，两者之间互补互惠，每当渗流场或应力场中的一种发生变化时，另一种会自动发生变化，使其回复到原有的动态平衡。但是，如果一方变化的幅度过大，另一个不能随之也发生变化，那么这个动态平衡就会发生破坏，最终导致地质灾害的发生。
2 渗流灾害的防治措施
每道工程都有自己的核心任务和落脚点，隧道施工也不例外。地质灾害检测和警报便是隧道工程施工的核心任务和落脚点。提前预知隧道工程施工中可能会遇到的各种情况，掌握隧道的变数，可以在遇到渗流时及时果断的采取有效措施，降低渗流灾害的影响程度，保证隧道工程施工的正常进行。对于隧道工程施工灾害的监控测量预警的流程如图1所示。
由图1可知：在进行隧道工程施工前搜集有关隧道的信息，然后根据隧道信息进行此隧道工程施工的动态设计与管理，在动态效果良好且无误的情况下，根据动态的流程或步骤进行信息化施工，但在进行信息化施工的过程中要不断的进行地质预报和监控测量，以此得到隧道工程施工进行中所遇到的可能的状况和数据，然后对地质预报和监控测量得到的数据进行分析、处理和反馈。经过对数据的分析、处理和反馈，得出结论，如果显示无异常，表明隧道工程施工过程符合动态设计与管理，则继续进行正常施工；如果显示异常，则表示隧道工程施工过程有异于动态设计与管理的地方，是灾害预警，需要采取防治措施，并重新进行信息化施工。
隧道工程施工是一项大的工程，在进行施工前最好考虑到各种可能出现的灾害，这样就可以在遇到灾害时及时果断的采取措施，降低灾害的程度和损失。因此，在进行隧道工程施工前进行地质预报能够起到意想不到的作用，对于超前地质预报的流程图如图2所示。
由图2可知：首先通过隧道超前地质预报体系进行宏观地质调查分析和确定所遇灾害风险分级，根据灾害风险分级制定灾害分级综合预报方案，然后根据制定的灾害分级综合预报方案和宏观地质调查分析结论进行长期地质灾害预报，根据长期地质灾害预报进行短期地质灾害预报，在进行短期地质灾害预报结论无异常情况下，进行正常施工，在进行短期地质灾害预报结论异常情况下，则确定灾害类型与规模，并根据灾害的类型与规模采取相应的处理措施，最后再进行正常施工。
任何灾害或事故的发生都少不了源头、过程和结果三个步骤，渗流地质灾害的发生也不例外，同样由这三个步骤发生，因此，该文从渗流发生的源头、过程和结果三方面进行防治，具体措施如下：
（1）在进行隧道工程施工前对地表水、暗河以及地下水等进行探测、预报和定位，即进行超预报工作，然后采取针对性的措施，进行定量和定性的工作，尽量减少水对将要进行的隧道工程施工所带来的影响，但在此期间仍要不断进行超前预报工作。
（2）当隧道工程施工进行中时，如若遇到水源或接近水源的地方时，可以采取放掉地下水或表面水等措施，不可以盲目施工，这样才可以保证正常安全施工以及隧道工程施工的质量以及使用寿命。
（3）当隧道穿越的水源丰富且不间断时，可以采取排、堵和排堵结合的方法，尽量减少水源对隧道工程施工的影响。当穿越河川或江水的隧道中有出水的裂缝时，一般采用堵的方式。
（4）为防治隧洞工程施工过程中出现渗流，也可以提前采取措施，如进行超前引排、超前预注浆等措施，阻止渗流在隧洞工程施工过程中出现。
3 结语
隧道工程施工中的地质灾害有很多种，渗流便是其中的一种，并且渗流现象比较普遍，对隧道的危害很大，果断采取有效措施既可以提高隧道的质量和安全率，同时也可以增加隧道的使用寿命。该文首先分析了渗流的特点和渗流致灾的力学机制，了解到渗流致灾的特点和原理，然后进行隧道工程施工灾害的监控测量、预警分析和隧道工程施工超前地质预报分析，掌握隧道工程施工中地质灾害监控测量预警和超前地质预报的使用流程和步骤，为隧道工程安全施工奠定基础。同时，该文也对进行隧道工程施工过程中出现的渗流现象给出了一定的措施，确保工程的安全进行。
