淺談隧道塌方處理

朱 慧

中鐵九局六公司,遼寧沈陽(yáng) 110031

淺談隧道塌方處理

朱 慧

中鐵九局六公司,遼寧沈陽(yáng) 110031

隧道塌方已經(jīng)成為隧道施工中常見(jiàn)的問(wèn)題。本文從分析隧道塌方的原因出發(fā)，在此基礎(chǔ)上論述隧道塌方處理的方法。

隧道塌方；原因；處理方法

在隧道的開(kāi)挖施工中，塌方做為一種比較常發(fā)的事故，會(huì)給隧道施工造成極大的危害，比如延誤工期、出現(xiàn)比較嚴(yán)重的機(jī)械損失，甚至威脅著施工人員的生命安全。目前，國(guó)內(nèi)很多在建的或者已建的隧道都有過(guò)塌方現(xiàn)象。防止塌方的發(fā)生、塌方出現(xiàn)后的治理工作已經(jīng)成為隧道施工的關(guān)鍵所在。隧道施工中造成塌方的原因是多樣的，有地質(zhì)自然條件的原因也有人為施工方法、施工質(zhì)量的原因。因此，要加強(qiáng)對(duì)隧道施工的管理，從地質(zhì)因素與人為因素出發(fā)，防止塌方事故發(fā)生，采用正確方法處理塌方事故。本文從分析隧道塌方的原因出發(fā)，在此基礎(chǔ)上論述隧道塌方處理的方法。

1 隧道施工中塌方出現(xiàn)的原因

隧道施工中發(fā)生的塌方原因是復(fù)雜的，下面主要從不良地質(zhì)條件、隧道設(shè)計(jì)不周全、施工方法與措施不當(dāng)?shù)?個(gè)方面來(lái)做具體的分析。

1）不良地質(zhì)條件。隧道施工時(shí)穿過(guò)斷層或者地層覆蓋比較薄弱的地段，比如穿過(guò)水源比較豐富的土層如水塘、沖溝、水庫(kù)等，穿過(guò)風(fēng)化比較嚴(yán)重的巖層，或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、軟硬差異比較大的巖層分界處，這些都是會(huì)引起隧道塌方的比較常見(jiàn)的不良地質(zhì)現(xiàn)象。這里需要重點(diǎn)指出：水是造成塌方的最為重要的原因之一。地下水通過(guò)浸泡、溶解、軟化等作用使巖體塌落或者促使巖體的穩(wěn)定性變差，從而加快塌方發(fā)生。一些巖層之間軟硬強(qiáng)度不規(guī)則，由于地下水的作用，使得軟弱面的強(qiáng)度越來(lái)越低，達(dá)到一定的極限就會(huì)發(fā)生滑塌。

2）隧道設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周全。隧道施工前的設(shè)計(jì)對(duì)施工的安全性起著重要作用，如果在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段對(duì)隧道要經(jīng)過(guò)的地段的地質(zhì)情況掌握的不全，就不能正確地分析該地段是否存在著比較特殊的或者不良地質(zhì)現(xiàn)象。如果不能正確分析，就有可能把隧道設(shè)在地質(zhì)條件不好的位置，導(dǎo)致塌方發(fā)生。隧道設(shè)計(jì)還要考慮地質(zhì)條件可能會(huì)發(fā)生的變化，并根據(jù)變化及時(shí)地對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，否則，就有可能在施工時(shí)發(fā)生塌方事故。

3）施工方法與措施不當(dāng)。施工時(shí)對(duì)地質(zhì)條件掌握的不全面，導(dǎo)致選擇不正確的施工方法。由于地質(zhì)勘測(cè)做的不準(zhǔn)確，參與施工的人員經(jīng)驗(yàn)不足，在不良地質(zhì)地段的鉆探工作做的不好，施工不認(rèn)真而引起塌方。施工安排不當(dāng)，工序安排不合理，有的工序時(shí)間間隔拉的過(guò)長(zhǎng)，支護(hù)、襯砌不及時(shí)，導(dǎo)致圍巖暴露的時(shí)間長(zhǎng)就會(huì)引起風(fēng)化，從而導(dǎo)致塌方。在爆破時(shí)使用的藥量過(guò)大，強(qiáng)烈的震動(dòng)引起塌方。使用鋼質(zhì)支撐時(shí)，支撐架質(zhì)量低下或支護(hù)松動(dòng)后沒(méi)有及時(shí)加固引起塌方。

