公路隧道塌方的原因分析及其防治措施分析

郝小芳

摘要：眾所周知，公路隧道是地下工程的一種類型，其地質情況的變化較大、工作面集中且施工現場環境不理想。現階段，國內公路隧道始終將山嶺隧道當做主要的形式，且在掘進施工作業的過程中要求選擇使用鉆爆法，為有效規避公路隧道塌方，必須采用具有針對性的防治措施。

Abstract： It is well-known that highway tunnels are a type of underground engineering. The changes in geological conditions are relatively large， the working face is concentrated， and the construction site environment is not ideal. At this stage， the mountain tunnel is always regarded as the main form in the domestic highway tunnel， and the drilling and blasting method is required in the process of tunneling. In order to effectively avoid road tunnel collapse， targeted prevention and control measures must be adopted.

關鍵詞：公路隧道；塌方；原因分析；防治措施

Key words： highway tunnel；landslide；reason analysis；control measures

中圖分類號：U458.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0121-02

0 引言

隧道屬于線狀隱蔽工程，部分隧道會穿過高山，且經過諸多巖類、構造與地質單元，所以隧道的結構具有一定的復雜性。在公路隧道施工建設方面，圍巖經常是開挖隧道受到破壞的對象，所以也是開挖作業后需要支護保護對象。當巖石被開挖以后，其結構與受力平衡都會被破壞，受巖體自重影響，應力就會重新分布，所以需要構建全新受力平衡機制。只有這樣，才能夠規避不良地質的隧道施工塌方問題，提高隧道的施工質量。由此可見，深入研究并分析公路隧道塌方的原因與防治措施具有一定的現實意義。

1 公路隧道塌方的原因分析

首先，公路隧道塌方是工程項目施工建設中最常見的風險源之一，同樣也是施工監控工作的主要控制對象。在施工設計過程中，地質勘察僅僅是在宏觀方面對隧道區域基本地質狀況展開分析，并未準確地標識出容易形成的大斷層與高應力段等。另外，受設備與方法等因素的影響，難以勘察到垂直與水平埋深較大的洞段，直接影響了局部地質資料的完整性。在這種情況下，一旦出現塌方很難及時做好處理的思想準備，采取的技術措施也不及時，無法合理支護不穩定的圍巖，而這就是設計階段引發塌方的主要原因。

其次，在施工建設的過程中，部分施工工作人員針對不良地質洞段圍巖細微的變形沒有給予必要的重視，而且過高地估計圍巖自穩的能力，所以并未選擇使用合理開挖方式[1]。另外，由于初期支護相對落后，導致圍巖嚴重受爆破的擾動，而且圍巖的暴露時間相對較長，直接增加了風化的程度，在巖體失穩的情況下引發嚴重的塌方問題。

最后，在理論研究與實踐方面發現，地質條件會對地下工程項目的施工安全帶來直接的影響，而且塌方和地質條件之間存在緊密的聯系。由于隧道屬于地質工程，且地質條件的變化復雜，結構很容易存在斷層或者是褶皺構造。受圍巖不穩定因素的影響或者是已經切割成碎塊，導致其自身強度下降而松散。另外，在斷層的條件下，一旦出現高水壓的富水洞段，地下水就會漏至洞室的內部，導致斷層構造帶當中的充填物與破碎巖體被淘空，在地質因素的作用下形成塌方。

2 公路隧道塌方的防治措施

貫徹落實隧道施工建設的過程中，對于塌方的處理主要是預防。其中，隧道開挖施工輔助支護與初期支護是預防的重點。為此，有必要給予高度重視，有效地規避公路隧道塌方的發生。

2.1 超前大管徑鋼管管棚的應用

當開展隧道施工建設的過程中，大管徑鋼管管棚預支護是一種典型的施工方法，可以盡量降低對于周邊建筑物以及環境的影響程度，確保低層安全與穩定，以免受施工因素影響而出現地表沉降的問題，屬于超前支護方式。特別是公路隧道洞口圍巖軟弱與淺埋地段施工方面，如果支護強度不達標或者是不及時，都會引發嚴重的安全事故。

在管棚支護體系中，主要包括了鋼管、初期支護鋼拱架與管內注漿和混凝土。在施工中，應沿著隧道的開挖輪廓線外緣，且外插角控制在1-3度，在開挖面的前方打入直徑不同的鋼管。其中，將鋼管當做縱向的支撐，而鋼拱架則發揮橫向環形支撐的作用，向管內部注漿，以保證鋼管附近的松散圍巖得以固結，進一步增強鋼管周邊巖層受力的性能，將高強砂漿填塞至管內，使得鋼管本身的抗剪能力不斷提高。這樣一來，就能夠在管棚區域之內構建棚架支護體系，達到預支護開挖面松散圍巖的目標，對地表的下沉以及圍巖坍塌都能夠予以嚴格地控制，如圖1所示[2]。