总之，渗流是一种常见的隧道工程施工中的地质灾害，同时也是影响最广的地质灾害现象，该文通过对渗流引起的隧道工程施工地质灾害进行研究，寻找有效的防治措施，提高隧道工程的质量和安全性能，同时也增加了隧道的使用寿命。
该文通过研究找到渗流引起的地质灾害的防治措施，但由于时间关系，不能做更深入的研究，由此在以后的研究中从以下几个方面做更进一步的完善：
隧道工程灾害与防治范文3
【关键词】施工技术 地质灾害隧道浅埋段
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
近几年来，随着高速公路施工技术水平的不断提高，高速公路网越来越密布，许多地形地质条件较差的崇山峻岭也通过桥梁和隧道的连接修建起了高速公路，与此同时，也引发了不少的地质灾害，造成安全事故的不断发生，因此，在高速公路施工中，地质灾害的预报和防治成为了重中之重，特别是高速公路浅埋段隧道的地质灾害分析和防治成为了目前高速公路施工技术人员和有关专家探讨的热点问题，所以，探究隧道浅埋段地质灾害以及防治施工技术具有实际意义。
2 工程概况
某隧道浅埋段（右线为YK40+100~YK40+550，左线为ZK40+100~ZK40+550），该段长为450m，埋深大约为20m，整个浅埋段都穿越了沥碧峡背斜轴部，因此严重受到地质情况影响；隧道轴线和地表河流不足100m,一些支流和隧道轴线交叉，这段围岩主要是白云质灰岩、灰岩，岩溶较发育，而岩溶管道和岩石裂隙产生了出大量地下水通道，其地质示意图如下：
图1 地质示意图
3 隧道浅埋段地质灾害分析
3.1 该段地质灾害特征
事实上隧道浅埋段发生的地质灾害和本地地质有极大关联，本文所研究隧道地质主要是岩溶，在这种特殊地质环境下隧道地质灾害不但体现出岩溶隧道与浅埋隧道地质灾害，同时还具备极强突发性、灾害演变速度快及灾害影响范围大等特征。
1）突发性强；因为突泥及溶洞涌水灾害大都发生在开挖到支护之前，此时支护结构还在施工中，突发灾害必然危害到隧道结构与施工安全。
2）影响范围较大；灾害不但会破坏洞内，还会随之出现沉陷、水田失水及房屋开裂等各种现象，具备极大危害性。
3)演变速度较快；因处于浅埋段，上层覆盖的岩层较薄，隧道中发生小塌方都极可能快速演变，成为灾害性大的冒顶塌方，演变成严重地质灾害事故。
3.2 致灾机理
在开挖隧道之前，底层中岩体在较为复杂原始应力中处于平衡状态，一旦开挖后该平衡必然被破坏，就回重新分布应力，导致围岩发生变形。一旦变形发展为岩体所能够承受的最大极限，必然破坏岩体，因此要分析浅埋段地质灾害就必须要分析其应力。
3.2.1 极端围岩应力的模型
在确定浅埋段围岩压力主要有几种计算模型：
1）全自重模型；洞室上作用竖向的荷载主要是覆盖全部自重所引起，因此计算公式为：
（1）
式子中的q为竖向荷载，单位KN/m2；r为围岩重度，单位KN/m3；H为隧道埋深，单位为m；q0为地面荷载，单位KN/m2。
在浅埋隧道中大都使用全自重模型，普遍认为H
2）松动模型
学者太沙基研究发现松动区范围不但和岩体层系具有关系，还和岩体强度有关，因此依据研究各种数据，提出了岩石不同对开挖松动引发出来的松动区范围，具体如下表所以：
表1太沙基对岩石分类表
当岩体具备了水平层系时，其松动高度可以近似和0.5B相等，如图2所示，
