公路隧道施工塌方的預防及處理措施

高麗芳

摘要：公路隧道施工中發生塌方事故的風險較大,隧道塌方不僅影響工程施工進度和安全生產,更直接影響到隧道的施工費用,如何減少隧道塌方,是設計和施工人員共同關心的問題，文章結合施工經驗論述了隧道塌方的原因和預防措施。

關鍵詞：公路隧道塌方預防措施

在地質不良的地段修筑隧道，常會遇到洞頂圍巖下塌、側壁滑動等現象，甚至會發生冒頂等嚴重事故，這些現象在施工中稱為塌方。塌方威脅人生安全、使施工延誤工期、圍巖更不穩定。故在施工中應預防其發生，發生塌方后需及時有效處理，減少塌方帶來的危害。

1、塌方產生原因

1.1 設計因素

公路隧道工程設計方法主要有工程類比法、理論計算法及現場監控法等，這些方法又以工程類比法運用得最為廣泛。在設計過程中若對圍巖判斷不準或情況不明，從而設計的支護類型與實際情況不相適應，也是導致施工中產生坍塌等異常現象的原因，且設計中的地質勘查資料詳細與否也是造成施工塌方事故產生主導因素之一。

1.2 地形及地質因素

隧道工程地質情況千變萬化,施工過程中受各種不可預見的地質因素及地質構造的影響巨大。公路隧道受多變的地質條件影響，如遇到地下水、斷層破碎帶、巖爆、瓦斯、偏壓、淺埋等條件，使施工難度大，安全性差；且公路隧道開挖跨度大，單洞三車道隧道開挖跨度達15m，形狀扁平，無疑加大了公路隧道的施工難度和塌方事故的產生。

1.3 施工因素

有些施工單位及施工人員為了能賺取更多的利潤，甚至期盼著隧道塌方，從而增加工程數量或者設計變更以帶來更大的施工利潤。另一方面，有些施工單位抱著“地質工作是設計人員的任務,而不是施工人員的事”的觀念致使減少甚至忽略了施工過程中的地質勘查及超前預報工作，從而加大了隧道施工塌方事故產生的可能性。

2、塌方的處理方法

塌方事故發生后，要及時對塌方體進行封閉處理，對塌方體表面噴一層25cm厚的C25早強噴射混凝土并掛網將塌方體封閉，然后進行超前小導管注漿預支護加固、穩定圍巖。

2.1 初期支護變形及侵限段的加固處理

塌方會導致相鄰段初期支護拱部下沉變形較大，會出現裂縫、拱頂侵限等問題。為了防止塌方范圍繼續擴大，對初期支護出現裂縫、侵限地段采取了如下加固措施:

(1)對初期支護變形地段的加固支護。施工后及時注漿以加固圍巖，防止洞室周圍圍巖在圍巖裂隙水的作用下進一步擴張。

(2)對侵限的鋼拱必須及時進行更換處理，更換采取間隔換拱。拱架在更換前，要對更換部位施工徑向注漿小導管，穩定拱架背后巖體，并在拆除拱架的接頭處打鎖腳導管，注漿固結后對侵入二襯范圍的噴射砼、拱架進行拆除。

2.2 塌方處理總體方案

在處理、加固好未塌方段后，在做好隧道地表排水和保證安全的前提條件下，按照下列方案和工藝進行塌方體處理。

2.2.1 加強對塌方體的監控量測

對隧道塌方范圍進行定時、定位觀測，隨時掌握塌方體動向，并將現場數據進行回歸分析，以便對圍巖穩定進行分析，修正和完善應急方案。

2.2.2 洞內塌方影響段處理

(1)對塌方體表面噴一層25cm厚的C25早強噴射混凝土并掛網將塌方體封閉，保持塌方體穩定。應在塌方體下部打入Φ50mm×5mm成梅花形布置的小導管，對所布置的小導管內進行注漿處理，且在裂隙水流向處預留導管，以利于塌方體內排水問題。

(2)在塌方影響段內采用Φ89 mm×6mm 超前注漿鋼管,環向間距分別為50cm，扇形布置,外插角為30°,長度以伸入前方穩定巖體2m以上為宜。

(3)待塌方體注漿強度及超前支護強度達到設計要求后，方可對塌方段進行開挖。

(4)初期支護采用Φ50 mm×5mm小導管(長為5 m,外插角為60°)，小導管縱、環向間距分別為1m、0.3m和掛網噴C25砼(厚30cm)，工字鋼支撐(間距為50cm)。

(5)二次襯砌比原設計加強加厚處理，厚度按60cm（原設計為50cm），混凝土標號采用C30鋼筋混凝土，鋼筋直徑采用Φ22mm,間距為10cm。

(6)注漿:為了保證水泥靜漿在土體中一定范圍內擴散，注漿材料采用C30細粒水泥漿和環氧樹脂混合料，注漿壓力為3.0MPa。施工時注漿量根據現場試驗進行確定。

(7)初期支護完成后,仰拱、填充緊跟施作,盡快形成隧道斷面封閉成環，并要求二襯緊跟，使塌方體變形小并保證塌方體穩定。

2.2.3 洞頂地表處理

(1)修筑洞頂塌陷坑周邊的截排水溝,以阻止地表水繼續向塌方區匯集。

(2)在山體周邊表面裂縫填灌C20水泥漿(上邊大裂縫可用黏土填筑,表面再用水泥砂漿隔水),回填地表凹陷處并進行夯實,在其上噴一層厚20 cm的C20早強混凝土將塌方體封閉,保持地表塌方體的穩定。

2.2.4 塌方處理的監控量測要求

先期監控頻率每班監控1次,待變形基本控制住后可改為每天1次,及時向設計代表和總監辦匯報監控結果，根據量測結果排后序工序施工。

3、塌方的預防

3.1 設計過程中塌方的預防

隧道是典型的地質工程，大量的理論研究和實踐表明，地質條件是制約隧道工程施工安全、質量、投資的關鍵因素，塌方的產生與地質條件的好壞有著密不可分的關系，所以在設計階段，進行詳盡合理的地質勘察是非常有必要的，這能使設計時能采取最優的選線及合理的設計參數，在施工時能引起施工單位的重視，對通過不良地質洞段，有很好的思想、技術方案和物資準備，及時采取有效的支護，預防塌方的產生。

3.2 施工過程中塌方的預防

因設計階段的地質勘察只能從宏觀上分析整個隧道的基本地質情況，對可能出現的大斷層、富水段和高應力段無法進行勘察，造成局部地質資料不足，因此為確保隧道施工安全，加快隧道施工進度，在施工中必須采用超前地質預報技術。對可能出現的局部地段圍巖破碎引起的失穩、塌方和可能遇到的斷層、涌水等都能及時預測。在提前獲得可能的不良地質的情況下，施工單位必須采取合理的開挖和支護方法，預防塌方的發生。

4、結語

隧道施工預防塌方非常關鍵，也關系到企業信譽、職工的生命和財產，必須高度引起重視，在施工中要多注意觀察圍巖情況，及時對量測數據進行分析，并在隧道施工中切實做好各種預防塌方的措施，防止塌方的發生。