高速公路隧道坍塌預(yù)防及治理措施

孔余江

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

高速公路隧道坍塌預(yù)防及治理措施

孔余江

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

隨著我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，高速公路的建設(shè)數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，公路建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提升，促進(jìn)了隧道工程的普及，而隧道工程受到地質(zhì)條件、技術(shù)成分、管理方面的多重限制，由于我國高速公路隧道的建設(shè)并不成熟，導(dǎo)致坍塌事故頻發(fā)，危害人們的生命財產(chǎn)安全，并阻礙了交通事業(yè)的發(fā)展。本文通過闡述高速公路隧道坍塌的原因，提出高速公路隧道坍塌的預(yù)防及治理措施，以供參考。

高速公路隧道;坍塌;預(yù)防;治理

1 高速公路隧道坍塌的原因

1.1 客觀原因

(1)地質(zhì)條件復(fù)雜。高速公路的隧道一般穿過斷層的破碎地段，其薄層巖體的錯動發(fā)育和小褶皺頻發(fā)，巖室內(nèi)應(yīng)力的釋放會導(dǎo)致圍巖失去穩(wěn)定性，從而引起隧道的塌方事件。同時，隧道往往經(jīng)過巖石的堆積體混亂的地段，由于堆積體的結(jié)構(gòu)松散，小結(jié)構(gòu)之間的膠結(jié)性能差，承受壓力和震動能力弱，也會導(dǎo)致隧道塌方。(2)地形因素。隧道工程的選址往往不可避免的經(jīng)過一些地形不利的地段，如地層覆蓋較薄、隧道上方有地表水源、隧道上方有高層建筑物等，這些都會導(dǎo)致隧道存在的整體坍塌隱患。(3)地下水作用。地下水的沖刷、浸泡、溶解等作用，都會使隧道的巖石硬度系數(shù)降低，使隧道結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度減小，同時，隧道施工過程中可能遇到暗河或者水囊等，地下水夾帶泥沙沖入隧道，導(dǎo)致隧道表面壓力迅速增大，從而致使隧道坍塌。

1.2 主觀原因

(1)設(shè)計勘查不到位。隧道設(shè)計之前沒有深入調(diào)查當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、設(shè)計支護(hù)方法不恰當(dāng)、對施工階段可能發(fā)生的遇水、巖石爆裂、瓦斯噴發(fā)等意外情況預(yù)測不到位、對山體載荷考慮不周等等情況都會導(dǎo)致隧道坍塌的情況。(2)施工原因。在施工階段，根據(jù)地質(zhì)條件的變化不能對施工方法及時調(diào)整、隧道洞口處理不完善，盲目進(jìn)洞、施工支護(hù)不及時，支護(hù)質(zhì)量不過關(guān)等，這些施工技術(shù)出現(xiàn)的失誤都會導(dǎo)致隧道坍塌，同時，施工管理不到位、安全意識和質(zhì)量意識不強(qiáng)、管理人員責(zé)任心差等管理方面的原因也會導(dǎo)致隧道存在坍塌的隱患。

2 高速公路隧道坍塌的預(yù)防措施

2.1 嚴(yán)格進(jìn)行地質(zhì)勘察

高速公路隧道屬于地質(zhì)工程，對于地質(zhì)工程的建設(shè)，地質(zhì)條件是制約地下工程安全和質(zhì)量的關(guān)鍵因素，這就要求高速公路隧道在設(shè)計階段對地質(zhì)條件進(jìn)行嚴(yán)格的勘察，地質(zhì)條件中出現(xiàn)的地層斷裂、巖石爆裂、涌水等突發(fā)事件都會導(dǎo)致隧道坍塌，所以地質(zhì)勘察要盡可能的科學(xué)、合理，保證勘察的可行性和科學(xué)性。一些高速公路的建設(shè)單位，為了減小勘察支出成本，在勘察人員的任用、勘察設(shè)備的采購、勘察方法等方面不重視，這就導(dǎo)致勘察人員不具備較高的專業(yè)勘察水平，勘察設(shè)備落后，不能滿足高速公路隧道勘察的要求，勘察方法簡陋等一系列問題，這些問題造成勘察過程粗糙，勘察結(jié)果不準(zhǔn)確，為高速公路隧道埋下坍塌隱患。

2.2 進(jìn)行合理的支護(hù)設(shè)計

隧道在開挖以后，受力平衡體系會遭到破壞，同時應(yīng)力重分布不可避免，這就要求施工單位對隧道進(jìn)行及時的支護(hù)措施，選擇合理的支護(hù)方法，同時對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計，是避免高速公路坍塌的有效途徑。