图2松动模型
3.3 致灾因素
岩溶隧道中建设难度较大的就是浅埋岩溶隧道，不但具有浅埋隧道与岩溶隧道地质灾害特征，还结合地质情况变得更为复杂。该案例工程就具备较为复杂地质情况，不管是水文地质情况还是灾害发生统计分析，在同类隧道浅埋段都具有较强代表性。该工程施工中发生过几次地质灾害，分析发现主要致灾因素主要为如下几个方面：
1）溶洞；在发生的几次地质灾害中溶洞是一个主要方面。在YK40+532处出现涌水主要根源就是隧道施工中穿透了侧壁溶洞，破坏了原有岩溶的水通道，将地下水承受状态改变了，导致隧道的用水量急剧增加，降低了地表水位而发生沉陷。
2）水；在隧道地质灾害中水多诱发灾害成为了一个主要因素，更是影响隧道稳定性之重要因素。一般而言该处的水主要是地下水，因隧道的顶部所覆盖岩层比较厚，因此岩石的渗透性比较差，或者因隔水层原因都可能造成地表水稳定性差。对于浅埋段的隧道而言，地下水与地表水在隧道灰岩透水性好、埋深浅等都会影响到隧道，相比之下地表水影响隧道尤为严重。
3）地质构造；地质构造按照生产时间上划分成原生构造和次生构造，地质学研究主要是针对次生构造，而从岩石的有无变形以及变形方式都是用来判断原生构造。地质构造中出现断层、构造性节理、及裂隙等都能够诱发地质灾害。该案例工程因为位于山峡的背斜轴部，因此地质构造影响比较严重，围岩的自吻能力比较差，诱发地质灾害出现。
4）工程因素；该因素主要包含设计与施工两个方面；设计上主要涉及到隧道断面形式、超前支护结构以及支护结构参数的选择等等，主要根源是地质勘测上不能够达到百分之百准确，因此设计存在偏差，导致施工和设计不相符合，一旦调整不及时就可能发生支护结构偏弱而失稳。
4 地质灾害的防治技术
4.1 地质灾害预报技术
发生地质灾害一方面是因为不良地质条件，而另一方面主要是缺乏了比较详细地质资料，造成支护参数发生偏差。相比之下发生偏差是导致地质灾害主要因素，因此就要采用一定技术避免灾害发生，目前使用较广的就是超前地质预报技术，有力补充了地质勘测资料不足点，有效降低了发生地质灾害的发生。本案例中就使用了TSP―203超前的地质预报系统，对浅埋段进行测试。开挖前通过预测与探测工作面的地质与水文情况，能够取得围岩的类别和断层带以及破碎带的性质、位置、规模等信息，并依据信息综合分析，做出判断及预报成果。本案例将位置设定在左线的ZK40+584，而接收位置设定在掌子面的ZK40+584处，对前方113m实施超前预报，设计了炮点24个，接收器一个，采样间隔62.5us，记录时间为451.125ms，总共采样7128个。对采集TSP数据通过TSPwin软件进行处理，最后获得到P波、SV波及SH波的时间深度偏移剖面、时间剖面及反射层提取物的参数等。
图3 波速分布
图4 深度偏移剖面示意图
4.2 超前支护技术
浅埋段的自稳能力差，常常发生开挖面的围岩失稳，因此是施工中要采用锚杆、钢支撑及喷射混凝土层等各种初期支护，但是仅仅靠这种措施也还难以稳定围岩，所以还要在开挖之前就使用超前支护技术，这种技术有如下几种。
表2 超前支护措施
本案例中选择管棚法，就是将钢管安插到钻好的孔中，沿着隧道开挖的轮廓外有规则的排列形成了钢管棚，在管内注浆，和型钢钢架共同组合成了预支护系统，用来支撑与加固稳定性较弱的围岩。为了确保开挖之后管棚钢管长度足够，纵向的两组管棚钢长度都超过了3.0m，当然如果要考虑到防塌和放水，其钻孔环向距应为30―50cm，如下图所示。
图5 管棚形状
5 结束语
