关键词：软岩隧道软弱夹层垮塌机制塌方治理
中图分类号：U45文献标识码：A
隧道塌方地质灾害是公路软岩隧道较为常见的施工地质灾害之一。在十堰武当片岩隧道群内，由于受多期构造作用的影响，岩体内部石英分布不均，形成了大量软弱绢云母片岩与硬质石英片岩相结合的软弱破碎围岩体，在隧道开挖过程中极易出现大变形，甚至发生坍塌。本文就结合十堰市某大跨度软岩隧道塌方实例，分析此类塌落灾害产生过程及机理，并探究其相应的治理措施，以期对该地区类似围岩隧道进行稳定性分析和灾害防治方面提供借鉴。
1工程概况
十堰市某武当片岩隧道全长580米，最大埋深100m，左右洞开挖净间距17.6米；隧道建筑界限宽13.5米，高5米，开挖轮廓线宽16.72米，有仰拱段高11.67米，属于小净距大跨度隧道。
隧道区围岩为武当山群绢云母石英片岩，深变质岩，经受多次地质构造作用影响。整体上为单斜构造，岩层倾角32°～87°，走向167°，洞轴线平行。围岩条件变化较大，在石英含量与绢云母含量差异较大处出现了软弱夹层现象。另外，该隧道采用了新奥法施工。
2连锁塌方现象
该隧道塌方过程分为两个阶段：
K19+420～K19+430段拱顶右侧出现初期支护突发变形，并伴有片状围岩及黄泥垮塌，但拱顶左侧钢架仍与围岩连接。
数分钟后，塌方加剧，拱顶有大块岩体崩落，至21时30分塌落体将断面封闭，如图1所示。K19+400～K19+413段受塌方影响，初期支护局部变形开裂。
图1塌方现场
该过程具有典型的连锁施工地质灾害特征。连锁塌方发展过程见图2。
图2连锁塌方过程
3连锁塌方机制分析
通过查阅隧道地质勘察资料，现场勘验围岩地质条件，发现掌子面左右侧围岩条件存在较大差异，加之隧道开挖跨度大，右侧片状碎石在地下水与地表水贯通的情况下首先塌落，带动拱顶处由节理裂隙切割产生的关键块体滑动，从而产生封闭工作面的连锁塌方灾害。
3.1围岩条件变化
隧道塌方段的上台阶开挖临空面揭示了该处围岩条件：左侧岩层较厚，块状结构，层理面平整光滑；中心线右侧发育一组X型剪节理，节理裂隙处伴生有破碎带，围岩呈薄片状，松散易碎；右侧拱肩至拱脚出露一软弱破碎带，绢云母含量高，强度极低，手捏可碎，遇水软化，并带有一定的膨胀性，开挖后围岩呈小片状自然剥落，自稳能力差，易坍塌掉块。
现场围岩压力监测数据（图3）显示，塌方孕育期左侧块状岩体自稳性较好，支护结构所承受围岩压力未出现明显变化，仅为初始的形变压力；右侧破碎岩体出现松动破坏，使得支护结构承受较大的松动围岩压力，从而导致支护结构两侧出现严重的构造偏压现象，围岩压力最大差值达到0.1Mpa。偏压产生的应力集中为塌方段围岩及支护结构变形破坏的内部因素。
图3隧道断面K19+450处围岩压力曲线图
分别对变形始发段K19+420及塌方段K19+400矿物成分进行X衍射分析，试验结果表明：变形始发段围岩粘土矿物含量高达45%。粘土矿物颗粒细小，亲水性极强，遇水膨胀。由于膨胀过程的不均一性，使得岩体内部产生了不均匀应力，加之部分胶结物的稀释或溶解，导致岩体极易发生碎裂崩解。
塌方段石英含量高达73%，粘土矿物含量较低，且均为不亲水矿物，致使变形始发段与塌方段形成软弱夹层。该夹层在降雨引起的地下水位的上升的作用下，出现了围岩及结构面的软化，使得岩体抗剪强度降低，在塌方的扰动作用下形成了沿结构面滑塌的连锁塌方灾害。
3.2水文地质作用
雨季隧址区域内持续降雨，地下水得到了充足的补给。此外，塌方段地表为自然冲沟，成为天然的地表水汇集区。由于隧道开挖及爆破的扰动，雨水通过原生节理及次生损伤节理对基岩裂隙水进行充分补给，在短时间内使得基岩及结构面达到饱水状态，抗剪强度急剧下降，进而成为突发大变形的直接诱因。
隧址区域内地下水主要为基岩裂隙水，隧道开挖前，岩体在三向应力作用下节理裂隙处于闭合状态，地下水与地表水未贯通，岩体结构强度较高。隧道开挖后，围岩卸荷，加之循环爆破振动作用，节理裂隙开始微张，地下水渗入，初期支护出现局部湿斑，围岩软化、膨胀、崩解，围岩强度降低，衬砌结构发生变形。变形产生的空间变化，加大了节理裂隙的张开度，表现为初期支护出现大面积湿斑，甚至线状滴水，如图4、图5所示。节理裂隙的逐步贯通导致地表水与地下水的连通，加速了围岩及结构面的软化。围岩在自重应力作用下，产生塌方灾害。
图4隧道节理裂隙水揭露情况
a.初衬渗水b.数日后初衬滴水
图5隧道地下水发育渐变过程
3.3施工因素
（1）爆破震动：施工爆破振动会加大软弱围岩的破坏作用，增加了围岩失稳和坍塌的机率；爆破过程中严重的超欠挖现象，更是劣化了围岩的自稳性。同时，循环爆破振动作用会导致围岩中已有裂缝发生累积性扩展，破坏原有岩体内部受力平衡，贯通地下水联通通道，进而诱发塌方。
（2）锚杆失效：塌方断面的围岩组合结构类型，呈现出高度的不均匀性，两段围岩若一味的使用药卷锚杆，使得左侧锚杆的悬挂作用小于对整体围岩的破坏作用；而对于碎石状围岩，长度为3m的锚杆未能深入到稳定的围岩中，无法形成有效连接，造成上覆围岩整体失稳。
对于变形量较大的软弱围岩，无论多长的锚杆其悬挂作用是无法体现的。
（3）二次衬砌施工滞后：当开挖距离小于d（d为隧道开挖宽度）时，围岩两端由于受到二次衬砌和掌子面的约束作用，即使初期支护抗力小于围岩滑移力，亦不会失稳；当开挖距离为1.5~3d时，“空间效应”的影响完全消失，初期支护抗力小于滑移力，易导致支护结构变形破坏。
（4）监控量测的局限性：塌方段突发变形时间很短，监测数据未能及时的反映突发变形前围岩的位移及应力变化情况。
4塌方段治理措施
4.1总体原则
针对塌方段附近30m范围内围岩及支护结构变形进行不间断的监控量测，监测结果及时反馈于现场施工作业，确保施工安全。同时根据塌方影响程度分五段进行处理：K19+384～K19+400进口塌方影响段、K19+400～K19+413进口塌方变形段、K19+413～K19+435塌方段、K19+435～K19+450洞内变形段、K19+450～K19+465洞内影响段，如图6所示。
图6塌方分段处理示意图
4.2软弱围岩大变形段治理方案
（1）为防止塌方继续扩大，先在K19+384～K19+390段设置4榀间距2m井字钢支撑，每榀支撑设竖向支撑4道，横向支撑3道，竖向支撑采用双拼I18工字钢，横撑采用单根I18工字钢，每2榀支撑之间设置2道I16工字钢纵向连接，形成支架体系，防止支架失稳。
（2）在施作临时钢支撑的同时，检查K19+366～K19+375段初支净空断面，尽快将台车从洞口移至该段浇筑二次衬砌，为后续塌方变形段加固及塌体穿越创造安全避险空间。
（3）对进口塌方影响段及变形段K19+380～K19+410进行小导管径向注浆结合药卷锚杆加固，使周围岩体固结稳定。径向注浆从下往上施作，先注1:0.7净水泥稀浆保证浆液能渗透至围岩裂隙内，再逐步将水泥浆液水灰比拌稠至1：0.5。为确保施工安全，注浆加固时要从小里程往大里程渐进注浆，同时钻孔不得越过K19+405里程，防止风枪钻孔时振动力对塌方变形段造成影响。每榀钢架拱部加设20根Ф22长3米的药卷锚杆，同时继续观测变形段初期支护拱顶下沉和周边收敛情况。
（4）待压浆强度达到2.5Mpa后开始拆除K19+384～K19+390段井字钢支撑，拆除支撑要逐榀由小里程往大里程进行，每拆除一榀支撑需对剩余支撑进行观测，检查是否存在下沉现象，只有不再下沉方可拆除后续支撑。
（5）支架拆除后立即浇筑K19+375～K19+400段二次衬砌混凝土，该段二次衬砌厚度为40cm，按IVa级围岩衬砌布设双层钢筋。
（6）继续观测塌方段段围岩变形下沉情况，对该段初期支护裂缝进行复喷处理并施作长4mD42中空注浆导管进行加固。
（7）对于洞内变形段：采用小导管径向注浆加固周围岩体，同时加强观测初期支护收敛情况，对变形较大的地段进行换拱处理，换拱处理要逐榀逐段进行。换拱处理完毕后再开挖右侧边墙接下导坑钢架，下导坑钢架要逐榀开挖逐榀支护。下导坑完成支护后，及时完成二衬施工，二衬厚度为40cm，并按IVa级围岩衬砌布置双层钢筋。
4.3塌方段治理方案
（1）采用10cm厚C20喷射混凝土封闭塌腔顶部岩面，防止围岩风化掉块。
（2）塌方开挖：由于该段塌方没有将整洞封住，顶部还有较大空腔，且塌体岩块较大，塌体开挖要逐榀开挖逐榀支护，尽量减少爆破作业，避免扰动围岩。
（3）该段支护采用I20工字钢（钢架间距50cm、Ф8双层钢筋网、Φ22纵向连接钢筋间距1.0m），拱架拱脚处避免支在虚土松渣上，并设置预制混凝土垫块防止下沉，同时在每侧拱脚处设置两组4m长Ф25药卷锚杆进行锁脚。
（4）喷射混凝土自下往上分层喷密实，拱部往上空腔厚度超过50cm的位置采用挂板喷混凝土，混凝土厚度不小于30cm。
（5）二衬施作：为了保证塌方处理段安全，每开挖支护不超过5m就开始浇筑二衬，二衬采用V级围岩二衬参数进行施工，二衬施工时在拱顶部位埋Ф120及Ф89钢管，为后期塌腔处理预留泵送混凝土及吹砂通道。
4.4塌腔治理方案
利用二衬内预埋Ф120钢管向拱顶泵送混凝土，混凝土厚度不小于2m，再利用高压风将轻质砂吹入塌腔内，将空腔逐层回填密实后再注浆固结，防止塌腔顶部落石将二衬击裂。
4.5洞内影响段治理方案
对右侧破碎围岩进行注浆固结，稳固围岩。后续开挖严格按照左右分幅开挖下台阶，并跳槽逐榀落底，并及时施作仰拱，封闭成环，提高整体承载能力。将浇筑二衬混凝土时机提前，保证支护刚度。
4.6塌方治理效果评价
在塌方处理的同时，在塌方段设置沉降和收敛观测点，定期对其进行观测，监控围岩变化，其具体变化过程如图7所示。观测数据表明，在塌体开挖初期，沉降和收敛速率较大，但很快趋于稳定。从观测进行的第40天起，隧道塌方段收敛速率和沉降速率趋于平缓，分别小于1.0mm/d和0.5mm/d。从累计变形与其拟合值对比分析可知，围岩变形已趋于稳定，最终沉降和收敛值分别为67.3mm、42.5mm，均未超过其允许变形量，表明隧道塌方段治理效果较好，隧道此时已处于稳定状态。
图7K19+400断面累计变形图
5结语
通过上述分析，得出了大断面夹层软岩隧道施工塌方灾害形成机制及治理措施4个方面的结论：
（1）本隧道塌方为典型的由强降水诱发的施工地质灾害。地下水水位的上升和地表水的侵入，使得围岩软弱夹层迅速软化，抗剪强度急剧下降，破碎石块冲击初期支护结构，诱发拱顶关键块体塌落造成连锁塌方地质灾害。
（2）从地质调查、室内试验等方面分析了隧道突发变形破坏的形成与发展机理，表明围岩条件的差异与变化是隧道结构失稳的内在因素；施工爆破扰动及二次衬砌施作不及时，是致使支护结构突发变形的外在因素；强降雨使得地表水透过原生节理、裂隙及爆破损伤裂隙，对基岩裂隙水进行补给，迅速降低岩石及结构面的抗剪强度，是隧道突发变形的诱导因素。
（3）在施工过程中要根据围岩地质条件变化及时调整支护方法，保证支护强度，结合实地围岩特性充分发挥不同类型锚杆在块状围岩及破碎状围岩中的悬挂作用，及时施作二次衬砌，提高支护结构稳定性和安全性。
（4）对于易出现突发变形或塌方地质灾害大断面软岩隧道，应密切注意隧道掘进过程中出露的围岩地质变化，出现异常应尽早采用强度高、刚度大的支护结构，并争取在最短时间内闭合成环，增强支护结构的可靠性，尽可能避免围岩大变形或塌方的出现。
参考文献：
姜立辉，侯哲生，成国文.承秦高速公路广东山隧道塌方原因分析及其处治[J].施工技术，2011.12（40）增刊：96~98.
