公路工程隧道施工塌方治理技術(shù)應(yīng)用研究

李滿虎

（中鐵七局集團(tuán)武漢工程有限公司，湖北 武漢 430074）

1 公路工程隧道施工塌方的概況

隧道一般修建于山嶺中，主要用途是為了克服一些復(fù)雜地勢(shì)對(duì)道路運(yùn)輸?shù)挠绊憽Ｍㄟ^修建隧道可以有效提升行車的速度，對(duì)提升區(qū)域公路運(yùn)輸能力意義重大。但由于很多因素的影響，導(dǎo)致一些塌方事故的發(fā)生，可能是因?yàn)槭┕^(qū)域地質(zhì)環(huán)境的原因，也可能是隧道施工管理的原因。如果對(duì)一些容易引發(fā)隧道塌方事故的情況不及時(shí)處理，勢(shì)必會(huì)加大坍塌的范圍，最終導(dǎo)致更多的災(zāi)害發(fā)生。因此，在公路工程隧道施工的過程中，應(yīng)該采取有針對(duì)性的措施應(yīng)對(duì)塌方事故的發(fā)生，不僅要保障巖土體的穩(wěn)定，還應(yīng)該做好防護(hù)工作，重視隧道施工的管理，提升隧道施工的規(guī)范性，只有這樣才能提升隧道施工的水平，減少塌方事故的發(fā)生。

在公路工程隧道施工的過程中，可能出現(xiàn)塌方的情況。一般的隧道塌方分為空腔型塌方以及貫穿型塌方兩種。這兩種隧道塌方存在著很大不同，包括形成機(jī)理、發(fā)生部位、破壞規(guī)模、處置措施等。

1.1 空腔型塌方

隧道的空腔型塌方一般會(huì)出現(xiàn)在洞身內(nèi)，主要造成的原因可能是隧道內(nèi)圍巖的局部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，甚至?xí)霈F(xiàn)掉塊嚴(yán)重的現(xiàn)象。也可能是開挖過程不合理，或者支護(hù)的作用不能滿足標(biāo)準(zhǔn)等。

1.2 貫穿型塌方

貫穿型塌方一般會(huì)發(fā)生在隧道洞口處，原因可能是圍巖結(jié)構(gòu)不符合標(biāo)準(zhǔn)，或者是由于下雨以及地下水的影響從而導(dǎo)致膠結(jié)性結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，這就會(huì)造成開挖過程中圍巖的平衡被打破，從而造成較大規(guī)模塌方的出現(xiàn)。

2 公路工程隧道施工塌方的問題成因

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路工程也越來越受到人們的關(guān)注。由于在公路工程中存在著一些問題，會(huì)導(dǎo)致公路工程隧道施工塌方，從而對(duì)相關(guān)公路工程隧道施工的進(jìn)度產(chǎn)生影響，增加了施工單位的施工風(fēng)險(xiǎn)。其中公路工程隧道施工塌方的影響因素有很多，將從以下幾點(diǎn)進(jìn)行闡述。

2.1 地質(zhì)問題

在公路工程隧道施工的過程中，容易受地質(zhì)條件的影響，地質(zhì)條件的不可預(yù)見性以及多樣性，是引起公路工程隧道施工塌方的主要原因。

由于地質(zhì)環(huán)境具有復(fù)雜性以及可變性，會(huì)導(dǎo)致公路工程隧道施工過程容易引起塌方事故，特別是多數(shù)的公路工程隧道施工很難避免一些容易引發(fā)隧道施工塌方的地質(zhì)環(huán)境，比如斷層破碎帶、巖溶發(fā)育區(qū)、偏壓區(qū)域、膨脹圍巖區(qū)域、軟弱結(jié)構(gòu)面等復(fù)雜地段。施工的過程中遇到以上不良的地質(zhì)區(qū)域就會(huì)導(dǎo)致圍巖松散的情況發(fā)生，從而提升隧道施工塌方發(fā)生的概率。

2.2 施工問題

施工人員的施工方式以及經(jīng)驗(yàn)也是引起公路工程隧道塌方的主要原因之一。其中，包括對(duì)隧道施工的認(rèn)識(shí)不足、開挖的方式不當(dāng)、爆破的參數(shù)不合理等原因，這就會(huì)造成隧道的圍巖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而引起公路工程隧道施工的塌方情況。

同時(shí)，在進(jìn)行隧道施工時(shí)缺乏規(guī)范性與責(zé)任意識(shí)，會(huì)出現(xiàn)容易引發(fā)隧道塌方的錯(cuò)誤操作。因此，施工單位只有重視施工問題對(duì)隧道塌方的重要作用，才能有效避免公路工程隧道塌方的情況發(fā)生。