总之，要确保公路质量必然要重视隧道浅埋段地质灾害，就要对该段所处环境、水文等进行分析，结合施工实况制定出合理施工技术，降低地质灾害的发生几率，确保整个公路工程施工进度和质量。
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隧道工程灾害与防治范文4
【关键词】 岩爆；公路隧道施工；不良地质灾害；对策
公路隧道施工地质条件较为复杂，这严重影响了隧道设计与施工的科学性和安全性，而多发的公路隧道施工问题，如遭遇涌水、涌泥、岩爆、瓦斯突出等，也再次证明公路隧道施工的严峻性，因此，必须全面分析隧道发生灾害的原因，并进行客观性以及主观性措施改进。下面就岩爆现象进行分析。
一、岩爆灾害形成原因
在岩性、地应力、岩体结构以及施工等因素的作用下，往往引发岩爆灾害。其一，岩性。完整、坚硬的岩体具有较高的弹性模量，能够将大量的弹性变形能聚集，一旦开挖，弹性变形能就会突然释放，进而形成岩爆。其二，地应力。一般来说，地应力越高的岩石具有的弹性模量就越高，其弹性应变力就越大，所以，在开挖扰动下，极易形成岩爆；开挖后，具有较高地应力的岩石周围，会产生切向应力和径向应力，在两者作用下，也会产生岩爆。其三，岩体结构。岩爆发生往往由岩体完整度决定，在完整岩体中，岩块破裂由内部裂纹扩展造成，其能量释放较为彻底，而在高能量的作用下，必定会产生岩爆。其四，施工因素。应力集中不仅与原始应力有关，而且受隧道形状以及施工方式的影响，如开挖方法不当，造成隧道断面不规则，进而加剧围岩局部应力集中程度，而产生岩爆；采用不正规的爆破方式，使得岩体外载荷差异性增加，这就促使弹性波传播扩展，对邻近岩体区造成岩爆威胁。其四，地下水对岩爆的影响。干燥的岩体往往容易引发岩爆，而较为湿润的岩体则很难引发岩爆，这在于地下水对岩石的作用力。一方面，地下水能够软化岩石，这就降低了岩石强度，同时将弹性变形能储存在岩石体内；另一方面，在地下水侵入下，岩石体内所存储的弹性变形能得以耗散，且岩石内部的节理缝隙所产生的抗剪强度受到一定抑制，因此，可以降低岩石爆破度。
二、加强预测，防患于未然
不良地质主要由于地质作用和人类活动引起，其中不良地质主要包括岩溶、瓦斯、岩爆、断层、滑坡、断层等，其与地质灾害不同，地质灾害是指在地质应力的作用下，而产生的塌方、突泥、涌水等现象或是过程，从以往公路隧道工程事故来看，不良地质是引起地质灾害的主要原因，因此，要减少工程事故，必须加强对不良地质灾害的防御，就岩爆灾害来看，其预防方式主要有：
超前预报法。在岩石结构、岩性、地应力、地下水等因素的作用下，产生岩爆现象，因此在施工前，要预报多重岩爆诱发因素。采用红外线、地质雷达、超前钻孔等技术超前检测施工前方的地质条件，并根据检测结果，对围岩的完整度、强度、地下水存在情况、岩性等进行判断，从而根据地质现象分析，判断岩爆发生的可能性，以提升施工安全性。
声发射检测法。该方法依据岩石变形或是破坏而产生的声现象进行应力区定位，在定位过程中，往往利用拾音器收集人耳无法听到的声波，并将其转化为电信号，在利用地音检测器检验破裂程度，在应力区定位后，比较所收集到的信号时间，从而确定应力向何方传播，当地音读数增加速度加剧时，如果其数据大于预定目标，则预示会产生岩爆现象。
地震学预测法。地震学预测利用内用力和应变力之间的比例关系，确定岩爆发生前岩石内部的应力，其预测分为两步，首先确定地震多发地带岩爆现象发生的地点、时间，再者确定爆发的次数以及单次岩爆规模。