钟祖良，刘新荣，吴强.流固耦合作用下马垭口隧道塌方机理及其灾害治理研究[J].工程勘察.2011.07:18~22.
马亢，徐进，吴赛钢，张爱辉.公路隧道局部塌方洞段的围岩稳定性评价[J].岩土工程.2009.30（10）：2955-2960.
陈秋南，赵明华，周国大跨度软岩夹层隧道垮塌机制及治理措施探究
高建峰郭克
（中铁十五局集团沙特分公司河南洛阳471013）
摘要：结合十堰某含软弱夹层高速公路软岩隧道塌方实例，从围岩结构条件、水文地质条件及施工因素三方面对此复合型片岩隧道的塌垮机制进行分析，并结合成因机理对塌方治理提出合理的技术方案，并在实践中取得了较好的效果。
关键词：软岩隧道软弱夹层垮塌机制塌方治理
中图分类号：U45文献标识码：A
隧道塌方地质灾害是公路软岩隧道较为常见的施工地质灾害之一。在十堰武当片岩隧道群内，由于受多期构造作用的影响，岩体内部石英分布不均，形成了大量软弱绢云母片岩与硬质石英片岩相结合的软弱破碎围岩体，在隧道开挖过程中极易出现大变形，甚至发生坍塌。本文就结合十堰市某大跨度软岩隧道塌方实例，分析此类塌落灾害产生过程及机理，并探究其相应的治理措施，以期对该地区类似围岩隧道进行稳定性分析和灾害防治方面提供借鉴。
1工程概况
十堰市某武当片岩隧道全长580米，最大埋深100m，左右洞开挖净间距17.6米；隧道建筑界限宽13.5米，高5米，开挖轮廓线宽16.72米，有仰拱段高11.67米，属于小净距大跨度隧道。
隧道区围岩为武当山群绢云母石英片岩，深变质岩，经受多次地质构造作用影响。整体上为单斜构造，岩层倾角32°～87°，走向167°，洞轴线平行。围岩条件变化较大，在石英含量与绢云母含量差异较大处出现了软弱夹层现象。另外，该隧道采用了新奥法施工。
2连锁塌方现象
该隧道塌方过程分为两个阶段：
K19+420～K19+430段拱顶右侧出现初期支护突发变形，并伴有片状围岩及黄泥垮塌，但拱顶左侧钢架仍与围岩连接。
数分钟后，塌方加剧，拱顶有大块岩体崩落，至21时30分塌落体将断面封闭，如图1所示。K19+400～K19+413段受塌方影响，初期支护局部变形开裂。
图1塌方现场
该过程具有典型的连锁施工地质灾害特征。连锁塌方发展过程见图2。
图2连锁塌方过程
3连锁塌方机制分析
通过查阅隧道地质勘察资料，现场勘验围岩地质条件，发现掌子面左右侧围岩条件存在较大差异，加之隧道开挖跨度大，右侧片状碎石在地下水与地表水贯通的情况下首先塌落，带动拱顶处由节理裂隙切割产生的关键块体滑动，从而产生封闭工作面的连锁塌方灾害。
3.1围岩条件变化
隧道塌方段的上台阶开挖临空面揭示了该处围岩条件：左侧岩层较厚，块状结构，层理面平整光滑；中心线右侧发育一组X型剪节理，节理裂隙处伴生有破碎带，围岩呈薄片状，松散易碎；右侧拱肩至拱脚出露一软弱破碎带，绢云母含量高，强度极低，手捏可碎，遇水软化，并带有一定的膨胀性，开挖后围岩呈小片状自然剥落，自稳能力差，易坍塌掉块。
现场围岩压力监测数据（图3）显示，塌方孕育期左侧块状岩体自稳性较好，支护结构所承受围岩压力未出现明显变化，仅为初始的形变压力；右侧破碎岩体出现松动破坏，使得支护结构承受较大的松动围岩压力，从而导致支护结构两侧出现严重的构造偏压现象，围岩压力最大差值达到0.1Mpa。偏压产生的应力集中为塌方段围岩及支护结构变形破坏的内部因素。
图3隧道断面K19+450处围岩压力曲线图
分别对变形始发段K19+420及塌方段K19+400矿物成分进行X衍射分析，试验结果表明：变形始发段围岩粘土矿物含量高达45%。粘土矿物颗粒细小，亲水性极强，遇水膨胀。由于膨胀过程的不均一性，使得岩体内部产生了不均匀应力，加之部分胶结物的稀释或溶解，导致岩体极易发生碎裂崩解。
塌方段石英含量高达73%，粘土矿物含量较低，且均为不亲水矿物，致使变形始发段与塌方段形成软弱夹层。该夹层在降雨引起的地下水位的上升的作用下，出现了围岩及结构面的软化，使得岩体抗剪强度降低，在塌方的扰动作用下形成了沿结构面滑塌的连锁塌方灾害。
3.2水文地质作用
雨季隧址区域内持续降雨，地下水得到了充足的补给。此外，塌方段地表为自然冲沟，成为天然的地表水汇集区。由于隧道开挖及爆破的扰动，雨水通过原生节理及次生损伤节理对基岩裂隙水进行充分补给，在短时间内使得基岩及结构面达到饱水状态，抗剪强度急剧下降，进而成为突发大变形的直接诱因。
隧址区域内地下水主要为基岩裂隙水，隧道开挖前，岩体在三向应力作用下节理裂隙处于闭合状态，地下水与地表水未贯通，岩体结构强度较高。隧道开挖后，围岩卸荷，加之循环爆破振动作用，节理裂隙开始微张，地下水渗入，初期支护出现局部湿斑，围岩软化、膨胀、崩解，围岩强度降低，衬砌结构发生变形。变形产生的空间变化，加大了节理裂隙的张开度，表现为初期支护出现大面积湿斑，甚至线状滴水，如图4、图5所示。节理裂隙的逐步贯通导致地表水与地下水的连通，加速了围岩及结构面的软化。围岩在自重应力作用下，产生塌方灾害。
图4隧道节理裂隙水揭露情况
a.初衬渗水b.数日后初衬滴水
图5隧道地下水发育渐变过程
3.3施工因素
（1）爆破震动：施工爆破振动会加大软弱围岩的破坏作用，增加了围岩失稳和坍塌的机率；爆破过程中严重的超欠挖现象，更是劣化了围岩的自稳性。同时，循环爆破振动作用会导致围岩中已有裂缝发生累积性扩展，破坏原有岩体内部受力平衡，贯通地下水联通通道，进而诱发塌方。
（2）锚杆失效：塌方断面的围岩组合结构类型，呈现出高度的不均匀性，两段围岩若一味的使用药卷锚杆，使得左侧锚杆的悬挂作用小于对整体围岩的破坏作用；而对于碎石状围岩，长度为3m的锚杆未能深入到稳定的围岩中，无法形成有效连接，造成上覆围岩整体失稳。
对于变形量较大的软弱围岩，无论多长的锚杆其悬挂作用是无法体现的。
（3）二次衬砌施工滞后：当开挖距离小于d（d为隧道开挖宽度）时，围岩两端由于受到二次衬砌和掌子面的约束作用，即使初期支护抗力小于围岩滑移力，亦不会失稳；当开挖距离为1.5~3d时，“空间效应”的影响完全消失，初期支护抗力小于滑移力，易导致支护结构变形破坏。
（4）监控量测的局限性：塌方段突发变形时间很短，监测数据未能及时的反映突发变形前围岩的位移及应力变化情况。
4塌方段治理措施
4.1总体原则
针对塌方段附近30m范围内围岩及支护结构变形进行不间断的监控量测，监测结果及时反馈于现场施工作业，确保施工安全。同时根据塌方影响程度分五段进行处理：K19+384～K19+400进口塌方影响段、K19+400～K19+413进口塌方变形段、K19+413～K19+435塌方段、K19+435～K19+450洞内变形段、K19+450～K19+465洞内影响段，如图6所示。
图6塌方分段处理示意图
4.2软弱围岩大变形段治理方案
（1）为防止塌方继续扩大，先在K19+384～K19+390段设置4榀间距2m井字钢支撑，每榀支撑设竖向支撑4道，横向支撑3道，竖向支撑采用双拼I18工字钢，横撑采用单根I18工字钢，每2榀支撑之间设置2道I16工字钢纵向连接，形成支架体系，防止支架失稳。
（2）在施作临时钢支撑的同时，检查K19+366～K19+375段初支净空断面，尽快将台车从洞口移至该段浇筑二次衬砌，为后续塌方变形段加固及塌体穿越创造安全避险空间。
（3）对进口塌方影响段及变形段K19+380～K19+410进行小导管径向注浆结合药卷锚杆加固，使周围岩体固结稳定。径向注浆从下往上施作，先注1:0.7净水泥稀浆保证浆液能渗透至围岩裂隙内，再逐步将水泥浆液水灰比拌稠至1：0.5。为确保施工安全，注浆加固时要从小里程往大里程渐进注浆，同时钻孔不得越过K19+405里程，防止风枪钻孔时振动力对塌方变形段造成影响。每榀钢架拱部加设20根Ф22长3米的药卷锚杆，同时继续观测变形段初期支护拱顶下沉和周边收敛情况。
（4）待压浆强度达到2.5Mpa后开始拆除K19+384～K19+390段井字钢支撑，拆除支撑要逐榀由小里程往大里程进行，每拆除一榀支撑需对剩余支撑进行观测，检查是否存在下沉现象，只有不再下沉方可拆除后续支撑。
（5）支架拆除后立即浇筑K19+375～K19+400段二次衬砌混凝土，该段二次衬砌厚度为40cm，按IVa级围岩衬砌布设双层钢筋。
（6）继续观测塌方段段围岩变形下沉情况，对该段初期支护裂缝进行复喷处理并施作长4mD42中空注浆导管进行加固。
（7）对于洞内变形段：采用小导管径向注浆加固周围岩体，同时加强观测初期支护收敛情况，对变形较大的地段进行换拱处理，换拱处理要逐榀逐段进行。换拱处理完毕后再开挖右侧边墙接下导坑钢架，下导坑钢架要逐榀开挖逐榀支护。下导坑完成支护后，及时完成二衬施工，二衬厚度为40cm，并按IVa级围岩衬砌布置双层钢筋。
4.3塌方段治理方案
（1）采用10cm厚C20喷射混凝土封闭塌腔顶部岩面，防止围岩风化掉块。
（2）塌方开挖：由于该段塌方没有将整洞封住，顶部还有较大空腔，且塌体岩块较大，塌体开挖要逐榀开挖逐榀支护，尽量减少爆破作业，避免扰动围岩。
（3）该段支护采用I20工字钢（钢架间距50cm、Ф8双层钢筋网、Φ22纵向连接钢筋间距1.0m），拱架拱脚处避免支在虚土松渣上，并设置预制混凝土垫块防止下沉，同时在每侧拱脚处设置两组4m长Ф25药卷锚杆进行锁脚。
（4）喷射混凝土自下往上分层喷密实，拱部往上空腔厚度超过50cm的位置采用挂板喷混凝土，混凝土厚度不小于30cm。
（5）二衬施作：为了保证塌方处理段安全，每开挖支护不超过5m就开始浇筑二衬，二衬采用V级围岩二衬参数进行施工，二衬施工时在拱顶部位埋Ф120及Ф89钢管，为后期塌腔处理预留泵送混凝土及吹砂通道。
4.4塌腔治理方案
利用二衬内预埋Ф120钢管向拱顶泵送混凝土，混凝土厚度不小于2m，再利用高压风将轻质砂吹入塌腔内，将空腔逐层回填密实后再注浆固结，防止塌腔顶部落石将二衬击裂。
4.5洞内影响段治理方案
对右侧破碎围岩进行注浆固结，稳固围岩。后续开挖严格按照左右分幅开挖下台阶，并跳槽逐榀落底，并及时施作仰拱，封闭成环，提高整体承载能力。将浇筑二衬混凝土时机提前，保证支护刚度。
4.6塌方治理效果评价
在塌方处理的同时，在塌方段设置沉降和收敛观测点，定期对其进行观测，监控围岩变化，其具体变化过程如图7所示。观测数据表明，在塌体开挖初期，沉降和收敛速率较大，但很快趋于稳定。从观测进行的第40天起，隧道塌方段收敛速率和沉降速率趋于平缓，分别小于1.0mm/d和0.5mm/d。从累计变形与其拟合值对比分析可知，围岩变形已趋于稳定，最终沉降和收敛值分别为67.3mm、42.5mm，均未超过其允许变形量，表明隧道塌方段治理效果较好，隧道此时已处于稳定状态。
