地铁隧道施工中的地质勘察与风险控制策略

引言

随着城市化进程的加速，地铁作为高效便捷的城市轨道交通方式，在各大城市迅速发展。地铁隧道施工往往面临复杂多变的地质条件，从坚硬的岩石层到软弱的淤泥质土，从暗藏隐患的断层破碎带，到充满不确定性的岩溶区域，每一种地质状况都可能成为施工过程中的 “拦路虎”。地质条件的优劣直接影响着地铁隧道施工的安全性、工期和成本，精准的地质勘察与有效的风险控制策略成为保障地铁隧道顺利施工的关键所在。

一、地铁隧道施工地质勘察方法

（一）工程地质测绘

工程地质测绘以区域地质资料为基础，通过实地调查，对地铁隧道沿线的地形地貌、地层岩性、地质构造等进行详细记录与分析。测绘范围通常涵盖隧道线路两侧一定距离，确保能全面反映影响施工的地质因素。在测绘过程中，技术人员需运用地质罗盘、全站仪等工具，准确测量岩层产状、断层位置与性质等信息 。测绘成果经整理后形成工程地质图件和文字报告，直观呈现区域地质概况，为后续勘察与施工提供宏观指导。

（二）地球物理勘探

地球物理勘探利用地下介质物理性质差异，通过探测其物理场变化来推断地质结构。地震勘探基于地震波在不同介质中传播速度和反射特性差异，可有效识别地层界面、断层等构造；电法勘探则依据岩土体导电性不同，查明地下含水构造、岩性变化等情况[1]。在某地铁过江隧道勘察中，综合运用地震折射波法和高密度电法，精准确定了河床下基岩面起伏形态和隐伏断裂位置，为隧道设计与施工提供了关键数据支持。

（三）钻探与取样

钻探是获取地下岩芯样本的直接手段，根据地层条件选择合适的钻探设备与工艺，如回转钻进适用于硬岩地层，冲击钻进则在松散地层中更具优势。在岩芯采取过程中，严格控制回次进尺，确保岩芯采取率满足规范要求，完整的岩芯样本能真实反映地层岩性、结构等特征。对采集的岩芯样本进行室内分析，包括岩石力学试验、矿物成分分析等，获取岩土体物理力学参数，为隧道支护设计和施工工艺选择提供科学依据。例如，通过对岩芯样本的抗压强度测试，确定隧道开挖后是否需要采取特殊支护措施。

（四）原位测试

静力触探试验通过将探头匀速压入地层，测量比贯入阻力、锥尖阻力等参数，可快速获取土层的力学性质和分层信息，尤其适用于软土地区；标准贯入试验利用重锤自由下落将贯入器打入土层，根据贯入击数评价砂土密实度和粘性土强度。此外，波速测试、旁压试验等原位测试方法也能从不同角度反映岩土体特性[2]。多种原位测试方法相互补充，为全面了解地层特性提供丰富数据，在地铁隧道勘察中发挥着重要作用。

二、地铁隧道施工地质风险识别

（一）不良地质体风险

断层破碎带岩体破碎、完整性差，施工过程中极易引发坍塌、涌水等事故，还可能导致隧道结构受力不均，产生裂缝甚至破坏。岩溶发育区存在溶洞、土洞等不良地质现象，若未提前查明，施工时可能出现隧道突陷、地表塌陷等严重后果 。软弱夹层与滑坡体稳定性差，隧道开挖扰动可能诱发滑坡，威胁施工安全和周边环境。例如，某地铁隧道穿越断层破碎带时，因未充分预估风险，导致施工过程中发生大规模坍塌，造成工期延误和经济损失。

（二）地下水风险

高承压水对隧道施工构成极大威胁，当隧道开挖揭露承压含水层时，可能引发突涌水，淹没隧道，冲毁施工设备，甚至造成人员伤亡。地下水的腐蚀性会对隧道衬砌结构、地下管线等造成侵蚀，降低结构耐久性。地下水位变化会引起地层有效应力改变，导致地层沉降，影响周边建筑物和地表设施安全。如某地铁区间隧道施工中，因地下水控制不当，出现突涌水事故，造成邻近建筑物地基沉降，墙体开裂。