2.3 水文問題

由于受到暴雨以及地下水的侵蝕，導(dǎo)致相關(guān)隧道的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這就會(huì)提升公路工程隧道施工塌方的可能性。同時(shí)，地表水的變化以及地下水位的變動(dòng)也會(huì)對(duì)隧道施工的周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，可能導(dǎo)致隧道圍巖出現(xiàn)軟化的情況，致使相關(guān)圍巖的強(qiáng)度以及承載力不能滿足施工的要求，從而在公路工程隧道施工的過程中發(fā)生施工塌方的情況。隧道的圍巖結(jié)構(gòu)還會(huì)受到孔隙水的影響，進(jìn)一步降低圍巖的強(qiáng)度，致使巖體的膠結(jié)能力變?nèi)?，從而引發(fā)公路工程隧道施工的塌方事故的發(fā)生。

2.4 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)問題

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)沒有發(fā)揮應(yīng)有作用。相關(guān)部門以及施工單位缺乏對(duì)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的重視就會(huì)引發(fā)隧道施工的塌方事故。主要原因首先是相關(guān)部門對(duì)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)不重視，導(dǎo)致運(yùn)用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的過程中出現(xiàn)問題。其次，施工單位對(duì)隧道地質(zhì)的認(rèn)識(shí)不足，在施工的過程中出現(xiàn)僅憑經(jīng)驗(yàn)施工的情況，也會(huì)引發(fā)隧道施工塌方事故。

2.5 監(jiān)控測(cè)量問題

監(jiān)控測(cè)量不到位。由于目前我國公路工程隧道施工一般會(huì)遵循“新奧法”原理進(jìn)行隧道的設(shè)計(jì)和施工，雖然“新奧法”的監(jiān)控測(cè)量比較系統(tǒng)和全面，但由于相關(guān)施工單位對(duì)監(jiān)控測(cè)量的認(rèn)識(shí)不足，同時(shí)也可能出現(xiàn)相關(guān)人員對(duì)監(jiān)控測(cè)量的實(shí)施不規(guī)范、不到位，降低了隧道監(jiān)控測(cè)量的水平，增加了公路工程隧道施工的隨意性。

2.6 設(shè)計(jì)問題

設(shè)計(jì)問題。公路隧道設(shè)計(jì)一般會(huì)使用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、工程類比、理論計(jì)算等方式進(jìn)行，設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)誘發(fā)公路工程隧道塌方。一般的公路隧道工程的施工方法為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、工程類比、理論計(jì)算等。大部分施工單位在進(jìn)行類比的過程中會(huì)存在套用其他項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的參數(shù)與實(shí)際施工的參數(shù)出現(xiàn)差異。很多工程還存在對(duì)隧道施工環(huán)節(jié)沒有進(jìn)行有效的研究分析，從而導(dǎo)致相關(guān)參數(shù)不合理、不準(zhǔn)確，這也是誘發(fā)隧道施工塌方事故的原因。

2.7 勘測(cè)問題

地質(zhì)勘測(cè)失誤?？赡軙?huì)存在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段的問題，這會(huì)導(dǎo)致公路工程隧道施工塌方的情況發(fā)生。由于施工單位在地質(zhì)勘測(cè)階段，可能存在對(duì)施工的勘測(cè)不能滿足施工的需要，主要原因是施工單位缺乏對(duì)地質(zhì)勘測(cè)的重視，缺少合理的勘測(cè)方案，同時(shí)也對(duì)新技術(shù)掌握不到位，不能有效地將新技術(shù)以及新設(shè)備運(yùn)用到地質(zhì)勘測(cè)的過程中，降低了地質(zhì)勘測(cè)的水平，從而導(dǎo)致公路工程隧道施工階段出現(xiàn)塌方事故。

3 公路工程隧道施工塌方治理技術(shù)應(yīng)用研究

3.1 加強(qiáng)施工技術(shù)

施工單位在進(jìn)行公路工程隧道施工的過程中，為了避免塌方事故，就應(yīng)該重視施工技術(shù)的作用。通過優(yōu)化施工技術(shù)從而降低塌方事故的發(fā)生概率，保障相關(guān)工程能夠順利完成。首先，做到在施工之前的準(zhǔn)備工作中，必須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況以及周圍的環(huán)境進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息通過信息技術(shù)的方式高效整合分析，這有利于進(jìn)行公路工程隧道施工的方案設(shè)計(jì)，提升公路工程隧道規(guī)劃方案的水平。其次，由于施工人員在一些復(fù)雜環(huán)境中施工難度較大，相關(guān)施工單位要想保障工程施工的質(zhì)量以及進(jìn)度，還應(yīng)該對(duì)整個(gè)施工的過程進(jìn)行全面規(guī)劃，制定完善的施工規(guī)劃方案有利于提升施工過程各個(gè)環(huán)節(jié)的銜接程度以及效率。最后，施工單位還應(yīng)該重視勘測(cè)的作用，通過對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘測(cè)，能夠有效提升施工過程中的事故預(yù)防能力。通過以上措施，可以有效減少塌方隱患，保障公路工程隧道施工的順利進(jìn)行。