图7K19+400断面累计变形图
5结语
通过上述分析，得出了大断面夹层软岩隧道施工塌方灾害形成机制及治理措施4个方面的结论：
（1）本隧道塌方为典型的由强降水诱发的施工地质灾害。地下水水位的上升和地表水的侵入，使得围岩软弱夹层迅速软化，抗剪强度急剧下降，破碎石块冲击初期支护结构，诱发拱顶关键块体塌落造成连锁塌方地质灾害。
（2）从地质调查、室内试验等方面分析了隧道突发变形破坏的形成与发展机理，表明围岩条件的差异与变化是隧道结构失稳的内在因素；施工爆破扰动及二次衬砌施作不及时，是致使支护结构突发变形的外在因素；强降雨使得地表水透过原生节理、裂隙及爆破损伤裂隙，对基岩裂隙水进行补给，迅速降低岩石及结构面的抗剪强度，是隧道突发变形的诱导因素。
（3）在施工过程中要根据围岩地质条件变化及时调整支护方法，保证支护强度，结合实地围岩特性充分发挥不同类型锚杆在块状围岩及破碎状围岩中的悬挂作用，及时施作二次衬砌，提高支护结构稳定性和安全性。
（4）对于易出现突发变形或塌方地质灾害大断面软岩隧道，应密切注意隧道掘进过程中出露的围岩地质变化，出现异常应尽早采用强度高、刚度大的支护结构，并争取在最短时间内闭合成环，增强支护结构的可靠性，尽可能避免围岩大变形或塌方的出现。
参考文献：
姜立辉，侯哲生，成国文.承秦高速公路广东山隧道塌方原因分析及其处治[J].施工技术，2011.12（40）增刊：96~98.
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引言
随着经济发展的全球化发展趋势，我国隧道工程施工技术水平不断提高，逐渐克服各种复杂的地质条件。隧道作为交通线上的重要组成部分，但是在实际的施工中会出现各种复杂的地质条件，导致施工中出现各种需要解决的弊端。本文主要介绍在不同地质条件下需要采取的隧道施工技术，促进我国隧道施工水平。
一、复杂地质条件对于隧道施工的影响
随着我国交通运输事业的快速发展，铁路隧道工程越来越多，对铁路隧道施工技术水平的要求也越来越高，很多隧道需要穿过多种多样的地质条件，因此，只有不断加大隧道施工的技术投入力度，组织相关技术人员进行技术攻关，不断提高铁路隧道施工技术水平，才能够适应铁路运输事业发展的需要，满足人们对铁路运输的需求，助力社会经济的发展。具体说来，在铁路隧道的施工过程中，需要克服各种各样的复杂地质条件，如岩溶、高地温、放射性气体、软弱破碎带、特殊岩层、云母片岩等不利于施工的地质条件。如果在隧道施工过程中不能很好地克服这些复杂的地质条件，就可能会导致突泥、涌突水、岩爆、瓦斯爆炸、高地温灾害等一些突发性的灾害事故，不仅会降低铁路隧道工程建设的经济效益与社会效益，浪费大量的人力、物力、财力，延误工程的施工工期，甚至会造成人员伤亡，给人们的生命财产安全带来极大的威胁。
二、阻碍铁路隧道施工的复杂地质条件
铁路隧道是为帮助在铁路线路铺设过程克服崇山峻岭等高程障碍和江海湖泊、城镇工矿等平面障碍而进行的地下通道施工工程，它可以有效缩短铁路通行的距离，节约成本，提高运行速度。根据形成原因的不同，可以将铁路隧道施工中遇到的复杂地质条件分为两类：
1、不良地质条件。
不良地质现象的存在缘于地球外动力、太阳能、重力能等共同作用下引起的各种不利于工程施工的地质现象。比如泥石流、滑波、岩溶、湿陷性黄土、断层、土洞、煤层瓦斯、粉砂层、云母片岩等。在这些不良地质条件下修建隧道很容易发生瓦斯爆炸、塌方、围岩变形、突水、突泥、下沉等事故。
2、特殊地质环境。
特殊地质环境主要存在于：开采煤炭留下的大量的采空区、常见于黄土高原地区的黄土洞穴潜蚀地貌、人工回填区、地下国道、地下建筑、城市地下隧道、地铁等。在这样的特殊地质环境下进行施工容易发生隧道坍塌、变形、下沉、破坏地表构筑物、引发交通事故等不良后果。
三、各种复杂地质条件下隧道施工技术分析
1、浅埋偏压隧道的特点
浅埋偏压是复杂地质条件的一种，建设浅埋偏压隧道需要克服这种复杂地质，才能够避免发生突发性安全事故，确保人们的生命财产安全。为了更好地解决浅埋偏压隧道中遇到的问题，突破这种不良地质条件的限制，提高铁路隧道的施工技术水平，我们需要了解浅埋偏压隧道的特点和浅埋偏压隧道下的施工要求，认清这种地质条件的特点及特性，对可能会发生的各种地质灾害做到提前预知，采取积极有效的施工技术与施工方法，制定出有针对性的施工方案，避免发生一些突发性事故。在隧道开挖的过程中，要通过围岩的地质资料，准确掌握各个地段的地质特点，并定期做好地质变形监测，防止在施工阶段发生地质灾害。要通过研究围岩的特点及变形情况，分析围岩的变形时间与变形规律，制定出正确的施工参数，并根据施工的具体条件对施工参数适时调整，使施工参数更加符合隧道施工的要求，制定出完整的、系统的、科学的施工方案，避免在施工过程中发生地质灾害。
2、膨胀土围岩地质条件的施工技术
膨胀土地层的隧道在开挖后，可能会导致围岩变形现象，或者由于长期浸水而膨胀，风化而开裂等，导致围岩失去良好的支撑力，破坏其稳定性。因此，在膨胀土地层中建造隧道，首先应该进行勘察围岩压力及其流变情况，掌握其变化规律。为了遵循减少对围岩产生扰动的原则，适宜采取无爆破掘进法，采取用掘进机、风镐、液压镐等开挖方式，合理减少围岩暴露时间，及时进行衬砌处理，避免出现围岩膨胀变形。不合适采取开挖方法的部分，可采取正台阶法、侧壁导坑法和“眼镜法”。
3、松散地层地质条件的施工技术
松散地层结构松散，容易出现坍塌现象。在此类地质条件下进行开挖隧道，应该尽量减少对围岩的干扰，大多遵循先护后挖、密闭支撑、同时挖边封闭的原则，或者采取超前注浆改良地层和控制地下水等方案。（1）超前支护。在隧道开挖前，采取超前支护方法，可避免在坑道掘进过程中出现坍塌现象。超前支护主要包括：超前锚杆方法、超前管棚法等。（2）超前小导管预注浆方法。超前小导管预注浆主要是根据开挖外轮廓线，按照规定的角度置入管壁带孔的小导管，在施加压力的同时，向管内压注水泥，以增强岩体的稳定性，起到超前预支护作用。（3）降水、堵水方法。松散地层中的含水量，造成隧道施工中存在各种隐患。因此，在施工中儿科综合采取辅助坑道内井点降水、深井泵降水、注浆堵水、洞外地面隧道两侧布点等方法。在隧道施工中，结合隧道埋深以及工程水文地质条件，综合考虑技术经济条件，从而采取可行性的技术，切实提高工程质量水平。
4、溶洞地质条件的施工技术
溶洞的溶蚀作用非常明显，在隧道施工中难以会出现溶洞现象，因此，在溶洞地区修建隧道过程中，应该明确溶洞分布范围、类型、岩层的稳定性、填充物以及地下水条件等，从而采取安全的施工方法。针对尚未发育的岩溶区，应该采取全面的预防措施，预防出现然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况，从根本上确保施工的安全。在隧道穿过岩溶区中，其岩层比较稳定，且溶洞发育应该完整，地下水量不大的情况下，可考虑采取探孔或物探等方法，以掌握实际的地质条件。如果溶洞穿越暗河水囊等岩溶区，首先应该采取超前钻探及时，提前解决施工中的排水问题。在突发量涌水、流石流泥、崩坍落石的情况下，可采取平导作为泄水通道，顺利开辟掘进工作面积。总之，“引、堵、越、绕”等方法可及时处理岩溶地段隧道出现的溶洞现象。
5、流沙地质条件的施工技术
流沙大多呈糊浆状，容易出现围岩失稳坍塌、支护结构变形等危险情况，不利于安全的隧道施工。因此，在治理流沙地质情况之前，应该先及时处理水流情况，特别需要减少沙层的含水量。在流沙地质条件下，可采取以下综合处理措施：首先了解流沙特性以及地质构成结构，分析粒径分布、塑性指数等，从而采取因地制宜的治理方案。在开挖过程中，采取自上而下分部进行，先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭，控制沙粒从支撑缝隙中流出。或者采取超前注浆技术，以改善围岩结构，再继续开挖，避免对洞身衬砌造成破坏。按照施工组织设计要求，结合施工现场实际条件，从而制定可行性、经济性的施工方法，确保施工质量的提高。
【关键词】岩爆；公路隧道施工；不良地质灾害；对策
公路隧道施工地质条件较为复杂，这严重影响了隧道设计与施工的科学性和安全性，而多发的公路隧道施工问题，如遭遇涌水、涌泥、岩爆、瓦斯突出等，也再次证明公路隧道施工的严峻性，因此，必须全面分析隧道发生灾害的原因，并进行客观性以及主观性措施改进。下面就岩爆现象进行分析。
一、岩爆灾害形成原因
在岩性、地应力、岩体结构以及施工等因素的作用下，往往引发岩爆灾害。其一，岩性。完整、坚硬的岩体具有较高的弹性模量，能够将大量的弹性变形能聚集，一旦开挖，弹性变形能就会突然释放，进而形成岩爆。其二，地应力。一般来说，地应力越高的岩石具有的弹性模量就越高，其弹性应变力就越大，所以，在开挖扰动下，极易形成岩爆；开挖后，具有较高地应力的岩石周围，会产生切向应力和径向应力，在两者作用下，也会产生岩爆。其三，岩体结构。岩爆发生往往由岩体完整度决定，在完整岩体中，岩块破裂由内部裂纹扩展造成，其能量释放较为彻底，而在高能量的作用下，必定会产生岩爆。其四，施工因素。应力集中不仅与原始应力有关，而且受隧道形状以及施工方式的影响，如开挖方法不当，造成隧道断面不规则，进而加剧围岩局部应力集中程度，而产生岩爆；采用不正规的爆破方式，使得岩体外载荷差异性增加，这就促使弹性波传播扩展，对邻近岩体区造成岩爆威胁。其四，地下水对岩爆的影响。干燥的岩体往往容易引发岩爆，而较为湿润的岩体则很难引发岩爆，这在于地下水对岩石的作用力。一方面，地下水能够软化岩石，这就降低了岩石强度，同时将弹性变形能储存在岩石体内；另一方面，在地下水侵入下，岩石体内所存储的弹性变形能得以耗散，且岩石内部的节理缝隙所产生的抗剪强度受到一定抑制，因此，可以降低岩石爆破度。
二、加强预测，防患于未然
不良地质主要由于地质作用和人类活动引起，其中不良地质主要包括岩溶、瓦斯、岩爆、断层、滑坡、断层等，其与地质灾害不同，地质灾害是指在地质应力的作用下，而产生的塌方、突泥、涌水等现象或是过程，从以往公路隧道工程事故来看，不良地质是引起地质灾害的主要原因，因此，要减少工程事故，必须加强对不良地质灾害的防御，就岩爆灾害来看，其预防方式主要有：
