施工階段主要地質災害的預測及防治

王允

摘要：地下施工中常見的地質災害。塌方。透水。

關鍵詞：地質災害，塌方，透水。

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A

近年，由于各項目用地緊張，價格上漲，從項目節約成本角度在設計初始階段設計時就進行優化，導致各項目的地下部分施工深度及難度不斷加大。同時，地質災害及伴生的地質環境問題也不斷涌現。塌方一旦發生,不僅延誤工期、大幅度地提高工程費用,而且會威脅到施工和技術人員的人身安全,所以,對隧道的塌方進行科學的預測和控制具有非常重要的現實意義。盡管施工前進行了大量的地質勘察工作，但由于當前勘察技術手段和方法技術的限制，加上地質體的復雜多變，期望在施工前完全查明工程巖體的狀態、特性，準確地預測施工中可能發生地質災害的位置、性質和規模是十分困難的。但是隨著施工經驗及施工技術的不斷提升，可以對地質災害進行預測，同時采取有效的施工方案就地質災害進行一定的防治，以達到減輕或防止災害發生的目的。地質災害防治工作，實行預防為主、避讓與治理相結合的方式進行。

施工階段的地質預測不但包括業已存在的地質現象，還包括了因開挖引起地質狀況的演化。因而施工階段復雜和困難。施工階段產生的主要地質災害形式為塌方、透水。塌方是建筑物、山體、路面、礦井在自然力非人為的情況下，出現塌陷下墜的自然現象。多數因地層結構不良。透水，在施工過程中，穿過溶洞發育的地段(尤其是遇到地下暗河系統)、厚層含水砂礫石層或與地表水連通的較大斷裂破碎帶等所發生的突然大量涌水現象。透水對地下工程的施工危害極大。

了解地質災害的危害，在前期對地質災害進行預測，是防治地質災害的重要手段。預測工作既是修正和完善前期地質勘察工作成果的一種手段，又是地下工程施工中的一個重要環節。調查和分析預測區的塌陷活動狀況及其發生條件是地面塌陷預測的基礎。在掌握有關實際資料的基礎上,利用時間序列分析、多元回歸分析以及灰色系統理論分析、經驗公式計算等方法,分析地面塌陷與時間關系、地面塌陷與降雨關系、地面塌陷與抽水(或排水、蓄水)強度關系、地面塌陷與地下水動態關系、地面塌陷與巖土性質關系等,建立發生地面塌陷的單項因素以及綜合因素的臨界值或判別關系模型,依此對地面塌陷危險性和活動程度進行預測。

引起塌方的主要不良地質有斷層破碎帶、巖溶陷落柱。斷層破碎帶塌方的判斷和警報，主要包括斷層破碎帶塌方影響因素的正確分析、斷層破碎帶圍巖級別的準確鑒定和塌方即將發生前兆的及早發現。

1、影響斷層破碎帶塌方的地質因素主要有：斷層上下盤巖性和巖石力學性質、斷層的力學性質、斷層復合與復合特征、斷層破碎帶厚度、斷層破碎帶物質組成和固結程度、斷層破碎帶的圍巖結構，斷層破碎帶的產狀及其與隧道的空間關系、地下水、地應力影響共8個方面。

2、斷層破碎帶圍巖級別的評定

斷層塌方的監測與警報，必須在斷層識別和影響斷層塌方地質因素分析的基礎上，落實到斷層塌方判斷的終極目標——即對斷層破碎帶圍巖級別的準確評定上。

3、塌方即將發生前兆的及早發現

大規模塌方的臨近前兆主要有：

(1)頂板巖石開裂，裂縫旁有巖粉噴出或洞內無故塵土飛揚；

(2)支撐拱架變形或發生聲響；

(3)拱頂巖石掉塊或裂縫逐漸擴大；

(4)干燥圍巖突然涌水等。

發現上述征兆，立即采取緊急處理措施。

4.2透水的預測

透水的監測主要是查明地下水源體(溶洞、暗河、老窖、老崆和大型斷層破碎帶)的位置和地下水源體的性質，判斷透水的可能性并及早發出警報。

發生透水可能性的判斷與警報，主要依據臨近各種水源體前兆和具體的涌水量測量來實現。

臨近各種水源體前兆如下：

(1)臨近斷層水源體前兆

①各種臨近斷層的前兆

②下盤泥巖、頁巖等隔水巖層明顯濕化、軟化或出現淋水現象。

③其他水流痕跡的出現。

(2)臨近大型溶洞水體前兆

①臨近各種水源體前兆出現較多的鐵銹染或夾泥的裂隙。

②小溶洞出現的頻率增加。

(3)臨近暗河前兆

①出現大量鐵銹染裂隙或小溶洞。

②大量出現的小溶洞含有河沙。

③鉆孔中的涌水量劇增，且夾有泥砂或小礫石。

(4)臨近老窯積水的前兆(老崆積水與其相似)

①煤壁或頂板滲出水珠，或出現煤層發潮松軟。

②頂板淋水或底板涌水。

③煤層中出現暗紅色水銹或滲水中掛紅。

④掌子面空氣變冷或發生霧氣。

⑤有嘶嘶的水聲。

預測完成后，根據預測結果，通過有效的地質工程手段，改變這些地質災害產生的過程，同時改變地質災害的影響及結果。

在施工過程中，不能盲目追求施工進度，忽視施工地下施工的安全監督檢查工作，對開挖過程中產生的土體變形及松動保持高度的敏感。在開挖過程中，進行必要的超前支護，支護方式和支護時間需經過專家論證及多方討論后實施，避免措施不當，造成失穩坍塌發生。工程施工前，編制土方工程施工方案，其內容包括施工準備、開挖方法、方坡、排水、邊坡支護等。并對周圍環境要認真檢查，不能在危險巖石或建筑物下面進行作業。對開挖深度大、施工時間長、坑邊要停放機械等的基坑，應嚴格按規定的允許坡度地放坡，當基坑(槽)附近有主要建筑物時，基坑邊坡的最大坡度為1:1~1:1.5。操作時應隨時注意邊坡的穩定情況，發現問題及時加固處理。開挖基坑(槽)時，若因場地限制不能放坡或放坡后所增加的土方量太大，為防止邊坡塌方，可采用設置擋土支撐的方法。邊坡支護應根據有關規范要求進行設計，并有設計計算書。防止地表水流入坑漕和滲流入土坡體。在有地表滯水或地下水作用的地段，應做好排、降水措施，以攔截地表滯水和下水，避免沖刷坡面和掏空坡腳，防止坡體失穩。特別在軟土地段開挖邊坡，應降低地下水位，防止邊坡產生側移。嚴格控制坡頂護道內的靜荷載或較大的動荷載。在邊坡上側堆土（或堆放材料）及移動施工機械時，應與邊坡邊緣保持一定的距離。當土質良好時，堆土（或材料）應距邊緣0.8m以外，高度不宜超過1.5m。

地質災害預測是施工中十分重要的一個環節。有效的超前地質災害預報將保證施工安全。同時給地質災害防治提供可靠的技術依據。預報及防治又是一項復雜而艱難的任務，尚需在工程實踐中不斷創新、優化、總結、完善和提高，要真正搞好施工超前預報任重道遠。

參考文獻，隧道施工期主要地質災害的防治，黑龍江科技信息雜志