微重力法。该方法是利用力学参数来测验应变力的一种方式，当岩石应力超出临界线时，产生岩石扩容现象，即为岩石体积骤然增大，在其情况下，岩石变形，产生微重力变化，微重力值出现异常极值，则根据其极值，判定岩爆现象的发生。
三、施工防治措施
岩爆发生的原因主要在于围岩应力以及岩性，在其防治中，要采取人为手段，以减缓或是阻止岩爆发生。
1、认真勘探，科学设计
在勘探过程中，要对隧道所处的地质情况、外在环境等进行全面性勘察，尤其是应变场、应力、岩体等，保证施工环境的安全性以及地质稳定性。加强隧道设计，包括选址、施工方案、爆破技术等内容；在位置选择中，避开应力集中地区，若不得不经过此地区，则要对隧道轴线与应力方向进行全面设计，保证两者处于平行位置，以便于减少隧道周边围岩之间的切向应力；在隧道断面设计过程中，要加强断面形状选择，尽量形成平稳应力状态，以降低岩爆烈度。
2、落实施工，强化防治
隧道施工工程量较大，难度较高，在施工过程中，要把握住每个施工点，并加强岩性和应力控制，以保证安全施工，提升隧道施工质量。其一，采用混凝土喷射技术、系统锚杆加固技术等加固围岩，其主要针对周边加固和超前加固，在加固作用下，可以促使围岩应力状态由平面状态转移到三位状态，进而实现岩爆控制。其二，通过岩石表面喷水、深层高压注水等方式改变岩石的物理形式，以有效降低岩石的干燥度；利用钻孔法、应理解除法等改变岩石的应力条件，进而降低岩爆发生率。
3、规范人员操作
由于隧道施工环境的恶劣性，以及人员操作不规范，造成隧道施工安全事故的发生，因此，在施工过程中，要规范作业人员行为，要求穿防砸背心，设置保护钻孔、安装放电设备、采用标准爆破技术等，并通过专业性培训，促使工作人员全面了解岩性、应力、岩爆特征、诱发因素以及防治方法等，以保证安全施工。
结语
在地质应力以及地质灾害作用下，公路隧道施工难度提升，要实现安全施工，提升隧道施工质量，必须分析诱发不良地质灾害的原因，并以各种预测方法，对岩性、应力、岩石结构等因素进行监测，以防患于未然，必须强化施工环节，落实安全施工，以最终实现公路隧道建设效益。
参考文献
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隧道工程灾害与防治范文5
关键词：黄土隧道 工程地质灾害 含水量
0 引言
中国黄土分布面积大、范围广，具有特殊成分和工程地质特性。近年来随着国家基本建设力度的加大和西部大开发的深入, 在原有铁路隧道的经验基础上, 陆续修建了一些高等级黄土公路隧道、铁路隧道,因此有必要研究黄土隧道可能产生的工程地质灾害,为隧道设计、施工提供新的依据，从而提供有效的施工工艺方法。
西河口隧道左线ZK7+582～ZK7+690全长108米，右线K7+615～ K7+720全长105米，隧道设计为三车道大断面隧道，设计速度为100公里/小时，汽车荷载等级为公路—Ⅰ级。围岩以粉土和沙卵石为主，左线洞体埋深2.3～18.3米，右线洞体埋深3.7～20.4米，隧道下穿目前保存完好，属于国家一级保护文物的明长城。因此对隧道施工而引起的地层沉降有着严格要求。本文主要对黄土隧道可能受到的主要灾害分析并介绍其防治方法，以保障施工安全与文物的完好无损为最终目的。
1黄土道路隧道的主要工程地质灾害
1.1物理地质作用产生的灾害
物理地质作用是指塑造地壳面貌的自然地质作用, 包括内力与外力地质作用。黄土区物理地质作用主要有: 构造运动, 剥蚀, 搬运, 沉积作用等。在黄土地区修建道路隧道, 或多或少会受到物理地质作用并产生一定的工程地质灾害, 概括起来主要有:
