公路隧道冒頂處置措施的探討

韓登濤

摘 要：隨著公路建設(shè)規(guī)模的逐漸擴大，經(jīng)常會遇到公路隧道施工的情況，而隧道工程施工安全性以及質(zhì)量會直接決定整個工程項目的成敗，一旦施工過程中發(fā)生冒頂事故，必然會造成工期延誤，造成重大經(jīng)濟損失，嚴重時還有可能導(dǎo)致人員傷亡事故。本文結(jié)合某高速公路隧道施工過程中出現(xiàn)的冒頂事故進行實例分析，分析了出現(xiàn)冒頂事故的原因，同時提出了有針對性的處置措施，經(jīng)過驗證表明該方法是可行的。

關(guān)鍵詞：公路 隧道施工 冒頂事故 處置措施 監(jiān)控量測

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0055-02

在進行隧道施工時，如果遇到山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜且洞口淺埋段圍巖條件不好的情形，就容易發(fā)生冒頂事故。為確保隧道施工的安全性以及最終的工程質(zhì)量，一旦出現(xiàn)冒頂通常都需要花費較長時間處理，同時造價也很高[1]。隨著科技的發(fā)展，在隧道施工技術(shù)方面也取得了新進展，提出了很多新理念和新方法，在處理隧道冒頂事故時的措施也逐漸成熟[2-3]。本文以某高速公路隧道冒頂事故作為實例，詳細介紹了冒頂處置措施，以期對同行有所幫助。

1 工程概況

某高速公路隧道所處區(qū)域具有較大的地形起伏，總體地勢為南低北高，隧道需要穿過高聳的山脊。在設(shè)計本隧道時就明確為雙線隧道，整個隧道長度將近4000m，隧道長度非常長，因此，隧道所經(jīng)過的區(qū)域地質(zhì)條件比較復(fù)雜，比如：溶洞與節(jié)理裂隙都非常發(fā)育。本工程在施工時發(fā)生了冒頂事故，具體位置為右洞進口段，對應(yīng)的地質(zhì)條件為灰?guī)r溶蝕山間洼地，且面積較大，表層主要為粘土，包含有部分碎石，局部位置有基巖露出。發(fā)生冒頂事故周圍巖體主要是灰?guī)r，分布為較破碎至較完整，表層粘土厚度很薄，在坡度較陡的位置有基巖露出，經(jīng)過研究分析發(fā)現(xiàn)，如果是在自然狀態(tài)下，該部分的結(jié)構(gòu)還相對比較穩(wěn)定，然而在開挖隧道過程中形成了比較大的臨空面，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，最終出現(xiàn)冒頂事故。

2 冒頂具體原因分析

發(fā)生隧道冒頂事故的具體位置為右洞進口埋深大約39m的位置，冒頂開始掌子面里程是k29+906，施工到此部位時發(fā)生掌子面左側(cè)拱頂存在大溶洞，溶洞內(nèi)部填充物質(zhì)主要為粘土且具有較高的含水量。在開挖掌子面時形成了很大的臨空面，使得溶腔中落出很多填充物，充填體前緣樁號是k29+890，后緣樁號是k29+898。因為隧道內(nèi)部填入了大量物體，導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷，最終形成了漏斗形狀的坍坑，其中坍坑直徑大約是8m，深度大約是7m。

（1）地質(zhì)原因。發(fā)生冒頂事故區(qū)域的圍巖以灰?guī)r為主，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，各層之間結(jié)合度很差，并且?guī)r體大都破碎。由于隧道施工導(dǎo)致形成臨空面，通常情況下軟弱破碎圍巖出現(xiàn)洞內(nèi)收縮或者坍塌變形都是向臨空面發(fā)生，如果軟弱圍巖出現(xiàn)坍塌，就會直接導(dǎo)致臨空面受損。K29+906掌子面正好處于巖溶漏斗位置，漏斗正好與隧道交匯，在外界因素和填充物自身重力的作用下使得大量流塑狀填充物流出，該因素是造成本次冒頂事故關(guān)鍵原因。

（2）埋深原因。根據(jù)前期的調(diào)查分析表明，進口段溶溝、落水洞等都出現(xiàn)了強烈發(fā)育，部分位置還可以看到溶洞發(fā)育及下降泉初露，同時裂隙通過溶蝕也變得比較寬大。本部分隧道具有較淺的埋深，再加上地表風(fēng)化力的作用，地表水很容易下滲。溶洞中填充的黏土在施工振動、地表水下滲等因素的作用下大量涌出，最終引發(fā)洞內(nèi)坍塌以及地表塌陷。

3 處置措施探討

在隧道的施工中，雖然采取各種措施預(yù)防塌方冒頂，但由于地質(zhì)的種種原因，此類事件還是難以杜絕。當(dāng)隧道地質(zhì)條件突然變差出現(xiàn)塌方或冒頂時，我們將采取以下處置預(yù)案。

