公路隧道施工塌方成因及處理措施探討

高 冬 / 重慶隧源建筑勞務(wù)有限公司

公路隧道施工塌方成因及處理措施探討

高 冬 / 重慶隧源建筑勞務(wù)有限公司

塌方事故的發(fā)生會帶來十分嚴重的后果，而且，塌方事故的治理難度非常大，一旦不切實根據(jù)事故發(fā)生的實際情況進行詳細分析并治理，很有可能會導(dǎo)致在整治過程中，繼續(xù)發(fā)生塌方，甚至還會引發(fā)更大隱患。在公路隧道施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，其原因有很多。據(jù)此，本文對公路隧道施工塌方的成因進行了詳細分析，并提出了一些有效的處理措施。

公路隧道；施工塌方；處理措施

一、公路隧道施工塌方的成因

（一）地質(zhì)因素

1.隧道穿過斷層和破碎帶時，一旦開挖，潛在的應(yīng)力就會釋放出來，承壓快、圍巖失穩(wěn)，則勢必會造成坍塌。

2.在通過堆積體時，因為結(jié)構(gòu)松散，顆粒之間無膠結(jié)，或者膠結(jié)太差，在開挖之后，勢必會引起坍塌。

3.在擠壓破碎帶，巖脈穿插帶、節(jié)理密集帶等碎裂結(jié)構(gòu)地層中，巖塊間互相擠壓鉗制，一經(jīng)開挖則失穩(wěn)，常見圍巖掉塊、塌落。在軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育的情況下，或泥質(zhì)填充物過多，均易產(chǎn)生較大的坍塌。

4.在擠壓破碎帶，巖脈穿插帶和節(jié)理密集帶等碎裂結(jié)構(gòu)地層中，巖塊之間相互擠壓限制，一旦開挖，就會失穩(wěn)，其中常見的主要有圍巖掉塊和塌落。在軟弱結(jié)構(gòu)面

5.薄弱巖體在構(gòu)造運動的作用下，形成的小褶曲、錯動發(fā)育地段，在施工過程中經(jīng)常發(fā)生塌方。

6.巖層軟硬相間或有軟弱夾層的巖體，在地下水的作用下，軟弱面的強度就會有所降低，從而就會導(dǎo)致滑塌。

7.地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用，會進一步加劇巖體的失穩(wěn)和塌落。

（二）施工方法和措施不當

1.施工方法的選擇不恰當，或者工序之間的間距安排的不合理。各工序之間的距離太遠，地層的暴露時間過久，導(dǎo)致圍巖松動和風化，從而發(fā)生塌方。

2.噴錨不夠及時，或者錨噴混凝土的質(zhì)量、厚度與相關(guān)要求不符。

3.采用鋼支撐時，支撐架設(shè)質(zhì)量不良好，支撐與圍巖貼合不嚴密，兩者之間的空隙填塞不密實，聯(lián)接不牢固，難以滿足圍巖壓力的強度要求。

4.抽換支撐操作不當，或支撐受力過大，沒有及時加固。

5.爆破作業(yè)不恰當，用藥量過多。

6.處理危石措施不合適，導(dǎo)致危石墜落，導(dǎo)致巖層坍塌。

（三）隧道塌方前的征兆

1.量測信息所反映的圍巖變形速度或數(shù)值超過允許值。

2.噴射混凝土產(chǎn)生縱橫向的裂紋或龜裂。

3.在坑頂或坑壁發(fā)現(xiàn)不斷掉下土塊、小石塊或構(gòu)件支撐間隙不斷漏出砂、石屑。

4.巖層的層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開。

5.坑道內(nèi)滲水、滴水突然加劇或變渾。

二、公路隧道施工塌方的處理措施

（一）公路隧道施工塌方的預(yù)防措施

1.防排水。

將注漿處理措施于施工之前或期間，盡量將開挖范圍外之水盡量堵在洞外。

2.短開挖。

控制住圍巖石質(zhì)較差地段的每循環(huán)開挖進尺，要緊貼掌子面每次立一榀工字鋼拱架和拱架，盡量保持拱頂與拱架間之間留有空隙。

3.強支護。

對于圍巖和地壓現(xiàn)狀，加大初期支護結(jié)構(gòu)的強度，并加大拱架的本身剛性強度和噴射砼的厚度，減小拱架間距。另外，可以采取模注砼盡早封閉的措施。