超前预报法。在岩石结构、岩性、地应力、地下水等因素的作用下，产生岩爆现象，因此在施工前，要预报多重岩爆诱发因素。采用红外线、地质雷达、超前钻孔等技术超前检测施工前方的地质条件，并根据检测结果，对围岩的完整度、强度、地下水存在情况、岩性等进行判断，从而根据地质现象分析，判断岩爆发生的可能性，以提升施工安全性。
声发射检测法。该方法依据岩石变形或是破坏而产生的声现象进行应力区定位，在定位过程中，往往利用拾音器收集人耳无法听到的声波，并将其转化为电信号，在利用地音检测器检验破裂程度，在应力区定位后，比较所收集到的信号时间，从而确定应力向何方传播，当地音读数增加速度加剧时，如果其数据大于预定目标，则预示会产生岩爆现象。
地震学预测法。地震学预测利用内用力和应变力之间的比例关系，确定岩爆发生前岩石内部的应力，其预测分为两步，首先确定地震多发地带岩爆现象发生的地点、时间，再者确定爆发的次数以及单次岩爆规模。
微重力法。该方法是利用力学参数来测验应变力的一种方式，当岩石应力超出临界线时，产生岩石扩容现象，即为岩石体积骤然增大，在其情况下，岩石变形，产生微重力变化，微重力值出现异常极值，则根据其极值，判定岩爆现象的发生。
三、施工防治措施
岩爆发生的原因主要在于围岩应力以及岩性，在其防治中，要采取人为手段，以减缓或是阻止岩爆发生。
1、认真勘探，科学设计
在勘探过程中，要对隧道所处的地质情况、外在环境等进行全面性勘察，尤其是应变场、应力、岩体等，保证施工环境的安全性以及地质稳定性。加强隧道设计，包括选址、施工方案、爆破技术等内容；在位置选择中，避开应力集中地区，若不得不经过此地区，则要对隧道轴线与应力方向进行全面设计，保证两者处于平行位置，以便于减少隧道周边围岩之间的切向应力；在隧道断面设计过程中，要加强断面形状选择，尽量形成平稳应力状态，以降低岩爆烈度。
2、落实施工，强化防治
隧道施工工程量较大，难度较高，在施工过程中，要把握住每个施工点，并加强岩性和应力控制，以保证安全施工，提升隧道施工质量。其一，采用混凝土喷射技术、系统锚杆加固技术等加固围岩，其主要针对周边加固和超前加固，在加固作用下，可以促使围岩应力状态由平面状态转移到三位状态，进而实现岩爆控制。其二，通过岩石表面喷水、深层高压注水等方式改变岩石的物理形式，以有效降低岩石的干燥度；利用钻孔法、应理解除法等改变岩石的应力条件，进而降低岩爆发生率。
3、规范人员操作
由于隧道施工环境的恶劣性，以及人员操作不规范，造成隧道施工安全事故的发生，因此，在施工过程中，要规范作业人员行为，要求穿防砸背心，设置保护钻孔、安装放电设备、采用标准爆破技术等，并通过专业性培训，促使工作人员全面了解岩性、应力、岩爆特征、诱发因素以及防治方法等，以保证安全施工。
结语
在地质应力以及地质灾害作用下，公路隧道施工难度提升，要实现安全施工，提升隧道施工质量，必须分析诱发不良地质灾害的原因，并以各种预测方法，对岩性、应力、岩石结构等因素进行监测，以防患于未然，必须强化施工环节，落实安全施工，以最终实现公路隧道建设效益。
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隧道工程；泥石流灾害；易损性评价
【中图分类号】TV523文献标识码：B文章编号：1673-8500（2013）04-0001-02
近几年来，由于泥石流而引起的隧道堵塞例子不胜枚举，泥石流灾害已经成为影响我国经济发展和社会发展的重要灾害。为了能够将泥石流灾害的损失降到最低，国家相关部门开展了对泥石流易损性的评价工作，评价的内容主要包括经济易损性、社会易损性、环境易损性以及物质易损性等几个方面，然而却并未涉及到工程基础设置易损性的评价，从而导致泥石流灾害的易损性评价并不全面。基于此，国家相关部门提出了工程易损性的概念来将其进行完善。
1隧道的工程易损性评价指标体系
工程易损性主要是指由于自然灾害而给工程项目带来的损坏程度，这种损坏程度与隧道工程建设过程中选用的材料、结构以及工程的所处环境也有直接的影响。因此，根据灾害和隧道工程的特征来确定工程易损性评价指标体系是不容忽视的。相关工作人员可以从以下几个方面来进行工作。
1.1评价因子选取
由于隧道工程在建设过程中，工程结构、所选材料以及施工环境不同都会在一定程度上影响隧道工程的承灾能力，因此，为了能够更好的对隧道工程的易损性进行正确评价，应该将隧道的选址、设计因素以及施工因素等作为一级评价因子。每一个评价因子都有其各自的评价内容。其中隧道选址主要考虑的是隧道走向与沟道主流向的夹角以及隧道与泥石流沟道位置合理性两个方面；设计因素主要考虑的是隧道建设的具体尺寸和强度等因素给工程承灾指数造成的影响；施工因素主要考虑的是隧道建设过程中所涉及到的施工人员因素和施工质量等。
1.2构建评价指标体系
在工程的一级评价因子确定之后，接下来就是根据各个因子之间的相关关系对评价指标体系进行构建。图1为具体的评价指标体系，从图中我们能够看出，整个体系主要分为目标层、类指标层以及基础指标层3个层次。其中目标层主要指的是由于泥石流灾害所导致的工程的整体易损性，类指标层表示的是隧道工程整体中所包含的一级评价因素，而基础指标层所表示的就是最基础的一些相关指标，是各个一级评价指标的细化。
3.1某地区泥石流情况调查
该地区泥石流流域山势陡峻，呈上陡、中缓、下平的“靠椅状”，周围的高山与沟谷之间形成一面开口的谷间盆地。在泥石流灾害发生之后，相关工作人员在上方滑坡段进行钻探，并对其地层岩性进行分析。钻孔资料显示，表层为泥岩、页岩风化形成的第四系松散堆积层，呈褐黄色，碎石含量约为整体的50%——70%，粒径2～11cm，黏粒约为30%——40%，厚度约为13.2——22.5m。下部主要为深灰色页岩夹少量薄层灰岩，页岩层节理发育，表层风化严重，部分破碎成碎屑或碎块状，灰岩节理也较发育，风化较轻。在泥石流灾害发生之后，工作人员对其诱因做了分析，据分析，该地区的降雨量较强，据资料表明，在雨季，该地区经常会出现大雨或暴雨的情况，从而导致泥石流频频发生，给该地区的经济发展和工程都带来的很大的损害。
3.2隧道的工程易损性计算
结合该地区泥石流发生的具体情况，根据模糊集的运算方法，按照上文所介绍的计算方法和相关公式，计算可得隧道工程易损性的隶属度向量为E=（0.060，0.130，0.193，0.514，0.083），其中，隶属度向量中最大值为0.514。依据指标隶属的公式，最终确定该地区隧道工程易损性易评价隶属于低度易损性，隧道实体抗击泥石流的能力较强，调查表明，隧道清淤后就恢复通车，验证了评估模型的适用性。
结语：
综上所述，泥石流灾害对我国社会经济和发展所带来的危害是不容忽视的，国家相关部门如果想要将泥石流灾害的影响降到最低，那么就必须采取科学合理的措施提高隧道工程的承灾能力。本文主要对隧道工程建设中的各个因素对工程易损程度的影响进行分析，并在此基础上构建了隧道的工程易损性评价指标体系，为今后隧道工程防治等级的确定和承灾能力的评估提供一定的参考依据，降低泥石流灾害给我国工程带来的损害。
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关键词地铁,火灾,防治系统,防火设计
在世界各国大城市地铁火灾及突发事件频繁发生的背景下,应重视地铁火灾应对措施的研究,并结合我国实际情况,完善地铁火灾防灾救援系统。笔者曾对我国地铁火灾防灾救援系统的构成与运作流程进行过较全面的论述(见文献[1]),然而随着地铁火灾防治工作的日益深入,一些新的措施和手段也在不断的探讨和实践中。本文针对地铁火灾的防治,就一些新的认识进行探讨。
1地铁火灾防治大系统的观点
以往地铁火灾的防治工作往往只着眼于在地铁系统内部发生火灾时的应对措施,多强调一些硬件设施的设置和完善,而没有从系统和全局上去认识地铁防灾系统。应根据地铁火灾的发生、发展过程和条件,构建一个全局性的地铁防灾减灾大系统,以起到全面和彻底的“防”与“治”的作用。
1.1地铁火灾防治系统的组成
地铁火灾的发生过程可划分为灾前、灾时和灾后三个阶段,地铁火灾防治系统即根据这三个不同阶段进行配置,起到不同的火灾预防和控制作用。地铁火灾防治系统的组成及实施要点见表1。
1.2地铁火灾防治大系统的构建
地铁是一种重要的公共交通工具,具有相当重要的社会效益。因此,地铁火灾的防治不应只依靠地铁运营部门的努力,而应构建一个从政府部门到各相关执行部门(包括地铁运营部门、公安、消防、医疗、通信、新闻媒体、环保单位乃至民众)的全面的地铁火灾防灾救援体系。
结合地铁火灾防治系统的组成与实施,借鉴我国减灾系统工程的结构[2],可以得到地铁火灾防治体系如图1所示。
2地铁火灾预防中的管理要素
2.1灾害学对管理因素的认识
从灾害学的角度来说,灾害事故发生的原因不尽相同,事故种类各式各样,灾后的损失也千差万别,但每种事故都有一个共性,即都是由一些相同基本要素构成的。这些要素是人(Man)、物(Machine)、环境(Medium)、管理(Management),即4M问题[3]。事故的发生是这些要素相互作用或要素的不安全因子同时存在、同时发生的结果。
1976年纽约工业学院的E.J.Cantilli等人揭示了以管理为边界的人、物、环境之间的事故起因和预防机理关系,如图2所示[4]。通过这四者的相互作用及其与事故发生的影响关系可知,防止灾害的发生不但可以从人、物、环境因素的控制入手,更重要的是可以通过管理因素改变系统行为,从而产生不同程度的安全接受水平和系统状态。因此在地铁火灾的防治中,也需要重视对管理要素的认识。
2.2地铁火灾预防中管理因素的体现
地铁火灾预防的广义管理因素涉及的部门不单有地铁运营管理部门,也包括国家行政管理部门以及相关职能部门。通过不同层次和目的的管理手段,调整地铁系统中“人”和“物”的不安全行为和状态,可减少火灾的发生几率。
1)建立和健全火灾防治立法体系
有效的法治管理是地铁乃至其他公共交通安全运营的有力保证。通过国家立法与行政管理部门、行业管理机构、地铁运营企业,组织制定有关防灾安全的法规、方针、政策、规范、标准和条例等,以求共同遵守和规范系统的运作。
2)营造安定的社会环境
通过学校和家庭教育,提高人员的整体素质,加强个体的安全意识;通过完善社会福利保障制度,关怀社会弱势群体的需求,化解民族和宗教矛盾等,消除社会不稳定的内部因素,减少地铁火灾和其他突发事件的发生。这是营造一个安全和稳定的外部大环境所必须的途径,而这多体现在政府部门的社会管理职能上。
3)成立统一调度的指挥机构