如果有人遇難，應(yīng)首先搶救遇難者。根據(jù)洞內(nèi)塌方或冒頂規(guī)模大小，判斷遇難者是否傷亡或被堵在洞內(nèi)，根據(jù)情況采取不同的辦法迅速搶救遇難人員。啟動塌方冒頂應(yīng)急程序，塌方、冒頂應(yīng)急預(yù)案啟動程序如圖1所示。

而針對工程部采取攝影、錄像等方式記錄塌方情況。同時，工區(qū)經(jīng)理部突發(fā)性事件防范應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組會同現(xiàn)場監(jiān)理、設(shè)計院共同會勘、分析，確定塌方的性質(zhì)、規(guī)模及其后果，并根據(jù)初步判斷結(jié)果按下列分級處理。

如為C級（小型坍方）：根據(jù)現(xiàn)場會勘結(jié)論及施工方案、措施，直接由工程隊組織實施。

如為B級（中型坍方）：工區(qū)經(jīng)理部急突發(fā)性事件防范應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組應(yīng)立即分析該塌方發(fā)展趨勢，制定施工方案、措施，并立即安排施工隊實施，應(yīng)急預(yù)案處于預(yù)警狀態(tài)。

如為A級（大型坍方）：應(yīng)立即啟動應(yīng)急預(yù)案，同時電話報總指，并在8h內(nèi)將洋細情況書面報總指和監(jiān)理單位，聯(lián)合現(xiàn)場辦公，評估事件的嚴重程度，分析發(fā)展趨勢.采取一切措施控制事態(tài)的進一步發(fā)展，盡最大可能減小事件對施工造成的影響和損失。

處理冒頂事故時采取由外至內(nèi)的原則，整個過程可以細分為3個階段。

（1）地表處理。在地表出現(xiàn)塌陷的位置圍起來，避免外人靠近引發(fā)二次事故。同時在地表沉降區(qū)域之外大約5m的位置設(shè)置截水溝，在塌腔上方安裝防水材料已達到遮蓋的目的，實現(xiàn)地表水的街排，避免遭到雨水的沖刷，引發(fā)二次坍塌。完成冒頂段二襯施工之后實施坍坑回填復(fù)耕處理。

（2）坍體后方初期支護處理。為確保坍塌過程不再超過已開挖方向繼續(xù)坍塌，在出現(xiàn)坍塌位置后方大約10m左右的范圍針對初期支護實施加固處理。只需要在初期支護鋼架兩邊增加設(shè)置鎖腳錨管，并且將其焊接在拱架上面，在圍巖中注入水泥漿液實現(xiàn)加固目的。

（3）塌腔處理。在處理塌腔時需要綜合注意下述3個問題：第一，清理坍方體時避免出現(xiàn)二次坍塌；第二，冒頂區(qū)域開挖防護；第三，繼續(xù)隧道后續(xù)施工過程中的安全。為避免出現(xiàn)二次坍塌，可以在坍方土體內(nèi)部插入小導(dǎo)管并注入水泥漿液，使其固結(jié)。對出現(xiàn)冒頂事故部位后段的初期支護鋼拱架進行加固，在上面安裝鎖腳錨管，每根鋼架上面安裝8根鎖腳錨管。向隧道拱頂120°范圍內(nèi)圍巖中插入小導(dǎo)管進行注漿加固處理。在能夠保障安全的前提條件下將坍方體分段清除。清理到冒頂部位時，在隧道拱頂120°范圍內(nèi)安裝直接為76mm超前長管棚，向前方巖體內(nèi)部注入水泥漿液，使得坍方體固結(jié)并能夠承擔(dān)一定的載荷。另外，將支護參數(shù)調(diào)整到最強并將型鋼鋼架做加密處理，同時擴挖基礎(chǔ)，制作堅硬的混凝土墊塊，以此構(gòu)建穩(wěn)健的大拱腳基座。利用鎖腳錨管替代鎖腳錨桿，同時注入漿液進行加固。為保障后續(xù)隧道施工的安全性，都應(yīng)該使用機械配合人工來清理洞內(nèi)土石方。

4 結(jié)語

在處置隧道冒頂事故時不應(yīng)該一成不變的，而應(yīng)該綜合考慮詳細具體來進行分析，首先找打引發(fā)冒頂事故的原因，然后采取有針對性的處置措施來解決問題。為了確保施工人員安全，在清理隧道內(nèi)部坍方土體前，必須等到冒頂情況區(qū)趨于穩(wěn)定之后才能夠進入洞內(nèi)進行操作，同時還必須針對坍方體以及初期支護做加固處理。采用本文提出的處置措施來處理冒頂事故時，初期支護不管是拱頂沉降還是水平收斂全部都達到了相關(guān)規(guī)范要求，且后續(xù)施工時并沒有再次出現(xiàn)冒頂問題，可見該方法的有效性和科學(xué)性，以后類似問題可參考本實例來處理。

參考文獻

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[3] 齊廣林，吳風(fēng)，周旺.公路隧道淺埋段塌方冒頂?shù)念A(yù)防與治理[J].森林工程，2009，25（5）：70-72.endprint