1.1.1塌方, 塌顶, 坍洞
黄土垂直节理发育, 彼此在水平方向的连接力较弱, 黄土隧道一般按疏松石质隧道的普氏理论计算、设计。在干燥时, 黄土的强度较高, 衬砌受力较小; 遇水后颗粒联结力削弱, 黄土强度随之降低, 此时极易引起衬砌受力不均匀,成为偏压隧道, 造成塌方等地质灾害。西河口隧道由于采用地表注浆方案，为使机车辆及设备搬运到地表，致使左线出口段左侧刷坡严重引起隧道受力不均匀, 使支护受偏压,并导致在施工期间地表产生多条明显裂缝, 威胁施工安全安全。后采用加强超前支护，并及时跟进二衬，使地表注浆与洞内施工分期进行，以保障施工安全
1.1．2滑坡、滑塌
隧道洞口及隧道表层斜坡地段均可能产生滑坡、滑塌。表层斜坡地段具有黄土高边坡特征, 同时又是受人为改变较大的自然边坡, 坡体内应力大小和方向均发生了变化, 经过反复干湿膨胀收缩, 发生裂隙, 在雨水的催化作用下容易产生滑坡、滑塌等工程地质灾害。
1.2水作用产生的灾害
本区降水量较小, 年降水量约为424.6mm, 降水主要集中在7、8、9三个月, 约占全年的60% 以上, 故而夏季雨水多、易成灾。
1.2．1地表冲刷、水土流失
多年气象资料表明, 本区雨水集中在7、8、9三个月且分布极不均匀。集中降雨冲击、松动并携带走大量表层黄土向底处流动, 改变了隧道覆盖层的厚度、地形地貌, 造成隧道受力变化甚至引起偏压。水流还可冲裂黄土护坡, 引起开裂、剥落。
1.2．2隧道湿水
黄土具有特殊的性质, 颗粒吸水性较差, 渗透性较好。雨水除大量随地表迅速流走外, 一部分以潜水形式入渗到黄土层中, 下渗到隧道内表面, 造成隧道潮湿、甚至积水; 坡角潮湿易风化剥落进而悬空坍塌。
1．3综合作用产生的灾害
1.3．1冻害
本区最大冻深1.3m 左右, 在隧道路面、侧墙均可产生一定程度的冻害, 长期的冻融作用会引起衬砌松动。
1.3．2路基路面下沉
由于密实度不够或大量积水, 使得路基黄土滑移, 孔隙减小, 造成路基路面下沉。
2黄土道路隧道工程地质灾害的主要防治措施
2.1防排结合
本地区缺水, 但由于降雨集中而使水往往具有一定的危害。一般可在隧道洞口设截水洞、护坡,洞内设排水沟, 增设防渗层等, 并合理输导、排泄隧洞覆盖土层地表水, 消除或减小水的破坏作用。
2.2合理衬砌
黄土具有良好的天然直立性, 黄土隧道相当于疏松石质隧道,衬砌厚度为0.6m。挖掉不稳定土体, 改变土质、合理施工, 合理衬砌, 在最弱的地方加大衬砌、消除偏压; 同时加强施工工程地质勘察, 及时改善衬砌。
2.3消除黄土湿陷性
采取工程措施(如夯实、换土、预载、预浸水等)增加土密度, 减小孔隙率, 提高弦线模量, 消除黄土湿陷性。
2.4加固洞口
洞口加固包括: a)加强洞脸工程, 在洞口10m以内设计砖、石或钢筋混凝土洞脸, 在外部设防水冲沟, 在内部与土体紧密连接成整体; b) 加强地面排水工程, 在洞顶设截水沟、土埂等将雨水引离洞口,在洞口坡面设护面堵塞夯实孔洞和裂隙。同时进行生态防护工程。
3结论
黄土是第四纪大陆松散堆积物, 与人类活动密切相关, 近年来陆续修建了一些黄土道路隧道, 也为本隧道提供了宝贵的经验。
参考文献:
[1]朱汉华，尚岳全.公路隧道设计与施工新法[M].北京:人民交通出版社，2002.
[2]关文章. 湿陷性黄土工程性能新篇[M ] . 西安: 西安交通大学出版社, 1992.
[3]倪万魁, 韩启龙. 黄土土性参数的统计分析[ J] . 工程地质学报, 2001 ( 1) : 62 ～ 67.