由政府部门成立专门的指挥机构,联合地铁运营公司、公安部门、消防部门、医疗单位、通讯部门、新闻媒体乃至民众,统一调度,进行地铁灾时人员疏散预案的制定和定期的防火演练,提高职能人员和民众对火灾的应对能力。
4)加强地铁系统内的安全管理
地铁运营部门是地铁火灾防治的主要执行部门,加强其内部的安全管理,可以起到更加直接的火灾预防作用。具体措施包括:建立就乘人员身份辨识系统,建立进站安全检查制度,派设安全巡视人员,对站台和列车内的情况进行监控,营造舒适的工作和就乘环境,加强对可燃物的管理,对系统设备定期检修和改进,对职工和乘客进行安全教育培训等。
3地铁火灾防治的补充措施
结合我国地铁系统火灾防治措施的现状,在文献[1]的基础上,对现有地铁防灾救援系统提出补充和完善的措施。
3.1地铁防火设计
设计人员应根据相关的防火规范和规定以及国内外地铁火灾的经验教训,合理地进行地铁建筑结构和地铁列车等的设计,以控制火灾发生时的环境,为扑灭火灾和疏散人员创造有利条件。
1)区间隧道设计
目前我国大多数地铁未考虑区间隧道的防火设计,应引起重视。为此,在设计中应考虑:
①双线区间隧道之间每隔一定距离设置联络横通道,当列车在区间隧道发生火灾时方便人员疏散和逃生。
②区间隧道内安装手机通信联络装置,保证手机在地铁区间隧道内也能正常和通畅地使用,以在发生火灾时便于乘客与消防部门直接联系,及时通报灾情和引导人员疏散。
③区间隧道内设置疏散平台,与联络横通道配套使用,在火灾时方便人员疏散[5]。
④在可能的条件下,缩短区间隧道的长度,以便在区间隧道中发生火灾时,减少人员沿隧道疏散至车站的时间。
2)地铁列车设计
地铁列车的防火设计应得到足够的重视,避免出现韩国大邱地铁火灾中由于地铁列车防火设计不完善而造成人员伤亡惨重的情况。具体应考虑:
①在列车底板上加装防火和隔热层,防止列车底部电气设备起火对人员逃生造成影响,也可延缓车厢内火灾对列车底部电气设备的破坏作用,为救援和逃生创造条件。
②列车上设置视频传输系统,图像传输到司机室,以对车厢内的情况进行监控。
③列车上设置足够的消防设施,包括灭火器、细水雾喷淋系统[5]、火灾探测器等整套车载自动火灾探测消防系统。
④列车设置紧急情况通报按钮与手动开车门装置,以及司机室与车厢之间的紧急疏散门、列车前部的逃生门等装置。
⑤列车上设置足够的滚动显示条和液晶显示屏以及广播系统,灾时可引导乘客疏散。
3.2地铁火灾监控与报警系统
目前我国地铁防灾监控与报警系统(FAS)按两级监控方式设置:第一级为中央控制室级,作为防灾报警控制中心,对全线报警系统实行集中监控管理,随时掌握全线动态情况;第二级为车站调度室级,分别设置于地铁各车站,它们是独立的报警子系统,在其所管辖的范围内,对火灾状况进行监控、报警,并能够实施有关的消防联动控制操作[1]。
建议增设现场(列车)级防灾监控与报警系统。该层次的系统设备可由火灾传感器、手动报警器、声光示警器、视频传输系统、监视屏等组成,在司机室设一个控制终端,由司机掌握列车内的情况,并可将信号传输到车站调度室,以加强对列车内异常情况的监视。
3.3地铁消防设施
鼓励引进新型消防设施,全面覆盖地铁车站、区间隧道和地铁列车,不出现消防死角。为此应考虑:
①如前所述,地铁列车上可考虑设置车载消防系统,包括细水雾喷淋系统、抽排烟系统、火灾探测器等,与常规的灭火器配合使用。
②在区间隧道的顶端可安装移动式灭火系统,一旦列车着火,可自行移至着火点,实施灭火。
③根据国外地铁的经验,在车站公共区一般不安设自动喷淋系统,以免地滑而影响疏散速度。但可考虑在车站公共区的两头一定范围设置自动喷淋系统,因为这些区域往往是零售点、书报摊等易燃物集中所在地,而中间的人行密集区域,可不设置自动喷淋系统,仅设足够数量的灭火器即可。
3.4其他措施
1)对车站区域内的附属设施进行安全化处理
减少垃圾桶、公共厕所等的数量,并进行防火和防爆处理;将零售店和报摊点集中在站厅层两头的安全区域,站厅中间留出疏散的空间和通道等。
3)重视新闻媒体对公众的安全导向教育
新闻媒体要多做安全防火宣传,灾时客观如实地对灾情进行报导,灾后多做正面报导,和地铁运营部门一起努力重建公众对地铁安全度的信任感。
4结语
地铁作为大容量公共交通工具,安全运营是其首要目标和基本原则。随着我国地铁建设高潮的来临,地铁火灾的防治措施也要跟上。本文针对地铁火灾的防治,探讨了如下问题:
①提出了地铁火灾防灾减灾大系统的观点。应根据火灾发生的不同阶段,设置不同的防灾子系统,从而构建一个整体的火灾防治大系统。不能只着眼于火灾发生以后的应对措施。
②管理是地铁火灾预防措施中重要的因素,通过不同层次的管理手段,可改变地铁系统的不安全状态,预防火灾的发生。
③新的地铁火灾防治措施在不断地发展和探索中,地铁设计人员和管理人员要及时吸取经验教训,不断完善地铁的防火设计和防灾系统的设置,完善地铁防火救援系统。
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多年来，中铁科研院获得各类科技成果500项，科技成果奖372项，其中部级科技奖34项；拥有有效国家专利、软件著作权等316项，主持或参编各类技术规范(标准)57项，主编、参编、翻译著作74部。
近年来，代表性的成果主要有：
(1)高速铁路隧道空气动力学效应技术。该成果系统总结了不同海拔时速200～400km高速铁路隧道瞬变压力、微气压波、空气阻力、列车风和气动荷载的特性和变化规律，提出了我国第一套高速铁路隧道断面参考图，自主开发了隧道气动效应单维计算软件，在无砟轨道隧道微气压波激化效应经验计算公式、隧道群空气动力学效应及连接明洞结构设计参数对空气动力学效应影响方面取得重要突破。研究成果为多条高速铁路隧道空气动力学效应联调联试方案的编制和既有铁路提速方案的制定提供了理论依据，并为多个高速铁路隧道坡度设计、微气压波缓解措施结构设计和施工工作提供指导，成果已被纳入《城际铁路设计规范》和《铁路线路设计规范》。该成果获2017年度国家科技进步二等奖。
(2)隧道超前地质预报技术。水平声波/地震波剖面法(HSP)、岩体温度法(RTP)是中铁科研院独立自主开发的地质预报方法。该成果提出了新型一发多收空间阵列式测试布置方法，形成了集利用TBM破岩震动作为地质预报探测震源、信号无线传输技术、高分辨弯扭式压电检波装置的适用于TBM施工的地质预报技术，建立了浅孔岩体温度隧道施工涌水预报方法，实现了隧道地质预报目标地质体的精确定位和展示，突破了TBM施工隧道预报技术，填补了国内该技术领域的空白。该成套预报技术已在国内外数百余座隧道的超前地质预报工作成功应用，预报长度超过2000km，预报方法已被纳入《铁路隧道超前地质预报技术规程》(Q/CR9217—2015)。该成果获2012年度国家科技进步二等奖。
关键字黄土隧道；湿陷；塌方；灾害防治
中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：
1黄土的工程特性对隧道工程的影响
1.1黄土的湿陷性
湿陷黄土【1】在自重压力或外力荷载压力不变时，受水浸湿后结构迅速破坏，产生急骤显著附加下沉，从而引起地面的变形和建筑物破坏；湿陷性由湿陷系数、自重湿陷量、总湿陷量等指标【2】表征，宏观表现为浸水后沉降量显著增大。我国湿陷性黄土的分布面积约占全国黄土分布面积的60%左右，大部分分布在黄河中游地区的关中、陕北、宁夏、豫西、陇东及陇中的黄土高原地区，面积达27万km2。黄土的疏松多孔结构，尤其是结构性孔隙是黄土湿陷性的必要条件；黄土中的不抗水粒间胶结是黄土湿陷性的充分条件；遇水浸泡后黄土胶结削弱强度降低，并且其削弱程度随水量的大小成比例变化，极易产生湿陷、呈饱和流塑状态，从而减弱甚至丧失承载和自稳能力。这是黄土湿陷性的本质。
1.2黄土的击实性
黄土击实性是指黄土在一定外力冲击作用下密度、含水量、强度等物理力学性质随冲击强度而变化的特性。一般冲击强度大时密度增大、含水量降低、强度提高。改变击实功，最优含水量和最大干密度也发生变化，击实功大能客服更大的摩擦阻力，所以最大干容重增大而最优含水量降低。
黄土的孔隙率在50%左右，按照孔隙的大小、形状、数量以及连通性等方面，黄土中的孔隙被分为微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙【3】。其中，微孔隙形成于胶结物中，杂乱分布，连通性差，透水性弱，主要是胶结物孔隙；小孔隙均为粒间孔隙，小孔隙由骨架颗粒相互穿插，紧密排列组成，又称为镶嵌孔隙，含少量胶结物孔隙；小孔隙和微孔隙在黄土沉积时形成，由骨架颗粒群形成的架空孔隙，数量较多，对骨架颗粒的稳定起着主要作用；中孔隙由骨架颗粒相互支架构成，数量多，为颗粒的变位提供了空间，连通性好，透水性强，是黄土产生震陷的主要原因，又称为支架孔隙；而大孔隙主要在黄土沉积后成岩过程中由生物作用形成，呈管状或不规则状，数量少，主要是黄土中次生的根洞、虫孔、鼠穴、节理【4】和裂隙以及溶蚀孔洞。
2黄土隧道地质灾害的主要类型
黄土隧道工程地质灾害的两个基本类型是自然营力导致的灾害和人为作用导致的灾害。自然致灾主要是黄土的工程特性和地质环境引起；人为致灾主要是施工方法和支护衬砌导致的。
2.1塌方
由于黄土是垂直节理【4】发育的，彼此在水平方向的连接力较弱。在干燥时，黄土的强度较高，衬砌受力较小；遇水后黄土强度随之降低，这时极易引起衬砌的受力不均匀，并且由于隧道表层黄土厚度分布多不均匀，从而在黄土梁去隧道易成偏心压力，成为偏压隧道，造成塌方等地质灾害。由于各种因素，神延铁路隧道发生过24次大塌方，小塌方不计其数【5】。
另外，黄土隧道坍落时从围岩开始变形，一般会经历弹性变形、塑形变形、松动、坍落等过程。在隧道开挖和支护时，由多种因素的影响，围岩整体的力学性质和稳定状态发生变化，隧道塌方也就随之而来。
2.2湿陷
研究表明粘粒含量及赋存状态是影响黄土湿陷性的主要因素，在一定压力作用下黄土受水浸湿后模量降低，由此导致明显附加沉降，隧道覆盖层产生湿陷引起土体局部不稳、应力集中。
离石黄土一般不具湿陷性，原因主要是离石黄土湿度较大，含水量较高；粘粒含量增多，因此黄土隧道湿陷性的危害集中在浅埋地段和洞口段。已有工程表明马兰黄土具轻微自重湿陷，湿陷深度仅在数米之内，故除了洞口段和特浅埋地段外，黄土隧道可不考虑湿陷性。如神延线的二郎山隧道最浅处只有4m，两侧均是黄土梁，构成集水区，湿陷后形成陷室、盲沟，若不采取措施，长期作用会切穿“浅层”，最后导致塌方冒顶。