3.2 加強(qiáng)地質(zhì)監(jiān)測(cè)

施工單位不僅應(yīng)該對(duì)隧道中薄弱的圍巖部位進(jìn)行加固，還應(yīng)該應(yīng)用先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)對(duì)隧道復(fù)雜的地質(zhì)條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效分析。特別是在公路工程隧道施工的過程中會(huì)發(fā)生一些導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況，如地下水的水位過高或是漏水等，施工單位應(yīng)該制定有針對(duì)性的、科學(xué)合理的排水措施，有效減少此類情況的發(fā)生概率。施工單位應(yīng)該重視對(duì)隧道的監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)可能引發(fā)隧道塌方的隱患，就應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行處理。由于過去在地質(zhì)勘察時(shí)，會(huì)因?yàn)橐恍┮蛩氐挠绊憣?dǎo)致不能進(jìn)行徹底勘察地質(zhì)，這就會(huì)導(dǎo)致支護(hù)設(shè)計(jì)會(huì)與現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生不符的情況，從而不能保證施工過程中圍巖的穩(wěn)定性，會(huì)提升塌方事故的發(fā)生概率。因此，施工企業(yè)應(yīng)該重視對(duì)地質(zhì)勘察的重要性，對(duì)施工人員、施工設(shè)備進(jìn)行合理分配，并積極采購先進(jìn)設(shè)備以及技術(shù)，這不僅有利于提升施工的效率，還能減少塌方事故的發(fā)生。

3.3 重視隧道加固

施工企業(yè)還應(yīng)該重視對(duì)公路工程隧道施工預(yù)加固技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化，特別是對(duì)隧道施工過程中遇到的一些薄弱部分進(jìn)行預(yù)加固能夠有效提升施工的安全性。公路工程隧道施工塌方事故的原因一般是由于隧道的圍巖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，這就導(dǎo)致隧道的穩(wěn)定性較差，如果在施工的過程中對(duì)相應(yīng)的圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)加固，能夠極大提升相關(guān)圍巖結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。除此之外，復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境還會(huì)引發(fā)其他地質(zhì)災(zāi)害，重視隧道加固非常有必要。因此，施工企業(yè)應(yīng)該重視不良地質(zhì)對(duì)隧道施工的影響，可以采用弱爆破的方式解決一些不良地質(zhì)的問題，從而保障公路工程隧道工程的順利進(jìn)行。

3.4 采取針對(duì)性的塌方措施

在公路工程隧道施工的過程中，難免會(huì)有塌方的情況發(fā)生。施工企業(yè)不僅要做好相應(yīng)的預(yù)防措施，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)塌方施工的處理能力。比如，如果塌方的范圍較小且相應(yīng)區(qū)域已經(jīng)做好牢固的支撐時(shí)，可以從塌方區(qū)域的兩端或者一段開始，先上后下逐步清除塌方，在清除過程中還應(yīng)該注意觀察周圍區(qū)域圍巖的情況，從而避免二次塌方的發(fā)生。同時(shí)，在挖掘的過程中，還應(yīng)該重視架設(shè)臨時(shí)支撐，并確保臨時(shí)支撐能夠緊挨塌方的腔面。如果塌方的體積稍大時(shí)，在無法保證二次塌方的情況下，不能對(duì)塌體進(jìn)行清除。必須在做好一些臨時(shí)支護(hù)保證安全的情況下才可以進(jìn)行塌體的清除。

如果塌體的體積較大，影響在其范圍內(nèi)進(jìn)行支護(hù)時(shí)，可以采用注漿加固塌體的方式提升其穩(wěn)定性，也可以采用長(zhǎng)管棚的方式提升塌體的穩(wěn)定性。有時(shí)為了減少塌體的暴露時(shí)間，還可以采用一次性模筑混凝土的方式進(jìn)行封閉。如果塌方部位的圍巖整體性較差時(shí)，應(yīng)該運(yùn)用預(yù)注漿的方式進(jìn)行相關(guān)部位的加固。如果塌方的出現(xiàn)冒頂?shù)那闆r時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)措施，防止二次坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，在一些地質(zhì)條件較差的環(huán)境中，應(yīng)該對(duì)陷穴口周圍的地表進(jìn)行注漿加固，從而提升其穩(wěn)定性。另外，還應(yīng)該在地表周圍以及陷穴口處做好防水排水的措施，避免軟化圍巖的情況發(fā)生。最后，施工企業(yè)還應(yīng)該建立獎(jiǎng)罰機(jī)制，對(duì)于一些在施工過程中表現(xiàn)優(yōu)秀或者及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在安全隱患的員工積極給予物質(zhì)與精神的獎(jiǎng)勵(lì)，而對(duì)于一些在施工過程中存在松懈以及施工不規(guī)范的員工及時(shí)懲處，使其能夠認(rèn)識(shí)到隧道施工的重要性，通過這種方式可以有效提升員工規(guī)范作業(yè)的積極性，減少一些施工不規(guī)范引發(fā)的塌方問題，從而提升隧道施工的水平。