支護(hù)的設(shè)計要根據(jù)隧道選址地段的地質(zhì)圍巖的性質(zhì)進(jìn)行，同一地段的地質(zhì)圍巖種類不盡相同，而同一類圍巖的結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀也不同，這就造成隧道不同位置的自身穩(wěn)定能力不同，支護(hù)的設(shè)計就要隨時根據(jù)圍巖性質(zhì)的改變進(jìn)行合理的調(diào)整。而支護(hù)參數(shù)過大就會增加工程的資金投入，支護(hù)參數(shù)過小又會導(dǎo)致支護(hù)強(qiáng)度不夠，所以針對圍巖的不同，進(jìn)行合理的支護(hù)設(shè)計和支護(hù)參數(shù)設(shè)計，是預(yù)防高速公路隧道坍塌的有效措施。

2.3 建立施工地質(zhì)災(zāi)害臨近警報機(jī)制

高速公路隧道的坍塌很大一部分出現(xiàn)在隧道的施工階段，在施工階段建立施工地址災(zāi)害臨近警報機(jī)制，可以有效預(yù)防隧道坍塌。臨近警報機(jī)制的建立主要針對三個方面:(1)塌方體地質(zhì)體性質(zhì)的鑒別技術(shù)。這種技術(shù)主要針對隧道內(nèi)地層斷裂破碎帶的鑒別，鑒別的主要標(biāo)志有:識別地層斷裂的標(biāo)志、地層斷面標(biāo)志、破碎帶的巖石標(biāo)志、破碎帶的礦物質(zhì)標(biāo)志、破碎帶的構(gòu)造標(biāo)志。(2)涌水量鑒別技術(shù)。目前在高速公路隧道建設(shè)中對涌水量的鑒別技術(shù)主要運(yùn)用鉆孔涌水噴射距預(yù)報法，主要手段是對巖石層進(jìn)行鉆孔，通過孔內(nèi)水柱噴射的距離進(jìn)行涌水量的測定。(3)瓦斯監(jiān)測技術(shù)。這種技術(shù)主要針對瓦斯如初產(chǎn)生的基本地質(zhì)條件的分析研究，從而進(jìn)行預(yù)測和預(yù)報，針對地質(zhì)位置有:高亮高壓瓦斯煤層、煤包壓沖逆斷層下盤、封閉的背斜核部等。

3 高速公路隧道坍塌的治理措施

3.1 控制坍塌范圍

高速公路隧道一旦發(fā)生坍塌，必須及時疏散現(xiàn)場施工和人員，并及時將機(jī)械設(shè)備運(yùn)走，組建坍塌分析小組，明確小組的人員結(jié)構(gòu)和任務(wù)分工，小組人員包括施工技術(shù)人員、隧道工程師、安全檢查人員等，全面分析隧道坍塌的原因和坍塌范圍，根據(jù)隧道施工設(shè)計方案進(jìn)行坍塌處理方案的設(shè)計規(guī)劃，并及時向監(jiān)理工程師和業(yè)主匯報情況。

3.2 坍塌處理方法

根據(jù)小組制定的坍塌處理方案，首先對塌方地段進(jìn)行加固，避免坍塌延伸，及時清理塌方的巖石，在塌方中采用掛網(wǎng)、埋設(shè)錨桿、混凝土噴射等方法進(jìn)行支護(hù)，如果塌方嚴(yán)重，已經(jīng)造成隧道堵塞，就需要先對塌方巖石體進(jìn)行注漿固結(jié)，然后采用大管棚進(jìn)行支護(hù)，在處理塌方的過程中，經(jīng)過坍塌位置時，需要進(jìn)行網(wǎng)噴混凝土或者采用錨桿進(jìn)行支撐，保證施工人員的安全。

4 結(jié)論

高速公路隧道的坍塌會給人們的生命財產(chǎn)安全造成危害，并阻礙我國交通事業(yè)的發(fā)展，對此，分析研究高速公路隧道坍塌的預(yù)防及治理措施是當(dāng)前最緊要的任務(wù)。深入了解高速公路隧道坍塌的原因，并通過嚴(yán)格的地質(zhì)勘察和合理的支護(hù)設(shè)計以及建立施工地質(zhì)災(zāi)害臨近警報機(jī)制等，達(dá)到有效預(yù)防隧道坍塌的目的，對于發(fā)生坍塌的隧道，及時控制坍塌范圍，采用錨桿、混凝土噴射等支護(hù)技術(shù)，最后對塌腔進(jìn)行回填，可以及時治理高速公路隧道的坍塌。

［1］肖寬懷.隧道超前預(yù)報地球物理方法及應(yīng)用研究［D］.成都理工大學(xué)，2012.

［2］伍毅敏.軟基隧道支護(hù)機(jī)理與病害防治技術(shù)研究［D］.長安大學(xué)，2008.

［3］楊峰.淺埋隧道圍巖穩(wěn)定性的極限分析上限法研究［D］.中南大學(xué)，2010.

U445.7

C

1008－3383(2014)04－0135－01

2013－12－11