近年來，隨著我國交通基礎設施的蓬勃發展，隧道工程數量快速增長。截至2020年，我國公路、鐵路隧道已突破3.8萬座，總長度超過4.1萬公里。

隧道施工中，掌子面前方及洞身周邊的工程地質和水文地質情況關乎施工質量和安全。不良地質條件隧道施工極易引起坍方、突泥涌水等災害，不僅給隧道施工災害防控及治理帶來極大困難以及延誤工期，也會威脅到人身及設備安全，從而造成巨大的經濟損失。

北京交通大學土木建筑工程學院教授譚忠盛告訴記者，加強隧道建設時的災害預防及治理，可以有效防止災害發生，確保隧道施工安全和按時竣工，對于隧道建設意義重大。

不良地質條件是影響隧道施工的關鍵

無論是鐵路隧道還是公路隧道，其支護結構體系及施工方法是相同的，只是斷面形式有差別；地鐵隧道也和鐵路隧道、公路隧道相似。

對于運營的交通隧道，主要災害是火災，而且一旦發生，危害極大，這是由于隧道空間狹窄、逃生救援困難導致的。相較于其他地面建構筑物，隧道抵抗地震的能力更強，這是由于隧道和山體已形成一個整體，一旦發生地震，隧道同山體一起晃動，一般情況只有洞口、淺埋段及活動斷裂帶附近破壞較嚴重。

而對于在建的隧道工程，不良地質條件就成為影響施工的關鍵。由于山嶺隧道埋深大、地形地質復雜，勘察設計階段不可能將地質情況完全查清，不良地質條件會增加隧道施工災害發生的概率。事實上，即便再深入的地面地質調查及勘探工作，在隧道開挖后也會發現實際地質情況與勘查結果不盡相同，甚至會有很大差異。

斷層破碎帶及巖溶等是隧道施工中最常見的不良地質，特別是高壓富水斷層及大型充填溶腔，隧道施工時極易引發突泥突水災害，隧道穿越煤系地層等不良地質體時，極易誘發瓦斯爆炸災害，危及生命財產安全。

中鐵十六局集團承建的青海曼大公路祁連山2號公路隧道，是國內首條高瓦斯、高硫化氫、高海拔、高寒的”四高”隧道。瓦檢員會在施工前探明掌子面前方的瓦斯情況，根據檢測結果對瓦斯壓力及濃度較高的部位進行鉆孔卸壓，排放后再校驗，然后才可掘進開挖。

因地施策? 有效防控

不同的不良地質條件會產生不同的地質災害，須制定有針對性的防治措施。

突泥突水是隧道施工中較為普遍且嚴重的災害。對于隧道前方大型富水充填溶腔，可采用釋能降壓技術處理，通過主動釋放溶腔內高勢能填充物，消除突泥突水風險，實現低壓或無壓條件安全施工；對于高壓富水斷層破碎帶，通過上堵下排或分水降壓，減少隧道水壓，采用信息化注漿技術提高注漿效率及質量，實現安全施工。

巖爆是高地應力硬巖地層隧道施工中可能出現的一種地質災害。可采用圍巖微震監測進行預報，通過超前鉆孔釋放地應力、開挖面灑水降溫、加強支護和人員設備防護等措施，實現安全施工。

當隧道穿越高地應力軟弱圍巖時，常會引發大變形問題。盡管軟巖大變形不是突發性災害，不像突泥突水、巖爆等災害對人員及設備安全造成瞬間傷害，但由于地應力高、變形大，支護結構容易侵限、掉塊，甚至整體失穩，需要反復拆換，極大增加了工程造價。可通過優化隧道斷面、圍巖主動支護、地應力超前釋放、設置緩沖層、加強支護結構等措施，有效控制變形，做到支護結構不拆換或少拆換。據了解，除上述三種較為嚴重的地質災害外，還有高地溫、有毒有害氣體等，應采取加強通風、封堵引排等措施。

總而言之，做好地質調查，找準防治目標，優化防治方案，科學選擇施工方法，加強施工過程的管控，才能有效控制隧道施工災害形成的因素，減少隧道施工災害的發生頻率。

研發新技術? 提高預報準確性

受隧道長度、埋深等各方面因素影響，隧址處地質條件越來越復雜。要保證隧道施工順利進行，預防地質災害就成為關鍵。而超前地質預報正是預防地質災害的重要手段。通過超前地質預報，預測隧道前方的地質狀況，提早、及時地使用有效的開挖與支護方法及災害防控措施，避免發生人身及設備等安全事故。

超前地質預報有隧道地質調查、掌子面地質素描、超前鉆探及物探等多種方法，不同的地質預報方法具有不同的適用范圍及條件。隧道地質調查及掌子面地質素描一直是隧道施工超前地質預報應用最廣泛的方法，適用于各種地質條件下的隧道施工。

超前鉆探則是采用各種鉆機或三臂鑿巖臺車等設備，在掌子面進行超前鉆孔，配合地質調查相互驗證，準確探明前方地質情況，將風險提前暴露。尤其是富水斷層破碎帶、富水巖溶發育區、煤層瓦斯發育區、重大物探異常區等地質條件復雜地段，必須采用超前鉆探進行驗證。

物探屬于一種間接勘探方法，我們常用的紅外探測、TSP、TST、地質雷達等均屬于物探法，探測范圍比較大，預報速度快，在隧道施工中普遍采用。

目前，隧道施工中各種不良地質預測預報技術得到快速發展，預報的準確度日益提升。我國在激發極化法探測地下水、微震預測巖爆等物探領域取得了較為領先的技術成果，鉆探方面也研發出了千米級鉆機。對于復雜的地質情況，采用單一的預報手段往往很難取得滿意的結果，隧道施工一般都是綜合運用幾種預報手段，取長補短，相互補充和印證。因此，仍需要不斷開拓新領域，發展新技術，持續提高隧道施工不良地質預報的可靠性和準確性。