3.5 加強(qiáng)施工管理力度

施工企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)施工管理力度，這有利于提升預(yù)防塌方事故的水平。在公路工程隧道施工中，如果管理出現(xiàn)松懈，就會(huì)導(dǎo)致施工人員出現(xiàn)不遵守施工技術(shù)以及施工組織的要求、擅自改變其支護(hù)以及開挖的方式等情況發(fā)生，這不僅會(huì)給隧道施工帶來安全隱患，也會(huì)降低公路工程隧道施工的質(zhì)量。因此，首先施工企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)隧道工程的監(jiān)督管理，根據(jù)隧道施工的需要制訂監(jiān)督管理制度，并按照專業(yè)人員定期對(duì)施工的進(jìn)度以及施工的質(zhì)量進(jìn)行檢查，從而保障隧道施工符合標(biāo)準(zhǔn)。其次，還應(yīng)該加強(qiáng)企業(yè)文化的構(gòu)建，通過企業(yè)文化的方式提升施工人員的責(zé)任意識(shí)，使其能夠在施工過程中確保規(guī)范施工，這有利于提升隧道施工的質(zhì)量，減少塌方施工的發(fā)生。最后，施工企業(yè)還應(yīng)該重視施工人員的素質(zhì)與能力，只有具備高素質(zhì)以及能力的施工人員才能保障隧道施工的質(zhì)量。因此，施工企業(yè)應(yīng)該重視施工隊(duì)伍的構(gòu)建，通過制訂人才招聘以及培訓(xùn)等方式提升施工人員的素質(zhì)與能力，并將一些高素質(zhì)與高能力的人員安排到重要的崗位，使其能夠在關(guān)鍵位置發(fā)生出自身的能力與價(jià)值，從而提升公路工程隧道施工的水平。

3.6 重視設(shè)計(jì)與檢查

在目前公路工程隧道施工中，工程類比法、理論計(jì)算法以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控法是比較常用的三種方法，而其中運(yùn)用最多的就是工程類比法。這就要求施工企業(yè)在進(jìn)行公路工程隧道的施工時(shí)，應(yīng)該對(duì)施工的區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的勘察，并了解施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地層的情況，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要設(shè)計(jì)公路隧道支護(hù)等。其次，在公路工程隧道施工的過程中，施工企業(yè)應(yīng)該對(duì)圍巖狀態(tài)進(jìn)行檢查，可以采用定期檢查與不定期檢查兩種方式，從而提升對(duì)圍巖狀態(tài)的檢查力度，降低施工中出現(xiàn)塌方的風(fēng)險(xiǎn)。如果發(fā)現(xiàn)相關(guān)圍巖出現(xiàn)變形的情況，應(yīng)該積極停止施工并找出引發(fā)圍巖變形的誘因，根據(jù)相關(guān)原因制訂出有針對(duì)性的解決措施。

4 結(jié)語

通過以上論述可以得知，公路工程隧道施工出現(xiàn)塌方事故，導(dǎo)致塌方事故的原因有很多，比如地質(zhì)問題、施工問題、水文問題、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)問題、監(jiān)控測(cè)量問題、設(shè)計(jì)問題、勘測(cè)問題等。施工企業(yè)必須重視隧道施工塌方事故對(duì)工程的影響，做好施工之前的準(zhǔn)備工作。其次，施工企業(yè)在施工之前還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)隧道地質(zhì)的監(jiān)測(cè)，并對(duì)一些不穩(wěn)定或是容易引發(fā)隧道塌方的地質(zhì)結(jié)構(gòu)做好支護(hù)處理。再次，應(yīng)該重視對(duì)隧道內(nèi)巖層的加固，并對(duì)不同塌方類型做好有針對(duì)性的預(yù)防措施。另外，施工企業(yè)應(yīng)該重視施工的管理力度，提升施工人員的素質(zhì)和能力。最后，施工企業(yè)應(yīng)該重視對(duì)隧道施工的設(shè)計(jì)與檢查，并定期對(duì)隧道的圍巖狀態(tài)進(jìn)行檢查，防止突然出現(xiàn)變形的情況，從而給隧道施工帶來施工風(fēng)險(xiǎn)。