地下隧道工程中地质问题的探究

前 言：地下隧道工程的发展，有效的缓解了地面资源紧缺的现象，同时对我国城市基础建设起着重要的促进作用，本文将对地下隧道工程中的地质问题进行分析和处理，以此提高隧道工程的质量和安全性，保证地下隧道工程健康的发展。

一、地下隧道工程的简述

相较于市政工程与房屋工程，人们对于隧道及地下工程的了解并不多。因此，在进行其施工建设之前，相关企业和人员有必要对隧道及地下工程的概念和施工内容做到知晓和熟悉。所谓隧道及地下工程，主要是指从事研究及建造各种隧道及地下工程的一门应用科学和工程技术，其过程阶段包括规划、勘测、设计、施工及养护，隶属于土木工程下的一个分支施工内容主要包括勘测和设计两个部分，前者主要负责隧道位置的选择，进而根据地形、地质环境来选择最合理、经济的路线走向，为后期的施工打好基础； 而后者则是要按照设计图纸的要求，来把纸上的构造框架落实实施，通过一些有效的方法使隧道及地下工程得以顺利进展。

二、工程地质与隧道及地下工程的密切联系

由于隧道及地下工程一般是在岩体及土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物，这就难免要涉及地质条件的影响。如果把隧道及地下工程比作一棵大树，那么工程地质就是这棵大树的根基，只有根基深厚可靠，才能稳定保护整个大树健康成长，屹立不倒。所以工程地质的条件是否适宜，对于隧道及地下工程的建设质量好坏起到了十分重要的作用，是其施工建设中不可忽略影响因素。因此，在隧道及地下工程项目施工之前，一定要对所处地质环境进行深一步的研究与分析，找出不利条件，采用不同的施工方法和技术来进行解决，做到因地制宜，结合实地情况、具体问题具体分析。

三、复杂地质下地下隧道施工问题 1、施工单位对地质工作重视程度不高

施工方负责地下隧道施工的组织与管理，要避免由于地质因素导致施工安全事故就需加大对地质环境的重视。当前公路施工行业有一个观点，“塌方不可抗御论”，即一旦地下隧道出现坍塌事故则原因为地质因素，具有不可抗性。因此施工方不注重地质勘测工作，且也缺少专业地质勘测人员，也没有设计专门工序，

没有为施工人员提供专业指导，在施工时全凭经验。我国在研究地下隧道塌方事故时多注重施工难易程度与地质环境，忽略地质勘探技术。这导致我国地下隧道在施工各环节中其地质工作具有薄弱性。

2、地下隧道施工存在的技术问题

（1）防排水施工难以满足规定要求。地下隧道在防排水时采用的施工模式多为小型机具手工作业与简易铺挂台架，在封住裸岩时多使用锚喷技术，再覆盖有机板材于其表面，最后浇筑自防水混凝土，其防水衬砌技术为刚柔结合。但是由于隧道中地质复杂，特别是受到含水层串通微细裂隙产生的淋渗水，由于混凝土层无法抗渗，第一层只起支护作用，无法抵挡岩体被渗漏水侵入。且在开展质量检验时多为肉眼察与充气检验，可靠性低，无法与地下隧道施工机械化程度需求相符。

（2）存在大规模突水突泥风险。在某些一级风险隧道中会出现大规模突水突泥现象，一般而言在出口段只有少数地段有出水现象，可有效控制出水量，但是若进一步加大隧道埋深或者围岩完整性得以提升，也会增加大规模储水溶洞的发育风险，进而提升大规模突水突泥风险。

四、分析地铁隧道岩溶地质问题 1、工程概况

某地铁第四工作段全长3.87km，由两座车站，三段区间构成，采用矿山法施工。蛮安区间全长1848.27m，为双洞单线隧道，通过市北路斜井进行施工。地质钻孔结果显示，蛮安区间隧洞多穿行于中风化岩层内，局部穿越断层破碎带，围岩破碎、软弱，位于地下水位以下，地下水主要为岩溶裂隙水，顺岩溶管道或岩溶裂隙带向场区岩溶洼地排泄，地下水位在轨面以上，对隧道围岩稳定性造成一定影响，岩溶问题突出，隧道施工存在很大风险。

2、岩溶地质灾害超前预报

城市地铁埋深较浅，洞外震动干扰源较多且施工距离较短，使用地震波或弹性波探测方法精度不高，洞外电磁环境也较复杂，电磁类探测方法易受到一定干扰，针对贵阳地铁1 号线工程地质与施工工艺，该案例施工过程中主要运用工程地质分析与SIR-3000 地质雷达开展短程岩溶地质预报，为施工提供参考。

（1）地质雷达原理

探地雷达（GPR）是一种利用无线电波来检测地下介质分布和对不可见目标或地下界面进行扫描的地球物理探测仪器，随着无线电技术和微电子技术的不断发展，探地雷达技术日渐成熟，如今该技术在工程地质勘察、混凝土质量检测、地下管线探测、公路质量检测等领域有着广泛应用。探地雷达的基本原理是发射天线定向将高频短脉冲电磁波送入地下，电磁波遇到存在电性差异的地层或目标体，经反射后返回地面为接收天线所接收并数字化，然后经过电脑处理，以反射波波形的形式记录下来。

在对所采集的反射电磁波进行处理后，可以得到探测介质的有关信息。探地雷达是根据对反射波形特性的分析来判断地下目标体的，所以其探测效果主要取决于地下目标体与周圍介质之间的电性差异、电磁波的衰减程度、外部干扰的大小以及目标体的埋深等，目标体与介质间的电性差异越大，界面越清晰，且在雷达剖面图上表现为同相轴明显但不连续。可以看出，目标体与周围介质之间的电性差异是探地雷达探测的基础。

（2）预报内容及探测过程

采用SIR-3000型地质雷达，针对蛮安区间隧道桩号YDK19+735 处开展了地质雷达探测。测量模式选择时间测量，介电常数通过实验确定为8.0，测试中，天线紧贴掌子面，水平方向做匀速直线运动，100M 频率天线在300ns 量程下，可以较好的反映掌子面前方16m 左右的岩层情况，且检测时间较短，不影响正常施工。通过探测，预期掌握：其一，掌子面前方的岩性、岩层情况；其二， 掌子面前方可能存在的不可见的不良地质体；其三，推断掌子面可见的各种不良地质体在掌子面前方的延伸情况；其四，结合雷达数据和现场情况，推断工作面前方可能的地下水突出情况；最后，将以上推断综合，得出前方围岩等级，并提出合理的超前支护和施工支护方案，确保施工安全。

3、地质预报结果分析

据相关数据可以得知：其一，掌子面下部前方往后5m 内围岩完整性相对较好，渗水较少，5m 以后富水裂隙发育，且含水规模较大，确定为岩溶裂隙；其二，掌子面距离开挖位置4m 内岩层相对较好，4m 以后富水裂隙发育，左侧极有可能有溶洞发育。

结束语：

综上所述，随着地下隧道工程的不断发展，施工单位，为了有效的保证工程的质量，必须对工程的中的地质情况进行全面的分析，同时加强超前与支护，严格控制超欠挖，在施工的过程中，应对围岩的变化情况给予高度的重视，及时做好支护措施以及安全施工措施，同时采用先进的施工方法和技术，运用科学的管理方法，以此提高隧道工程的施工质量，确保企业的经济效益。

参考文献：

[1]张广泽；喻洪平；孤峰平原区岩溶隧道工程地质问题探讨——以马判桥隧道为例[J].；铁道标准设计；2014（17）

[2]刘德旺；工程地质勘查中的水文地质问题分析[J]；山西建筑；2014（34）