4.快襯砌。

如果有必要，應(yīng)同時進行二次襯砌與開挖工作面的工作，盡早把襯砌成環(huán)，一起與初期支護受力。

5.勤檢查。

可以派遣專人檢查和量測支護及圍巖等變形情況，若發(fā)現(xiàn)異常，則立即緊急處理好。還要將超前地質(zhì)預(yù)報做妥當，及時掌握好前方的地質(zhì)和水文條件動態(tài)。

6.合理方案。

制定并實施合理正確的施工方案，可最大限度地避免出現(xiàn)隧道塌方這類安全事故。

7.變更設(shè)計。

當隧道掘進施工期間，特別需要對圍巖變化情況隨時觀察，及時跟蹤觀察現(xiàn)場揭示的巖性和勘察、設(shè)計巖性差別等細節(jié)，做及時性的設(shè)計變更。

（二）公路隧道施工塌方的處理措施

1.對施工地段進行觀察與測量。

在公路隧道施工過程中，實時測量和觀察現(xiàn)場圍巖的變形程度、工程地質(zhì)變化，并及時預(yù)報圍巖的穩(wěn)定情況，在圍巖發(fā)生異常變形，或出現(xiàn)塌方預(yù)兆時，必須及時采取有效措施，加強襯砌支護。觀察和描述開挖工作面周圍的裂縫和支護情況，以便于進行圍巖的穩(wěn)定性判斷。而在開挖支護施工結(jié)束后，測量圍巖位移，并直接反應(yīng)隧道動態(tài)指標的變化，這些量測數(shù)據(jù)為圍巖安全穩(wěn)定的判定提供了有效依據(jù)。一般情況下，會選擇五點量測法測量圍巖位移，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，進一步確定測量頻率，并派專人操作，及時進行數(shù)據(jù)測量，確保其的可靠性和準確性，從而保證隧道施工安全和施工質(zhì)量。量測的頻率應(yīng)該按照每天的位移速度和量測斷面距開挖面距離加以確定，具體如表1所示。

表1 量測頻率表

2.后方加固處理。

（1）安設(shè)掛網(wǎng)噴射混凝土、錨桿和鋼拱架，以此加固，從而適應(yīng)變形明顯的狀況。

（2）采用徑向注漿加固措施，范圍是開挖輪廓線以外5m，采用梅花形布置的注漿控制，同時和開挖輪廓線保持垂直，開孔縱向間隔為1.5m，環(huán)向間隔為1m。使用普通水泥單液漿作為注漿材料。局部滲漏水比較嚴重的情況下，可以選擇使用水玻璃-水泥雙液漿，比較適用于變形并不顯著，但是存在滲水的情況。

3.塌方地段處理。

（1）當初期襯砌產(chǎn)生裂縫時，采取初期支護處理，選用Φ50mm×5mm規(guī)格小導(dǎo)管進行，采用梅花形排開小導(dǎo)管，且相互之間間距保持在100cm×100cm左右，布置后，及時對圍巖做注漿加固處理，避免洞室周圍巖塑性區(qū)延伸，其不僅能夠有效降低圍巖變形，且具有較好的效果，具體如圖1所示。

圖1 坍塌影響段上部處理

（2）采用打底梁作為支撐，以加固處理。在各個鋼拱腳底部的每側(cè)打入長度約為3.5m、向下約為45°的兩根注漿導(dǎo)管鎖腳加以固定，再用工字型鋼作臨時支架，用工字鋼、槽鋼作底梁。然后，設(shè)置水平橫向支架或支撐，促使其構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，工字鋼的縱向連接選用Φ25鋼筋，在環(huán)形設(shè)置時，保持間距在100mm左右，具體如圖2所示。

圖2 坍塌影響段下部處理

三、結(jié)語

綜上所述，公路隧道施工是一項十分巨大的工程，隧道施工路段的地質(zhì)比較復(fù)雜，只有全面做好隧道路段的地質(zhì)勘察工作，并在施工時，進行詳細檢測，且對數(shù)據(jù)進行詳細分析，一旦發(fā)生塌方，必須先確保施工人員的人身安全，再進行具體分析，根據(jù)塌方發(fā)生的具體原因，有針對性地制定處理方案。與此同時，還應(yīng)充分合理利用先進的技術(shù)手段，全面做好探測、預(yù)報和分析等工作，才能夠進一步確保隧道施工安全和施工質(zhì)量。

[1]劍張.公路隧道施工塌方成因及處理措施探討[J].2016,1(1).

[2]張永杰.公路隧道施工塌方成因及處理措施[J].科技資訊，2014,12(12).