2 隧道塌方處理的方法

一旦出現(xiàn)塌方，就要全面地調(diào)查塌方的現(xiàn)狀，了解塌方發(fā)生的原因，快速地根據(jù)塌方特征制定出切合實(shí)際的處理方法，防止塌方進(jìn)一步擴(kuò)大。

1）確定塌方處理方案首先要看塌方所處埋深地段情況。主要有4種情況：（1）塌方頂面對(duì)地表沒(méi)有造成影響且處于淺埋地段的，這樣的塌方規(guī)模較小，可以采取對(duì)未塌部分進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，對(duì)塌方面采取早強(qiáng)錨桿和掛設(shè)鋼筋網(wǎng)噴護(hù)混凝土措施;（2）塌方頂面對(duì)地表造成影響且處于淺埋地段的，最先要對(duì)受影響的地表進(jìn)行諸如從地表鉆孔注漿加固、地表打設(shè)垂直錨桿并加強(qiáng)注漿等的處理，同時(shí)還要安排好地表的排水，以免影響到塌方區(qū)。等地表加固后才能入洞進(jìn)行塌方處理;（3）漏頂塌方且處于淺埋地段的，這類塌方一般會(huì)堵塞進(jìn)洞口，要先對(duì)洞口附近未塌方地段加固，再加強(qiáng)塌洞的洞壁如采用局部打設(shè)錨桿掛鋼筋網(wǎng)并噴射早強(qiáng)砼。然后看塌方規(guī)模大小制定是整體清除還是部分清除塌方體。塌方量較小的情況下采用整體清除，可以邊清除邊支護(hù)。在塌方量較大的情況下采用部分清除，先進(jìn)行加固防止塌方進(jìn)一步擴(kuò)大，然后進(jìn)行渣體的清除，并及時(shí)進(jìn)行支護(hù)（或襯砌）。在總體上進(jìn)行塌方加固后，緊接著要對(duì)塌方地表漏洞進(jìn)行回填，使之恢復(fù)原狀。同時(shí)，在回填的進(jìn)行中，量測(cè)人員要注意襯砌上的預(yù)埋量測(cè)點(diǎn)，以分析其對(duì)隧道襯砌的影響;（4）如果是發(fā)生在深埋地段的塌方，一般是采用先加固后處理的方法。

2）塌方規(guī)模穩(wěn)定后根據(jù)具體情況制定初步的處理方案:（1）發(fā)生掌子面塌方主要是因?yàn)槭┕で皩?duì)地質(zhì)情況不了解或者施工不當(dāng)引起的。要對(duì)塌方面采用早強(qiáng)錨桿和掛設(shè)鋼筋網(wǎng)噴護(hù)混凝土措施，有需要的時(shí)候，也可以采用加長(zhǎng)小導(dǎo)管超前支護(hù)，或者加強(qiáng)支護(hù)通過(guò)塌方段進(jìn)行處理;（2）初期支護(hù)后地段發(fā)生塌方，多是因?yàn)楹笃谥ёo(hù)做的晚使得前期支護(hù)變形或者是初期支護(hù)強(qiáng)度不足，不能控制圍巖變形等。對(duì)于這種塌方要強(qiáng)化監(jiān)控量測(cè)力度，做好后期支護(hù)，加強(qiáng)支護(hù)，把鋼筋網(wǎng)架于塌方洞內(nèi)，采用加強(qiáng)支護(hù)通過(guò)塌方地段;（3）對(duì)于塌方方量在500～2 000m3的中型塌方，不能回填實(shí)塌方塌洞，在支護(hù)體頂面要做好保護(hù)層及坍塌緩沖層。（4）塌方方量在2 000m3上的大型塌方，一般進(jìn)洞口都被堵塞，要在塌方體內(nèi)挖洞，所以要對(duì)塌體進(jìn)行注漿固結(jié)，比較常見(jiàn)的方法是采用可以一次通過(guò)塌體的長(zhǎng)大管棚。然后再用小導(dǎo)坑貫穿開(kāi)挖成洞，型鋼等加強(qiáng)支護(hù)要緊跟上。