3黄土隧道工程地质灾害的防治措施
3.1加强防排水工作
黄土隧道在施工过程中水的危害是极大的。隧道塌方、表覆层滑塌等地质灾害的发生均不同程度地受到水的作用。由此可见，黄土隧道防治的首要对象就是水。
隧道开挖后，加强洞内防排水工作，如果水量较大可在初期支护背后布设软式透水管【6】将水集中排出，避免围岩受水浸泡，而使变形加剧。隧道洞内，顺坡排水时，采用仰拱超前的方法，同时完成洞内排水沟，形成排水系统；逆坡排水时，下部开挖设集水井，疏通周围汇水通道，用水泵排出洞外。隧道出现大面积淋水或者成股状水流涌出时，采用引流管，直接引入集水井。洞顶覆盖层的渗水是洞内集水的主要途径，可适当改变表层地貌形状，以利于雨水的疏散；夯填陷穴等天然集水坑，疏导地表水，减小其渗流量。
3.2及时合理的衬砌
黄土隧道衬砌支护尤显重要，这是由黄土自身的特殊性所决定的。
黄土隧道开挖后，围岩几乎不经历弹性阶段而直接进入塑形阶段，围岩力学指标随塑性区的形成和发展而不断降低；另一方面黄土隧道侧压力较大且遇水增长，因此喷锚支护应及时合理阻止塑性区的进一步扩大，即允许有一定的塑形变形。衬砌时尽量避免使用型钢钢架等刚度大的支护体系，而使用钢筋格栅、添加钢纤维或使用改性混凝土等柔性较大的支护结构体系，以避免过分地约束变形发展，造成围岩稳定的假象。
对松软或含水量较高的地层地段，可设置超前锚杆、小导管、灌注浆【6】等方法预加固围岩。利用小导管注浆形成超前支护，作为隧道穿越软弱地层的一种辅助工法，已有不少成功实例。而将小导管注浆法用于穿越塌体可以说是一种带有尝试性的先例。应该说，两者的基本思路是一致的----都是通过小导管注浆加固地层，形成伞状的承载拱，保护隧道的掘进。值得注意的是，一般情况下塌体比未扰动的软弱地层松动过程度大，施工的风险性也大，所以施工人员需要特别谨慎，作业时需要特别认真。
4结语
黄土是第四纪干旱半干旱特定地区形成的具有特定物质组成和微观结构的特殊土，其强度偏低，承载力低，部分还具有湿陷性。塌方与湿陷作为黄土隧道最常见的地质灾害，受到围岩类别，隧道埋深，地质环境、施工方法、衬砌等综合因素的影响。总之，黄土隧道对水异常敏感，围岩含水量增高后其强度显著降低，湿陷现象表现突出，此外集中降雨还可以形成洪流、冲刷地表，带走大量黄土，改变盖层地形地貌，形成冲沟、塌穴等积水坑洞，引起渗水塌方、河谷下切，从而威胁洞身安全。因此必须采取有效措施防治黄土隧道工程中的地质灾害。
参考文献
【1】关文章.湿陷性黄土的工程性能新篇【M】.西安：西安交通大学出版社。1992
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【4】王景明等.黄土构造节理的理论及其应用【M】.北京：中国水利水电出版社。1996
【关键词】矿山；地质灾害；预测预报；治理措施
引言
矿产资源的开采和利用，给人类带来巨大经济效益作用的同时，也给人类带来了一系列地质灾害。矿山地质灾害预测治理可以极大地降低灾害发生的可能性，促进区域生态环境保护和社会经济可持续发展。根据不同的矿产类型和开采方式，以及可能造成的地质灾害类型，制定相应的防治方案，尽可能的降低矿山地质因遭受破坏而带来的危害。
1矿山地质灾害预测预报方法
1.1常规地质法
根据现已开挖段的地质情况结合对隧道地表进行地质补充调查、地质勘察报告，对可能存在的地质情况进行地质素描。地质素描的内容包括：
（1）岩性：隧道顶、底板围岩的种类、性质、产状与特点，围岩固结情况、风化及变质软硬程度。
（2）地质构造：各种地质构造的类型、性质、产状、规模，以及对岩体的破坏程度；断层分布、走向、倾角、风化破碎程度；节理裂隙方向及间距，充填物及性质；岩溶展布的空间关系等。
（3）水文地质：洞内重要泉眼、暗河，主要出水点、涌水、突泥地点，观测其流量、水压、颜色变化、夹杂物等情况。必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系。
1.2直流电法
矿井直流电法以岩石的电性差异为基础，在全空间条件下建场，使用全空间电场理论，处理和解释有关矿井水文地质问题。超前探测是研究掘进工作面前方地层电性变化规律，预测掘进面前方含、导水构造的分布和发育情况的一种井下电法探测新技术。图1为直流电法超前探测示意图。
1.3TSP超前物探方法
TSP203系统是利用在隧道围岩以排列方式激发弹性波，弹性波在向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面，即地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等，会产生弹性波的反射现象，这种反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收下来，输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理，实现拾取掌子面前方岩体中的反射波信息，TSP203超前地质预报系统原理与布设如图2所示。
2矿山地质灾害的治理措施
2.1崩塌的防治措施
（1）排水：在有水活动的地段，布置排水构筑物，以进行拦截与疏导。包括排出边坡地下水和防止地表水进入。
（2）刷坡、削坡：在危石孤石突出的山嘴以及坡体风化破碎的地段，采用刷坡技术放缓边坡。
（3）锚固：1）遮挡，即遮挡斜坡上部的崩塌物，通常采用修建明硐、棚硐等工程进行，在铁路工程中较为常用，这种措施常用于中、小型崩塌或人工边坡崩塌的防治中；2）拦截，对于仅在雨后才有坠石、剥落和小型崩塌的地段，可在坡脚或半坡上设置拦截构筑物；3）支挡，在岩石突出或不稳定的大孤石下面修建支柱、支挡墙或用废钢轨支撑；4）打桩，固定边坡；5）护墙、护坡。在易风化剥落的边坡地段，修建护墙，对缓坡进行水泥护坡等。
（4）镶补沟缝：对坡体中的裂隙、缝、空洞，可用片石填补空洞，水泥沙浆沟缝等以防止裂隙、缝、洞的进一步发展。
2.2滑坡的防治措施
治理滑坡应该坚持以防为主、综合治理、及时处理的原则。结合边坡失稳的因素和滑坡形成的内外部条件，治理滑坡可以从以下两个大的方面着手：
（1）消除和减轻地表水和地下水的危害。滑坡的发生常和水的作用有密切的关系，很多时候水是引起滑坡的主要因素，因此，消除和减轻水对边坡的危害尤其重要。通过降低孔隙水压力和动水压力，防止岩土体的软化及溶蚀分解，以达到消除或减小水的冲刷和浪击的作用。
常用措施有：1）防止地表水进入滑坡区，可在滑坡边界修截水沟；在滑坡区内，可在坡面修筑排水沟。在覆盖层上可用浆砌片石或人造植被铺盖，防止地表水下渗。2）对于岩质边坡可用喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土。我们可以根据边坡的地质结构特征和水文地质条件来选择排除地下水的措施。
常用的方法有：1）水平钻孔疏干；2）竖井抽水；3）垂直孔排水；4）隧洞疏干；5）支撑盲沟。
（2）改善边坡岩土体的力学强度。通过一定的工程技术措施，改善边坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力，减小滑动力。
常用的措施有：1）削坡减载。用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性。削坡设计应尽量削减不稳定岩土体的高度，而阻滑部分岩土体不应削减。但这种方法并不总是最经济，我们要在开工之前做经济可行性分析。2）边坡人工加固。
常用的方法有：1）修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体；2）钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑支撑工程；3）预应力锚杆或锚索，适用于加固有裂隙或软弱结构面的岩质边坡；4）固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度；5）SNS边坡柔性防护技术等。
2.3泥石流的防治措施
（1）泥石流灾害的防治主要应从两方面着手：一是消除或固化泥石流物源；二是消除泥石流的激发条件――水源条件。
（2）新建矿山要事先设计出废渣弃土的安全存放地带，修建规范的尾矿泥（砂）库，杜绝泥石流物源的乱堆滥放。
（3）疏浚矿区排水系统，使暴雨洪流避开废渣弃土地段；洪水非经过泥石流物源地段不可时，应修筑排洪明渠，设计流量应能承受百年一遇的洪流，并同时做好护坡控制水土流失。
（4）已有废渣弃土的生产矿山，应采取相应的工程措施：将杂乱分布在坡岗上的泥石流物源，填入沟谷中，造田复垦；在有大量泥石流物源的沟谷下端，修筑拦砂坝。
3结语
应运用合理的采矿方法把矿产资源开发利用与环境保护结合起来，运用矿山灾害学安全减灾原理和环境科学相结合的理论为指导，充分利用岩土工程、采矿工程新理论、新技术、新方法，减少地质灾害的发生，实现矿山的可持续发现，为我国经济的发展作出贡献。
参考文献：
【关键词】地下空间；环境岩土工程问题：地质灾害：优势面
引言
在现代化的环境建设中，城市的竖向发展显得尤为重要，城镇化、现代化的建造中，地下的工程发展十分迅速，这就不乏产生了安全隐患的问题那就是城市环境岩土工程问题，而且还会发展的愈演愈烈，虽然城市地下空间的发展给我们带来很多的方便优势，但是不断发展的岩土问题给我们人类的生存和物质文明带来层层的影响和伤害。因此，在地下空间开展的过程中就要进行技术性的分析和精湛的决策。
121世纪是地下空间开发的世纪
1.1地下空间利用的重要性
随着国民经济的不断发展，城市的已规划面积已经达到很高的比例，而我国人口基数大，这样人均使用面积就小了，要使人们过上幸福舒适的环境，所以合理开发城市空间是城市化发展的大趋势，因而城市的竖向开发就显得尤为的重要。经济的飞速发展也就成为了隧道工程活动进入最高点的助推剂，这也是在2004年国际隧道协会的前主席Hack所预计的。
在我国近几年来，各大城市也纷纷开始了惊醒了多层次的交通网系统建设，主要是以轻轨、地铁为主。而我国的开发空间不仅仅只向地下发展，也向上发展，那就是高层建筑深地基，还有地下资源的开采，铁路地铁的修建，西部水电工程的完善，国防军工业这些建设等等，而我们的国家也随着这样的改变而逐步变得强大。
1.2地下工程引起的环境岩土工程问题
1.2.1地下工程引起的主要环境岩土工程问题
