隧道开挖过程中常见问题的识别与处理

隧道工程作为现代交通基础设施的重要组成部分，其建设对于改善交通条件、促进区域经济发展具有重要意义。然而，隧道开挖过程中面临着复杂的地质条件和多变的施工环境，常见的地质灾害、施工技术难题以及安全管理挑战，严重影响工程进度和质量。传统的施工方法和技术手段在应对这些问题时存在诸多局限性，因此，研究隧道开挖过程中常见问题的识别与处理方法，对于提高施工效率、保障施工安全具有重要的现实意义。

1 隧道开挖常见问题概述

1.1 隧道开挖的施工特点

隧道开挖施工具有隐蔽性、复杂性和高风险性。施工过程中需要应对复杂的地质条件，如断层、岩溶、软弱围岩等，这些地质条件可能导致塌方、涌水、变形等灾害。同时，隧道施工环境狭窄，通风条件差，施工设备和人员的操作空间有限，增加了施工难度和安全风险。

1.2 常见问题的类型及成因

隧道开挖过程中常见的问题包括地质灾害、施工技术难题和安全管理挑战。地质灾害如塌方、涌水、围岩变形等，通常由不良地质条件引起；施工技术难题如开挖方法选择不当、支护结构设计不合理等，可能导致施工进度延误和质量下降；安全管理挑战如通风不良、粉尘超标、施工人员安全意识不足等，可能引发安全事故。

1.3 问题识别与处理的重要性

及时识别和处理隧道开挖过程中的常见问题，对于保障施工安全、提高施工效率和确保工程质量至关重要。有效的识别技术可以提前预警潜在风险，智能处理方法可以快速解决施工难题，从而减少施工事故和经济损失。

2 隧道开挖常见问题的识别技术

2.1 地质灾害的识别技术

地质灾害是隧道开挖过程中最常见的问题之一，其识别技术包括地质超前预报、地质雷达探测和地震波反射法等。地质超前预报通过分析地质资料和现场监测数据，预测前方地质条件；地质雷达探测利用电磁波在岩体中的传播特性，探测岩体内部结构和缺陷；地震波反射法通过分析地震波在岩体中的反射特性，识别不良地质体。

2.2 施工技术难题的识别技术

施工技术难题的识别技术包括施工监测、数值模拟和专家系统。施工监测通过安装传感器网络，实时监测施工过程中的应力、变形和位移等参数；数值模拟利用有限元方法和离散元方法，模拟施工过程中的力学行为；专家系统基于专家经验和知识库，对施工技术难题进行诊断和决策。

2.3 安全管理问题的识别技术

安全管理问题的识别技术包括安全风险评估、安全检查和安全培训。安全风险评估通过分析施工过程中的危险源和风险因素，评估安全风险等级；安全检查通过定期检查施工设备、人员操作和安全防护措施，发现安全隐患；安全培训通过提高施工人员的安全意识和操作技能，减少安全事故的发生。

3 隧道开挖常见问题的处理方法

3.1 地质灾害的处理方法

3.1.1 支护加固技术

支护加固是应对地质灾害的重要手段，通过安装钢拱架、锚杆和喷射混凝土，增强围岩稳定性。钢拱架能够提供即时支撑，防止围岩坍塌；锚杆则通过锚固作用，将不稳定岩体与稳定岩体连接起来，增强整体稳定性；喷射混凝土可以快速封闭围岩表面，防止风化和渗水。在实际应用中，支护加固技术需要根据地质条件和施工要求进行优化设计，确保支护结构的安全性和可靠性[1]。

3.1.2 排水降水技术

排水降水技术通过设置排水管和降水井，降低地下水位，减少地下水对围岩的软化和侵蚀作用。排水管可以将围岩中的地下水引导至排水系统排出；降水井则通过抽水降低地下水位，减少围岩中的水压力。在施工过程中，排水降水技术需要结合地质条件和施工进度进行动态调整，确保地下水位的稳定控制。

3.1.3 注浆加固技术

注浆加固通过注入水泥浆或化学浆液，改善岩体的物理力学性质。水泥浆可以填充岩体中的裂隙和孔隙，提高岩体的整体性和强度；化学浆液则具有更好的渗透性和固化效果，适用于细小裂隙和软弱岩层的加固。注浆加固技术需要精确控制浆液的配比和注浆压力，以确保加固效果和施工安全。

3.2 施工技术难题的处理方法

3.2.1 优化开挖方法

优化开挖方法是解决施工技术难题的有效途径之一。例如，采用分步开挖方法可以减少围岩的暴露时间和扰动范围；预留核心土开挖方法则可以利用核心土的支撑作用，增强围岩稳定性。优化开挖方法需要结合地质条件和施工设备进行综合考虑，确保施工过程的高效和安全[2]。

3.2.2 改进支护结构

改进支护结构可以提高支护效果，减少围岩变形和坍塌风险。组合支护结构结合了多种支护方式的优点，如钢拱架与锚杆的组合、喷射混凝土与钢纤维的组合等；预应力锚杆则通过施加预应力，增强锚杆的支护效果。改进支护结构需要根据施工过程中的监测数据进行动态调整，确保支护结构的适应性和可靠性。

3.2.3 采用智能施工技术

智能施工技术的应用可以显著提高施工效率和质量。自动化监测系统可以实时监测围岩的变形和应力状态，为施工决策提供数据支持；机器人施工技术则可以在危险环境中进行作业，减少人员风险。智能施工技术需要结合施工需求和设备能力进行优化配置，确保施工过程的智能化和自动化。

3.3 安全管理问题的处理方法

3.3.1 加强安全监管

加强安全监管是保障施工安全的重要措施。建立完善的安全管理体系，明确各级人员的安全责任；通过定期的安全检查和隐患排查，及时发现和处理安全隐患。安全监管需要结合施工进度和地质条件进行动态管理，确保施工过程的安全性。

3.3.2 完善安全制度

完善的安全制度是规范施工行为的基础。制定详细的安全操作规程和应急预案，确保施工人员在操作过程中有章可循；通过定期的安全演练，提高施工人员应对突发事件的能力。安全制度需要结合施工环境和人员特点进行优化设计，确保制度的实用性和有效性。

3.3.3 提高安全意识

提高施工人员的安全意识是减少安全事故的关键。开展定期的安全教育和培训，增强施工人员的安全意识和自我保护能力；通过安全文化建设，营造良好的安全氛围。安全意识的提高需要结合实际案例和现场演示进行针对性教育，确保施工人员的安全意识深入人心。

4 结语

本文深入探讨了隧道开挖过程中常见问题的识别与处理方法，分析了地质灾害、施工技术难题和安全管理问题的类型及成因，并提出了基于现代监测技术和智能处理方法的解决方案。通过地质灾害的识别技术、施工技术难题的识别技术以及安全管理问题的识别技术，可以及时预警潜在风险；通过地质灾害的处理方法、施工技术难题的处理方法以及安全管理问题的处理方法，可以快速解决施工难题。未来，随着智能监测技术和智能施工技术的不断发展，隧道开挖过程中的问题识别与处理将更加智能化和自动化。例如，物联网技术的应用将实现设备之间的无缝连接和协同工作，提高系统的整体性能；人工智能和机器学习技术的应用将为数据分析和预警提供更强大的支持，提高系统的智能化水平。

参考文献

[1]李超杰,翟杨杰.浅谈公路隧道常见病害防治与处理[J].河南建材,2019,(03):40-41.

[2]邓文军.暗挖隧道下穿既有公路施工技术及工程管理问题探究[J].黑龙江交通科技,2023,46(08):119-121.