3）根據(jù)塌方地段的地質(zhì)與地下水情況制定具體的處理方案:（1）完全由地質(zhì)情況引起的塌方，要加固圍巖，使用超前注漿支護(hù)，型鋼鋼架強(qiáng)支護(hù)方法通過(guò)塌方段;（2）如果由于地質(zhì)和地下水的原因引起的塌方，首先要對(duì)地下水進(jìn)行堵、截、排的工作，水處理工作完成后再進(jìn)行塌方處理;（3）如果是冒頂塌方，要安排地表徑流水排泄工作，以免引起塌方范圍的擴(kuò)大。

下面以實(shí)例加以論證：

在建項(xiàng)目向莆鐵路寶臺(tái)山隧道位于福建省三明市，地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖變化頻繁， DK280+712-DK280+688里程段設(shè)計(jì)為Ⅳ級(jí)圍巖，采用18工字鋼支護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際為Ⅴ級(jí)，因巖石裂隙較發(fā)育，巖石破碎，在施工過(guò)程中突然間出現(xiàn)塌方，以隧道兩側(cè)起拱線為底邊向上高度約為8m呈三角形形狀形成超挖，塌方長(zhǎng)度沿線路方向進(jìn)8m，導(dǎo)致開(kāi)挖臺(tái)車及三榀初支鋼架損壞，幸未造成人員傷亡。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看后，為千枚巖夾硅化碎裂巖，巖石破碎，裂隙發(fā)育，有少量滲水，弱風(fēng)化。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)研究后決定采取以下以下處理方案。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙了解到該里程段隧道埋深50～60m，事故發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)派安全員全程監(jiān)控直致到圍巖穩(wěn)定不在有掉塊10個(gè)小時(shí)候后，開(kāi)始使用機(jī)械清理塌方土石，邊清理土石邊對(duì)周圍巖采用I20鋼架支護(hù)，直至土石清理完畢，鋼架支護(hù)緊貼掌子面。當(dāng)清理至掌子面時(shí)，采用噴砼及時(shí)對(duì)掌子面進(jìn)行封閉。防止掌子面巖石因風(fēng)化引起更大的塌方。在初支過(guò)程中加密預(yù)埋圍巖量測(cè)點(diǎn)，并在拱部每間隔3m環(huán)向預(yù)留3根φ150管。初支完成后，每?jī)商鞂?duì)隧道拱部空洞通過(guò)預(yù)留管進(jìn)行補(bǔ)噴處理，每次噴砼厚度控制不小于50cm。目前，經(jīng)圍巖量測(cè)資料數(shù)據(jù)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查看，初支表面無(wú)裂縫。初支穩(wěn)定。現(xiàn)已安全進(jìn)行了二次襯砌。順利度過(guò)此塌方地段。

綜上所述，隧道塌方會(huì)對(duì)工程的安全造成很大的危害，所以在施工過(guò)程中要采取有效的措施，避免塌方發(fā)生，把防塌、治塌作為重中之重。防塌就要在地質(zhì)勘測(cè)上下功夫，為隧道設(shè)計(jì)提供較為全面的材料，提前勘察出不良地質(zhì)，在此基礎(chǔ)上制定出切合實(shí)際的設(shè)計(jì)。治塌時(shí)要根據(jù)塌方的實(shí)際情況，采取不同的處理方法。同時(shí)，還要采用正確的施工方法，加強(qiáng)對(duì)隧道施工質(zhì)量的監(jiān)控。

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U457

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1674-6708（2010）21-0056-02

朱慧，助理工程師，工作單位：中鐵九局六公司，專業(yè)學(xué)位：路橋?qū)I(yè)