高速公路隧道施工中地质灾害应对技术研究

引言：高速公路作为国家重要基础设施，其建设规模与技术要求不断提高，隧道工程在高速公路建设中扮演着越来越重要的角色。我国地质条件复杂多变，高速公路隧道穿越的地质环境常包含断层破碎带、高地应力区、岩溶发育区、富水软弱地层等不良地质条件。近年来，随着山区高速公路建设的加速推进，隧道工程数量激增，长大隧道比例显著提高，施工中面临的地质风险日益凸显。因此，深入研究隧道施工中地质灾害应对技术，对于保障施工安全、控制工程质量、提高建设效率具有重要的理论价值与实践意义。

1. 地质灾害应对的重要价值

1.1 保障施工安全与人员生命

高速公路隧道施工过程中，地质灾害应对工作直接关系到现场施工人员生命安全。据统计，隧道工程事故中近四成源于地质问题，包括突发性岩爆、大面积冒顶塌方、涌水突泥等灾害，这些灾害往往具有突发性强、破坏力大、预警时间短等特点。一旦发生，极易造成人员伤亡与设备损毁，影响极其恶劣。地质灾害风险识别与应对能力的提升，可显著降低隧道施工安全事故发生率，为一线工人筑起生命安全防线，确保工程安全平稳推进，创造良好施工环境。

1.2 优化工程成本与建设周期

地质灾害发生后的被动处理往往耗费巨大人力物力，导致工程成本激增与工期严重延误。数据显示，隧道工程中因地质灾害造成的直接经济损失平均占总投资的 5%-15% ，而工期延误更可达 3-6 个月甚至更长。相比之下，前期投入地质灾害应对资金仅占工程总投资的 1%-3% ，却能避免后期数倍于此的损失。科学合理的地质灾害应对还能优化施工组织，减少窝工待料现象，提高施工效率，实现工期与成本的双重优化，为业主单位创造显著经济效益，提升工程整体投资回报率。

1.3 提升隧道耐久性

地质灾害不仅影响施工阶段安全，还对隧道结构长期稳定性与使用寿命产生深远影响。未被及时发现处理的地质隐患可能在隧道运营期逐渐显现，引发结构变形、衬砌开裂、渗漏水等病害，降低隧道使用性能。完善的地质灾害应对体系能够识别潜在地质风险，从源头消除隐患，确保隧道结构长期稳定。

2. 地质灾害应对技术要点

2.1 超前地质预报技术

超前地质预报技术作为隧道施工前沿探测手段，通过多种物探方法提前揭示掌子面前方未知地质情况，为施工决策提供科学依据。该技术体系主要包含超前钻探、地质雷达探测、超前钻孔电法、弹性波勘探等多种手段，各有侧重点，相互补充。其中超前钻探直观可靠，可获取岩心样本，判断岩性、断层、岩溶发育情况；地质雷达探测对空洞、岩溶、断层等识别准确度高，探测距离可达 20-30 米；弹性波 CT 成像则能构建掌子面前方三维地质模型，直观显示地质异常体。

实际应用中，隧道施工团队往往根据地质复杂程度采取分级预报策略：在中等风险区段，每循环进尺前进行常规 TSP 超前探测；在高风险区段，组合运用多种探测手段，形成立体探测网络；在特殊风险区段，甚至采取工作面暂停、全面探测、再定方案的严格管控模式。各种预报数据经专业地质人员综合分析判断后，形成地质预报报告，指导下一步施工参数调整与支护设计优化，有效将风险管控前移，实现“知己知彼”的科学施工。

2.2 注浆加固技术

注浆加固技术通过将特定性能浆液注入地层裂隙或孔洞中，填充空隙，胶结岩体，提升地质体整体强度与稳定性，是处理不良地质的核心技术。根据注浆目的不同，浆液配比各异：堵水注浆多采用水泥- 水玻璃双液浆，凝结时间短，堵水效果显著；加固注浆则以纯水泥浆或水泥- 粉煤灰浆为主，强度高，耐久性好；充填注浆常选用膨胀型浆液，确保空洞完全填实。

注浆工艺上，压力分级注浆法在软弱破碎带处理中表现优异，通过逐级提高注浆压力，由疏松区向致密区渗透，实现均匀加固；环形多点注浆适用于全断面加固，通过精心设计的注浆孔布置，形成环形加固带，提高整体稳定性；定量注浆则根据前期探测结果，精准计算注浆量，避免浪费或不足。注浆过程中，施工团队需实时监测注浆压力、流量、累计用量等参数，当压力突变或流量异常时立即调整方案。

2.3 系统锚固技术

系统锚固技术作为隧道施工中地质灾害防治的关键措施，通过在围岩中布设特定锚杆或锚索，形成稳定支撑体系，有效控制岩体变形与破坏。该技术核心在于“系统化”设计，根据不同地质条件采取差异化锚固方案。强岩爆地段常采用让压锚杆，具备一定变形能力，能吸收部分能量；高地应力区多选用高强预应力锚索，主动施加压力，抑制岩体松动；破碎带则需自钻式中空注浆锚杆，边钻进边注浆，解决成孔难题。

锚固系统布置遵循“重点加强、全面覆盖”原则，关键部位锚杆密度加大，间距缩小至0.6-0.8 米；一般区域则保持标准间距1.0-1.2 米，形成梯度支护。锚杆与喷射混凝土、钢拱架等支护形式协同工作，创建复合支护体系，大幅提升整体稳定性。施工质量控制上，钻孔深度精确控制，确保锚固段处于稳定岩层；锚杆安装后立即锁定初始扭矩，避免松动；锚杆材质选择抗腐蚀性能好的高强螺纹钢或复合材料，保证长期稳定性。施工团队还需进行系统拉拔试验，检验锚固效果，为支护设计优化提供数据支撑。

2.4 径向变形控制技术

径向变形控制技术聚焦隧道开挖后围岩变形过程管理，通过系统性措施控制过量变形，防止变形引发结构失稳。该技术基于“变形控制理论”，认识到软弱围岩允许一定变形释放应力，但必须控制在安全范围内。技术实施过程中，隧道施工团队先通过位移监测数据建立“时间- 位移”曲线，分析变形发展规律，识别异常变形点；再根据变形状态动态调整开挖步长，软弱地段缩短至 0.5-1 米，限制单次扰动；同时优化开挖断面形式，采用多台阶、小导洞等分部开挖方式，保持工作面稳定。

结束语

随着科技进步与工程实践的深入，地质灾害应对技术将不断完善与创新。未来应加强数字化、智能化技术在隧道地质灾害防治中的应用，发展基于大数据与人工智能的灾害预测模型；推进新型材料与新工艺在灾害治理中的实践应用，提高处理效率与效果；构建全寿命周期的隧道地质风险管理体系，实现从设计、施工到运营维护的全过程管控。通过技术创新与管理优化，必将有效降低高速公路隧道工程的地质灾害风险，为国家交通基础设施建设提供坚实保障。

参考文献：

[1] 张龙 . 高速公路隧道施工中地质灾害应对技术研究 [J]. 运输经理世界 ,2024,(21):82-84.

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