隧道工程灾害与防治范文6
关键词地铁,火灾,防治系统,防火设计
在世界各国大城市地铁火灾及突发事件频繁发生的背景下,应重视地铁火灾应对措施的研究,并结合我国实际情况,完善地铁火灾防灾救援系统。笔者曾对我国地铁火灾防灾救援系统的构成与运作流程进行过较全面的论述(见文献[1]),然而随着地铁火灾防治工作的日益深入,一些新的措施和手段也在不断的探讨和实践中。本文针对地铁火灾的防治,就一些新的认识进行探讨。
1地铁火灾防治大系统的观点
以往地铁火灾的防治工作往往只着眼于在地铁系统内部发生火灾时的应对措施,多强调一些硬件设施的设置和完善,而没有从系统和全局上去认识地铁防灾系统。应根据地铁火灾的发生、发展过程和条件,构建一个全局性的地铁防灾减灾大系统,以起到全面和彻底的“防”与“治”的作用。
1.1地铁火灾防治系统的组成
地铁火灾的发生过程可划分为灾前、灾时和灾后三个阶段,地铁火灾防治系统即根据这三个不同阶段进行配置,起到不同的火灾预防和控制作用。地铁火灾防治系统的组成及实施要点见表1。
1.2地铁火灾防治大系统的构建
地铁是一种重要的公共交通工具,具有相当重要的社会效益。因此,地铁火灾的防治不应只依靠地铁运营部门的努力,而应构建一个从政府部门到各相关执行部门(包括地铁运营部门、公安、消防、医疗、通信、新闻媒体、环保单位乃至民众)的全面的地铁火灾防灾救援体系。
结合地铁火灾防治系统的组成与实施,借鉴我国减灾系统工程的结构[2],可以得到地铁火灾防治体系如图1所示。
2地铁火灾预防中的管理要素
2.1灾害学对管理因素的认识
从灾害学的角度来说,灾害事故发生的原因不尽相同,事故种类各式各样,灾后的损失也千差万别,但每种事故都有一个共性,即都是由一些相同基本要素构成的。这些要素是人(Man)、物(Machine)、环境(Medium)、管理(Management),即4M问题[3]。事故的发生是这些要素相互作用或要素的不安全因子同时存在、同时发生的结果。
1976年纽约工业学院的E.J.Cantilli等人揭示了以管理为边界的人、物、环境之间的事故起因和预防机理关系,如图2所示[4]。通过这四者的相互作用及其与事故发生的影响关系可知,防止灾害的发生不但可以从人、物、环境因素的控制入手,更重要的是可以通过管理因素改变系统行为,从而产生不同程度的安全接受水平和系统状态。因此在地铁火灾的防治中,也需要重视对管理要素的认识。
2.2地铁火灾预防中管理因素的体现
地铁火灾预防的广义管理因素涉及的部门不单有地铁运营管理部门,也包括国家行政管理部门以及相关职能部门。通过不同层次和目的的管理手段,调整地铁系统中“人”和“物”的不安全行为和状态,可减少火灾的发生几率。
1)建立和健全火灾防治立法体系
有效的法治管理是地铁乃至其他公共交通安全运营的有力保证。通过国家立法与行政管理部门、行业管理机构、地铁运营企业,组织制定有关防灾安全的法规、方针、政策、规范、标准和条例等,以求共同遵守和规范系统的运作。
2)营造安定的社会环境
通过学校和家庭教育,提高人员的整体素质,加强个体的安全意识;通过完善社会福利保障制度,关怀社会弱势群体的需求,化解民族和宗教矛盾等,消除社会不稳定的内部因素,减少地铁火灾和其他突发事件的发生。这是营造一个安全和稳定的外部大环境所必须的途径,而这多体现在政府部门的社会管理职能上。
3)成立统一调度的指挥机构
由政府部门成立专门的指挥机构,联合地铁运营公司、公安部门、消防部门、医疗单位、通讯部门、新闻媒体乃至民众,统一调度,进行地铁灾时人员疏散预案的制定和定期的防火演练,提高职能人员和民众对火灾的应对能力。
4)加强地铁系统内的安全管理
地铁运营部门是地铁火灾防治的主要执行部门,加强其内部的安全管理,可以起到更加直接的火灾预防作用。具体措施包括:建立就乘人员身份辨识系统,建立进站安全检查制度,派设安全巡视人员,对站台和列车内的情况进行监控,营造舒适的工作和就乘环境,加强对可燃物的管理,对系统设备定期检修和改进,对职工和乘客进行安全教育培训等。
3地铁火灾防治的补充措施
结合我国地铁系统火灾防治措施的现状,在文献[1]的基础上,对现有地铁防灾救援系统提出补充和完善的措施。
3.1地铁防火设计