（三）岩土体特性风险

岩土体强度不足时，隧道开挖后易出现坍塌、掉块等现象，影响施工安全和进度。岩土体变形过大可能导致隧道收敛超限，影响隧道净空尺寸和运营安全。特殊岩土如膨胀土遇水膨胀、失水收缩，冻土在温度变化下会产生冻胀融沉，都会对隧道结构产生不利影响[3]。在某寒冷地区地铁施工中，因未有效处理冻土问题，隧道建成后出现冻胀裂缝，后期维护成本大幅增加。

三、地铁隧道施工地质风险控制策略

（一）勘察技术优化策略

综合运用多种勘察方法，形成优势互补。例如，以工程地质测绘为基础，结合地球物理勘探进行大面积初步探测，再通过钻探和原位测试获取详细参数，提高勘察结果的准确性和可靠性。采用先进勘察设备和技术，如高精度三维地震勘探、数字钻孔摄像等，提升勘察精度。建立勘察数据动态更新机制，随着施工推进，及时将新揭露的地质信息补充到勘察成果中，为施工决策提供更准确依据。

（二）施工技术改进策略

针对不良地质体，采用注浆加固技术，通过向地层注入浆液，改善岩土体物理力学性质，提高其稳定性；运用超前支护措施，如超前小导管注浆、管棚支护等，提前对开挖面前方地层进行加固，防止坍塌 。在地下水控制方面，根据水文地质条件选择合适的降水或堵水方案，如采用井点降水降低地下水位，或通过帷幕注浆形成止水帷幕，阻断地下水流动。对于特殊岩土，采取相应改良措施，如对膨胀土进行化学改良，对冻土采用保温隔热措施，减少其对隧道施工和运营的影响。

（三）监测预警策略

在施工过程中，对隧道周边地表沉降、建筑物变形、隧道收敛位移、地下水位等关键指标进行实时监测。采用全站仪、水准仪、位移计、水位传感器等设备，结合自动化监测系统，实现监测数据的自动采集与传输 。运用数据分析软件对监测数据进行处理和分析，建立风险预警模型，设定合理的预警指标。当监测数据超过预警阈值时，及时发出预警信号，并启动相应的应急响应机制，采取加固、抢险等措施，确保施工安全。

（四）管理与保障策略

完善施工安全管理制度，明确各部门和人员职责，建立健全安全检查、隐患排查治理等制度，确保施工安全措施落实到位。加强施工人员培训，提高其地质勘察知识和风险应对能力，定期组织应急演练，增强施工人员在突发情况下的应急处置能力。建立风险分担与保险机制，通过购买工程保险等方式，将部分施工风险转移给保险公司，降低企业损失。

结论

地铁隧道施工中的地质勘察与风险控制是一项系统且复杂的工程。通过合理运用多种地质勘察方法，能够全面、准确地掌握施工区域地质条件；精准识别各类地质风险，并针对性地采取勘察技术优化、施工技术改进、监测预警及管理保障等风险控制策略，可有效降低施工风险，保障地铁隧道施工的安全与质量。随着地铁建设规模的不断扩大和地质条件的日益复杂，未来需持续创新和优化地质勘察与风险控制技术，推动地铁建设行业的高质量发展。

参考文献：

[1]张明远，李静怡.地铁隧道施工地质超前预报技术应用研究[J]. 岩土工程学报，2023，45（4）：721-729.

[2]刘洋，周敏.基于 BIM 技术的地铁隧道施工地质风险可视化分析[J].铁道科学与工程学报，2023，20（3）：987-995.

[3]黄晓燕，孙伟.地铁隧道穿越富水砂层时的注浆加固与风险控制[J].岩石力学与工程学报，2022，41（12）：2456-2465.