（1）软土地下工程施工变形，引起地面沉降、地面塌陷：浅埋隧道塌方引起房屋道路开裂：管线破坏引起次生灾害。
（2）钦土盾构法地下工程施工：盾构顶底层的破坏突水涌水，引起地面沉降、塌陷；盾构隧道使土体上隆或挤入盾尾内，引起土空隙水压变化和地层固结变异。
（3）砂土液化、渗透变形、粘土触变塑流。
（4）地下水问题：地下排水引起大面积水位下降、地面沉降、地裂、积水。
（5）有害气体，例如沼气。
1.2.2环境岩土工程问题演化为地质灾害问题
地质灾害问题是在环境岩土工程中常常发生的，这是由于对环境岩土工程缺乏了解，缺乏知识研究，所以不同深度下的开发都应该注意其可能会发生的灾害，并作出总结，反复的推敲认证研究。在地下工程的开发中，往往会导致岩体隧道和土体隧道两种灾害问题，而岩体隧道灾害会导致水害地卖弄不均变形、水环境恶化、围岩变形失稳塌方或其他的灾害等等；土体隧道灾害会导致地面变形和塌陷、渗透变形、沙土液化等等，这些都应该引起大家注意，并根据实际情况进行总结。
1.3地下工程研究思路
1.3.1四个基本影响因素
（1）有结构缺陷（2）流变特性（3）地应力作用（4）地下水作用
1.3.2优势面分析观点学术思路
（1）研究目标和重点：研究目标宏观地质安全、整体稳定性、局部稳定性和突水分析。重点是：关键在于找优势面、优势层（结构性研究）；核心在于抓软岩、软土（物力性研究）；决定因素在于水对稳定性的影响。
（2）背景研究是基础：区域结构与场地结构研究。
（3）建立围岩失稳地质概化模型（f尤势分离体）和围岩突水涌水模式（富水优势断裂）：优势面和优势分离体是模式化、模型化、量化评价和数值分析的基础。
2地下工程优势面和优势层判定
2.1地下工程优势面判定
优势面判定地质法：硐室的优势面有数量优势面和地质优势面两类。数量优势面包括节理裂隙带、风化破碎带、断层破碎带、缓倾角断裂等；地质优势面包括活动性断层、软弱夹层、层间破碎带等。
2.2优势层的确定
2.2.1优势层是优势面观点在边坡、桥梁和地下工程工程地质研究中的扩展。
2.2.2优势层的确定可用层组结构和优势持力层量化分析法。层组划分重点研究优势层，如在硬土层中寻找优势持力层；在软土层和液化层中寻找优势敏感层。
2.2.3用地质法、岩土分析法、优势指标法等量化可找出优势层。
3.1围岩稳定性评价方法
稳定性分为宏观地质安全，整体失稳和局部失稳三类。围岩稳定性评价方法主要有：地质分析法、围岩稳定性分类（分级）评价法、计算法（理论模型）评价。
3.1.1地质分析方法
（1）松弛质块体稳定性分析：基础主要是结构面组合的几何解析，是一种几何力学方法。（2）地质分析法围岩稳定性评价：有优势分离体，是成硐条件不好，发生塌滑或塌落和产生超挖现象的重要因素。
3.1.2围岩稳定性分类（分级）评价法
（1）国外岩体质量分级法。（2）中国工程岩体基本质量BQ分级，确定BQ需要两个指标：岩体单轴饱和抗压强度(Rc)和岩体完整性指数(Kv)。（3）毫值法分级与风险分析分级
4支护设计方法和施工方案
确保地下工程设计成功的方法就要依据天时地利人和的原则进行勘测研究、设计、施工和支护治理的工作。
41支护设计方法
主要是有工程地质类比法、弹塑性理论数值分析法（荷载结构模型――松散地压理论）和新奥法（喷锚支护法）以及现场监控反馈法。
现今，围岩稳定性分类法、新奥法和数值分析方法是最常用的评价和结构设计法。
4.2施工法主要施工法：矿山法、新奥法、浅埋暗挖法、盾构法。辅助工法：冻结法、管棚支护法、注浆加固法。地下结构施工和地质灾害常相伴共生，支护和治理很重要。
43支护和治理
43.1人地谐调观点
（2）计对性治理（2）地质工程的治理观点（3）生态化(色设计、美化设计)治理。
43.2地下工程支护和防水的人地调谐设计
（1）注意超前预报（2）主要的超前预报方法有：超前导坑法、工程地质素描法、超前水平钻探法、台车钻速测试法、超前综合物探法。
5结语
为了我国经济的快速发展，在施工过程中要抱有严格精益求精的态度，那么对待地下工程要遵循在勘测、设计、施工管理以及管理规章制度上的严格性。对于地下工程的多元复杂性，在面对问题的时候要具有精密的决策，将理论和实践相结合，从理论出发，用以往的经验技艺保驾护航，要在实际的环境下对监测和地质研究要进行强化施工，至于反馈的设计就要用到综合集成模型，这就是为保证我们的工程能够保质保量的完成。这样完美的城市规划空间发展，四通八达的交通就指日可待。
参考文献
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[4]李晓昭．地下工程优势面控稳控水机制及其数值分析[D]．南京：南京大学博士后研究工作报告，1998
[6]王思敬，黄鼎成．中国工程地质世纪成就[M]．北京：
地质出版社，1994
1隧道工程弃渣引起土地占用、植被破坏、生物量损失等
隧道排水引起水资源漏失、洞顶地表水干涸、洞顶植被影响、地下水下降，影响顶部生活、生产用水，影响洞口下游河流水质；施工期爆破影响洞顶上部建筑物及珍稀野生动物；穿越岩层的放射性力学异常会引发滑坡、泥石流、塌方等地质灾害，进而破坏生态环境；隧洞洞口结构、形式要与周边景观协调；洞内施工噪声与扬尘污染，影响人员健康；长大隧道排风排污影响环境；隧道施工机械如空压机、喷浆机、隧道台车维修油污乱排造成局部环境污染。
2铺架机、架桥机、整道车、发电机、机车头、平板车等设备
检修废弃物排放污染地表环境；桥梁运输机车噪声、振动影响线路两侧集中居民区及特殊敏感建筑物；铺轨对上游钢轨产品的质量要求影响总染物总量排放；站场车辆洗刷污水、金属屑、废油绝缘泡沫塑料、废油纱等污染物的排放影响生态环境；危险品储存、搬运过程的环境风险。
3临时工程使用周期往往超过2年
取弃土（碴）场、施工便道、便桥、铺轨基地、梁场、搅拌站、施工驻地、钢筋加工厂、预制构件厂、大型道碴场等大临工程的占地，往往给当地环境带来较大的影响，主要表现为占用土地，破坏和改变农田、林地、草地等的土地利用类型，带来生产量损失、农业生产损失，局部水土流失；施工驻地污水、垃圾、废油等污染物随意排放，影响当地环境；特殊地段动物生境遭到破坏；周围景观环境受到影响。
4施工过程中劳务人员数量大
大型工程上万，小型工程上千，对环境的影响表现为大量生活垃圾、厕所集便排污、食堂油污乱排影响当地环境；若干不合理的活动如乱砍乱伐、随意焚烧建筑垃圾、突发性火灾等都对大气环境及生态环境造成了影响。
5夏季雨水临时排放方式改变
影响原有水文环境；夏季是施工高峰期，施工耗电、耗油量大，依清洁生产概念，影响能源企业节能减排，间接影响了地方污染物总体排放量。
二、应采取的主要环境保护措施
1成立环境管理机构、制定管理办法、建立环境风险事故应急预案
必要时采取集中生产措施，减少影响面；保证污染治理和环境保护所需的设备、检测手段和工程设施的投资。
2路基施工土方平衡，减少土方外借
保证附属工程中的天沟、排水沟、缓流井施工质量，指定位置排水，满足设计要求；提高护坡工程施工质量，优先采用植树绿化、植草等植物措施并提高成活率；大型机械设备配备专门废油集油设施，集中处理。
3各类型桩基施工泥浆集中外运
桥面施工设置临时桥面径流导排系统，设置事故池，接纳桥面污染物；设置饮用水源地和限速警示标志，对特殊车辆登记监控。施工过程中设置警示标牌和临时防撞栏，避免事故影响水源；大型机械设备要配备专门集油设备，集中处理。
4隧道工程采用防治地下水大量流失的封堵措施
洞口景观设计与周边环境相协调；弃渣有效利用或定点处置，并采取有效的水土保持措施；方案中细化隧道防护工程中的排水沟、仰坡防护、洞顶水资源补偿与恢复专项工程，提前预防滑坡、塌方等地质灾害。
5大临及正式工程重点
突出水土流失工点的防治措施和方案，主要取、弃土场选址合理，提出大型施工临时设施的选址原则和水土保持要求。大临工程使用期间硬化率和绿化率要满足当地要求。大临用地结束后采取复耕等植被恢复措施。重点考虑提高支挡工程、土地整治工程、路基排水工程、防风固沙工程、防泥石流工程、绿化工程等施工技术标准。
6噪声防治措施
主要是在施工过程中提出敏感点建筑隔声变更设计、拆迁建议，必要时调整施工场点、施工作业时间、施工机械布局，采用低噪声设备替代高噪声设备，设置简易式隔声屏障。施工使用村庄道路，要在敏感路段采用限制车速，禁止鸣笛等措施。
7搅拌站必须设置
除尘设备、便道必须及时洒水、禁止随意焚烧建筑垃圾、使用新型节能设备，降低燃料油、电、煤、燃料气和水的能耗，减少使用扰动地表的大型设施。
三、结语
关键词：地铁施工；技术问题；安全管理；风险预警技术；研究分析
1概述
为了能够提高国家的基础建设迅猛发展，提高国家在国际上的建设发展速度，我们国家大力开展了基础建设项目，开展较多的工程就是铁路（地铁）隧道工程，具有非常重要的意义。而交通现在对人们来说具有非常重要的价值，能够促进我们国家与其他国家的沟通交流，也能够促进我们国家自己能够进行城市之间的共同发展，提高了人们出行的效率，具有非常重要的建设意义，但是地铁隧道在建设的过程中，风险管理体系问题、安全管理问题、风险预警技术等等问题不断地出现，严重降低了建设的质量。
2地铁隧道施工安全管理存在的问题
地铁隧道施工工程建设是一项极高风险的建设工程，建立安全管理制度和风险预警措施，对拟建和在建的地铁隧道施工过程项目进行风险评定，进而进行风险控制十分必要。目前，国内地铁隧道施工安全管理和风险预警控制还存在一些问题，主要有以下几方面。
2.1缺乏规范的安全风险管理体系
目前，地铁隧道施工的安全风险管理体系还未形成国家统一标准，更没有强制执行的相关规范，施工组织单位有各自的一套管理体系，但风险管理内容的编写制订，安全风险评估的规范，安全风险源的辨识，风险管理的责任和义务等都存在着较大差异。虽然施工风险控制大多执行指导的《地铁及地下工程建设风险管理指南》，却未对现有安全风险管理体系进一步总结和提升，也未为对某些施工项目薄弱环节进行完善对应的风险管理体系建立。
2.2地质灾害危险性与人为安全意识淡薄
在地铁隧道的挖掘过程中，常常受到潜在的地质灾害和水文等条件的制约，造成地铁隧道施工难度大，施工环境复杂多变。比如说，地面沉降与塌陷，流砂、管涌、滑坡与溶洞的突水突泥等。若施工人员对地质灾害危险性认识不足，或是安全意识淡薄，就会在施工过程中，造成经济损失或是人员伤亡，进而影响地铁隧道施工工程的安全进展和施工质量。
2.3施工技术的使用管理问题