设计人员应根据相关的防火规范和规定以及国内外地铁火灾的经验教训,合理地进行地铁建筑结构和地铁列车等的设计,以控制火灾发生时的环境,为扑灭火灾和疏散人员创造有利条件。
1)区间隧道设计
目前我国大多数地铁未考虑区间隧道的防火设计,应引起重视。为此,在设计中应考虑:
①双线区间隧道之间每隔一定距离设置联络横通道,当列车在区间隧道发生火灾时方便人员疏散和逃生。
②区间隧道内安装手机通信联络装置,保证手机在地铁区间隧道内也能正常和通畅地使用,以在发生火灾时便于乘客与消防部门直接联系,及时通报灾情和引导人员疏散。
③区间隧道内设置疏散平台,与联络横通道配套使用,在火灾时方便人员疏散[5]。
④在可能的条件下,缩短区间隧道的长度,以便在区间隧道中发生火灾时,减少人员沿隧道疏散至车站的时间。
2)地铁列车设计
地铁列车的防火设计应得到足够的重视,避免出现韩国大邱地铁火灾中由于地铁列车防火设计不完善而造成人员伤亡惨重的情况。具体应考虑:
①在列车底板上加装防火和隔热层,防止列车底部电气设备起火对人员逃生造成影响,也可延缓车厢内火灾对列车底部电气设备的破坏作用,为救援和逃生创造条件。
②列车上设置视频传输系统,图像传输到司机室,以对车厢内的情况进行监控。
③列车上设置足够的消防设施,包括灭火器、细水雾喷淋系统[5]、火灾探测器等整套车载自动火灾探测消防系统。
④列车设置紧急情况通报按钮与手动开车门装置,以及司机室与车厢之间的紧急疏散门、列车前部的逃生门等装置。
⑤列车上设置足够的滚动显示条和液晶显示屏以及广播系统,灾时可引导乘客疏散。
3.2地铁火灾监控与报警系统
目前我国地铁防灾监控与报警系统(FAS)按两级监控方式设置:第一级为中央控制室级,作为防灾报警控制中心,对全线报警系统实行集中监控管理,随时掌握全线动态情况;第二级为车站调度室级,分别设置于地铁各车站,它们是独立的报警子系统,在其所管辖的范围内,对火灾状况进行监控、报警,并能够实施有关的消防联动控制操作[1]。
建议增设现场(列车)级防灾监控与报警系统。该层次的系统设备可由火灾传感器、手动报警器、声光示警器、视频传输系统、监视屏等组成,在司机室设一个控制终端,由司机掌握列车内的情况,并可将信号传输到车站调度室,以加强对列车内异常情况的监视。
3.3地铁消防设施
鼓励引进新型消防设施,全面覆盖地铁车站、区间隧道和地铁列车,不出现消防死角。为此应考虑:
①如前所述,地铁列车上可考虑设置车载消防系统,包括细水雾喷淋系统、抽排烟系统、火灾探测器等,与常规的灭火器配合使用。
②在区间隧道的顶端可安装移动式灭火系统,一旦列车着火,可自行移至着火点,实施灭火。
③根据国外地铁的经验,在车站公共区一般不安设自动喷淋系统,以免地滑而影响疏散速度。但可考虑在车站公共区的两头一定范围设置自动喷淋系统,因为这些区域往往是零售点、书报摊等易燃物集中所在地,而中间的人行密集区域,可不设置自动喷淋系统,仅设足够数量的灭火器即可。
3.4其他措施
1)对车站区域内的附属设施进行安全化处理
减少垃圾桶、公共厕所等的数量,并进行防火和防爆处理;将零售店和报摊点集中在站厅层两头的安全区域,站厅中间留出疏散的空间和通道等。
3)重视新闻媒体对公众的安全导向教育
新闻媒体要多做安全防火宣传,灾时客观如实地对灾情进行报导,灾后多做正面报导,和地铁运营部门一起努力重建公众对地铁安全度的信任感。
4结语
地铁作为大容量公共交通工具,安全运营是其首要目标和基本原则。随着我国地铁建设高潮的来临,地铁火灾的防治措施也要跟上。本文针对地铁火灾的防治,探讨了如下问题:
①提出了地铁火灾防灾减灾大系统的观点。应根据火灾发生的不同阶段,设置不同的防灾子系统,从而构建一个整体的火灾防治大系统。不能只着眼于火灾发生以后的应对措施。
②管理是地铁火灾预防措施中重要的因素,通过不同层次的管理手段,可改变地铁系统的不安全状态,预防火灾的发生。
③新的地铁火灾防治措施在不断地发展和探索中,地铁设计人员和管理人员要及时吸取经验教训,不断完善地铁的防火设计和防灾系统的设置,完善地铁防火救援系统。
参考文献
[1]蒋雅君,杨其新.地铁防灾救援系统[J].城市轨道交通研究,2004(1):13.
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