庞大的地铁隧道工程需要多工种协同工作，多施工技术穿行。在多个施工单位同时施工或不同专业交叉施工时，应共同拟定现场的安全技术管理办法，做好协调，共同执行。针对新技术、新工艺、新设备、新材料在施工中的运用时，应当制定对应的安全技术措施和使用方法。但在目前的地铁隧道施工方面，多数施工单位施工技术管理仍然实行传统的管理模式，就是对控制施工参数和管理技术文件两方面分开管理，在一定程度上导致地铁隧道工程施工技术管理不能较好地满足施工现状要求，新的施工技术又不能有效地发挥其技术职能。
3风险预警的应用
安全风险预警技术是一种预防事故、提高安全管理的效率和水平的有效手段。对安全风险预警技术的研究是实现地铁隧道施工工程安全管理的迫切要求。
3.1建立完善的安全管理体系
根据施工前的环境勘探，施工控制的重点及难点，和预设的风险分类等级编制专项施工方案和对应的安全管理制度。以危险源辨识和风险评估为基础，以风险预警预控为核心，以不安全行为管控为重点，制定建立安全风险预警防控管理体系，明确地铁隧道施工安全风险预控管理总体目标，对施工过程中的危险源进行全面、系统的辨识和风险评估，对所对应的风险进行预警并采取措施加以控制。从基础安全性评价工作开始，夯实施工安全物质基础、强化组织安全管控、从防止人身事故和人员责任事故全方位入手，逐步推行地铁隧道工程的安全管理体系建设。
3.2施工阶段地质灾害安全管理对策
施工过程中，应执行“预防为主，安全教育为辅，避让与治理相结合，全面规划，突出重点”的施工原则。在前期设计阶段，应制定详细的防治对策和安全施工方案，可采用遥感图像地质解译、地质调绘、钻探等技术手段，对易发生地质灾害区域要提高勘察精度、加密勘察和重点灾害区域说明，合理确定支护措施和参数，制定特殊不良地质风险预案和安全可靠的施工方法等，并科学地、实事求是地制定施工周期，杜绝因忽视地质灾害危险而造成工程延期。施工时应严格执行作业程序，加强安全管理，落实安全措施，规范人员安全。须要提高人员的技术水平，增强人员的安全意识，使得人员能够熟练的掌握施工过程中的安全知识，提高对自己的保护能力。只有加强人们对于安全的了解，才能提高对安全风险应对的能力，施工建设行业还需要完善安全机制，才能够提高人员对突发事件的处理能力，只有提高人员对于工作环境风险的认识，才能彻底的消除人员的侥幸心理，才能提高他们的安全意识，保障人员的生命安全，施工质量和工期的顺利进行。
3.3优化施工技术管理模式
针对施工技术与管理制度脱节问题，应当抓住问题的本质，采取相应的措施，优化施工技术管理模式。一要培养专业人才，加强安全管理。新的施工技术流程必然有相应的安全管理，使人员熟悉技术流程，学习其安全细则，尽快促进施工技术工作开展。二要加强技术管理水平。提升施工技术安全水平的运用是重要职责，施工单位应定期组织全体人员培训学习新技术，新管理办法；鼓励人员创新施工工序、技术革新，探索推广新技术与管理制度的契合点，提升施工水平。
4结束语
其实地铁隧道工程施工风险并不可怕，只要充分重视它，了解它，控制它，消除它，断绝其隐患事故的诱因，加强过程管控，就能最大限度地规避风险，确保地铁隧道施工安全。随着我们国家经济建设的大力开展，交通运输行业在我们国家经济发展的过程中占据着非常重要的作用，为了能够提高工程的质量，我们必须提高施工的技术，加强工程安全管理系统的建设，积极地应用预警技术，解决存在的一些安全问题，才能够在保障工作人员安全的条件下，提高地铁隧道工程实施的质量。
作者:程振宏单位:中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司
参考文献
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[2]郭相参.深埋高地应力隧道卸压支护技术研究[D].西安科技大学，2013.
【关键词】施工技术地质灾害隧道浅埋段
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
1前言
近几年来，随着高速公路施工技术水平的不断提高，高速公路网越来越密布，许多地形地质条件较差的崇山峻岭也通过桥梁和隧道的连接修建起了高速公路，与此同时，也引发了不少的地质灾害，造成安全事故的不断发生，因此，在高速公路施工中，地质灾害的预报和防治成为了重中之重，特别是高速公路浅埋段隧道的地质灾害分析和防治成为了目前高速公路施工技术人员和有关专家探讨的热点问题，所以，探究隧道浅埋段地质灾害以及防治施工技术具有实际意义。
2工程概况
某隧道浅埋段（右线为YK40+100~YK40+550，左线为ZK40+100~ZK40+550），该段长为450m，埋深大约为20m，整个浅埋段都穿越了沥碧峡背斜轴部，因此严重受到地质情况影响；隧道轴线和地表河流不足100m,一些支流和隧道轴线交叉，这段围岩主要是白云质灰岩、灰岩，岩溶较发育，而岩溶管道和岩石裂隙产生了出大量地下水通道，其地质示意图如下：
图1地质示意图
3隧道浅埋段地质灾害分析
3.1该段地质灾害特征
事实上隧道浅埋段发生的地质灾害和本地地质有极大关联，本文所研究隧道地质主要是岩溶，在这种特殊地质环境下隧道地质灾害不但体现出岩溶隧道与浅埋隧道地质灾害，同时还具备极强突发性、灾害演变速度快及灾害影响范围大等特征。
1）突发性强；因为突泥及溶洞涌水灾害大都发生在开挖到支护之前，此时支护结构还在施工中，突发灾害必然危害到隧道结构与施工安全。
2）影响范围较大；灾害不但会破坏洞内，还会随之出现沉陷、水田失水及房屋开裂等各种现象，具备极大危害性。
3)演变速度较快；因处于浅埋段，上层覆盖的岩层较薄，隧道中发生小塌方都极可能快速演变，成为灾害性大的冒顶塌方，演变成严重地质灾害事故。
3.2致灾机理
在开挖隧道之前，底层中岩体在较为复杂原始应力中处于平衡状态，一旦开挖后该平衡必然被破坏，就回重新分布应力，导致围岩发生变形。一旦变形发展为岩体所能够承受的最大极限，必然破坏岩体，因此要分析浅埋段地质灾害就必须要分析其应力。
3.2.1极端围岩应力的模型
在确定浅埋段围岩压力主要有几种计算模型：
1）全自重模型；洞室上作用竖向的荷载主要是覆盖全部自重所引起，因此计算公式为：
（1）
式子中的q为竖向荷载，单位KN/m2；r为围岩重度，单位KN/m3；H为隧道埋深，单位为m；q0为地面荷载，单位KN/m2。
在浅埋隧道中大都使用全自重模型，普遍认为H
2）松动模型
学者太沙基研究发现松动区范围不但和岩体层系具有关系，还和岩体强度有关，因此依据研究各种数据，提出了岩石不同对开挖松动引发出来的松动区范围，具体如下表所以：
表1太沙基对岩石分类表
当岩体具备了水平层系时，其松动高度可以近似和0.5B相等，如图2所示，
图2松动模型
3.3致灾因素
岩溶隧道中建设难度较大的就是浅埋岩溶隧道，不但具有浅埋隧道与岩溶隧道地质灾害特征，还结合地质情况变得更为复杂。该案例工程就具备较为复杂地质情况，不管是水文地质情况还是灾害发生统计分析，在同类隧道浅埋段都具有较强代表性。该工程施工中发生过几次地质灾害，分析发现主要致灾因素主要为如下几个方面：
1）溶洞；在发生的几次地质灾害中溶洞是一个主要方面。在YK40+532处出现涌水主要根源就是隧道施工中穿透了侧壁溶洞，破坏了原有岩溶的水通道，将地下水承受状态改变了，导致隧道的用水量急剧增加，降低了地表水位而发生沉陷。
2）水；在隧道地质灾害中水多诱发灾害成为了一个主要因素，更是影响隧道稳定性之重要因素。一般而言该处的水主要是地下水，因隧道的顶部所覆盖岩层比较厚，因此岩石的渗透性比较差，或者因隔水层原因都可能造成地表水稳定性差。对于浅埋段的隧道而言，地下水与地表水在隧道灰岩透水性好、埋深浅等都会影响到隧道，相比之下地表水影响隧道尤为严重。
3）地质构造；地质构造按照生产时间上划分成原生构造和次生构造，地质学研究主要是针对次生构造，而从岩石的有无变形以及变形方式都是用来判断原生构造。地质构造中出现断层、构造性节理、及裂隙等都能够诱发地质灾害。该案例工程因为位于山峡的背斜轴部，因此地质构造影响比较严重，围岩的自吻能力比较差，诱发地质灾害出现。
4）工程因素；该因素主要包含设计与施工两个方面；设计上主要涉及到隧道断面形式、超前支护结构以及支护结构参数的选择等等，主要根源是地质勘测上不能够达到百分之百准确，因此设计存在偏差，导致施工和设计不相符合，一旦调整不及时就可能发生支护结构偏弱而失稳。
4地质灾害的防治技术
4.1地质灾害预报技术
发生地质灾害一方面是因为不良地质条件，而另一方面主要是缺乏了比较详细地质资料，造成支护参数发生偏差。相比之下发生偏差是导致地质灾害主要因素，因此就要采用一定技术避免灾害发生，目前使用较广的就是超前地质预报技术，有力补充了地质勘测资料不足点，有效降低了发生地质灾害的发生。本案例中就使用了TSP―203超前的地质预报系统，对浅埋段进行测试。开挖前通过预测与探测工作面的地质与水文情况，能够取得围岩的类别和断层带以及破碎带的性质、位置、规模等信息，并依据信息综合分析，做出判断及预报成果。本案例将位置设定在左线的ZK40+584，而接收位置设定在掌子面的ZK40+584处，对前方113m实施超前预报，设计了炮点24个，接收器一个，采样间隔62.5us，记录时间为451.125ms，总共采样7128个。对采集TSP数据通过TSPwin软件进行处理，最后获得到P波、SV波及SH波的时间深度偏移剖面、时间剖面及反射层提取物的参数等。
图3波速分布
图4深度偏移剖面示意图
4.2超前支护技术
浅埋段的自稳能力差，常常发生开挖面的围岩失稳，因此是施工中要采用锚杆、钢支撑及喷射混凝土层等各种初期支护，但是仅仅靠这种措施也还难以稳定围岩，所以还要在开挖之前就使用超前支护技术，这种技术有如下几种。
表2超前支护措施
本案例中选择管棚法，就是将钢管安插到钻好的孔中，沿着隧道开挖的轮廓外有规则的排列形成了钢管棚，在管内注浆，和型钢钢架共同组合成了预支护系统，用来支撑与加固稳定性较弱的围岩。为了确保开挖之后管棚钢管长度足够，纵向的两组管棚钢长度都超过了3.0m，当然如果要考虑到防塌和放水，其钻孔环向距应为30―50cm，如下图所示。
图5管棚形状
5结束语
总之，要确保公路质量必然要重视隧道浅埋段地质灾害，就要对该段所处环境、水文等进行分析，结合施工实况制定出合理施工技术，降低地质灾害的发生几率，确保整个公路工程施工进度和质量。
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