這種方式的主要特點就是對松散破碎巖層物力學的性質予以改善，使得擬開挖段上方形成排架式的加固拱圈，因剛度增加，所以對圍巖變形的阻止與限制效果明顯，可以在早期承受圍巖的壓力，將超前預支護的作用充分發揮出來。

2.2 錨噴網初期支護的應用

在公路隧道開挖以后，為有效地規避圍巖長時間暴露在外，增加風化程度，將錨噴網初期支護應用于其中，能夠有效地規避因巖體失穩因素而引發的塌方問題，屬于柔性支護。

對于錨桿類型而言，主要包括了砂漿錨桿與中空注漿錨桿。當檢查開挖斷面并合格的基礎上才能夠展開錨桿施工。綜合考慮具體的設計要求，在巖面確定錨桿的具體孔位，選擇使用風動鑿巖機亦或是臺車鉆孔。在鉆孔的過程中，應保證孔口的巖面平整且巖面和鉆孔的方向應垂直。而中空錨桿則需要在完成鉆孔以后，緩慢地向孔底插入錨桿，并且與孔底距離在3-5厘米的位置。在插入桿體后，要使用水泥砂漿亦或是其他的堵塞物，將孔口緊密的堵塞，合理地設置出排氣孔。在此基礎上，保證注漿泵的壓力被調整至0.5-0.8兆帕之間，且緩慢地注入漿液。在排氣孔流出漿液的情況下，要將排氣孔及時關閉，保持平穩的壓力注漿3-5分鐘以后停止。

在完成鉆孔以后，要在注漿膠管的前端位置，連接長于孔深一米的鋼管，型號是？準32，并向孔底插入，要求與孔底的距離在20厘米左右。而相關工作人員要在側面握住鋼管并注漿，在此過程中將鋼管拔出，以保證在錨桿孔內注滿漿液。隨后，需將錨桿緩慢地插入到孔內。當插入錨桿以后，要使用楔子固定桿體。

針對鋼拱架的安裝與掛網鋼拱架來說要在現場進行加工，并且結合拱架位置曲率半徑以及工字鋼剛度，對每榀拱架的片數予以確定。使用高強度的螺栓與鋼板連接各片，且要求鋼架定點進行預支，逐片完成安裝。在對拱架使用之前，需在加工場的內部整體試拼隧道輪廓各節的拱架，并對連接部位的吻合性展開檢查，只有保證拱架加工的誤差與規范要求相契合才能夠使用在工地中[3]。在安設拱架的時候，要保證拱腳線的準確放出，在抄平的基礎上確定拱腳的具體位置，要求拱腳放置的位置在原狀土之上，堅決不允許超挖以后再回填。若出現了超挖的情況，應使用鋼板支承來調整。但是，四周的偏差不允許超過5厘米，而且傾斜度要低于2度，盡量保證拱架和圍巖接近，預留出2-3厘米將其當做保護層。在空隙相對較大的情況下，可以設置墊塊來墊緊。在拱架之間，特別是縱向，應選擇使用型號為？準20鋼筋進行連接，并且內外交錯進行布置，以保證穩定性的增加。在此基礎上，要求立拱架在完成圍巖開挖的兩個小時之內完成。鋼筋網的加工規格應控制在20cm×20cm網片，并采用人工方式安裝。在安裝的過程中，要在系統錨桿中完成網片點焊，且網片之間的搭接長度不低于20厘米。

在混凝土噴射的過程中，應由上至下分段分片地噴射，要求每段的長度遵循循環進尺的原則，將每層的厚度控制為拱部5-6厘米，且墻部的厚度在7-10厘米之間。首先對凹洼位置進行噴射與填平，保證拱架和巖面空隙也填平。在噴射的過程中，要保證混凝土初凝才能夠對下一層噴射。而且第一次噴射混凝土的厚度要超過50毫米，對于新噴射的混凝土要灑水進行養護。

3 結束語

綜上所述，在公路隧道工程項目施工建設的過程中，為了有效地規避塌方問題的發生，需要選擇合理的方式進行有效地防治，進而保證結構承受圍巖荷載的能力得以提升，取得理想的支護效果，以免在不良地質中發生隧道施工的風險，有效地保證了隧道施工的質量與結構安全，最終獲取可觀經濟與社會效益。通過上文對公路隧道塌方原因的分析，以及防治措施的合理選擇，希望為其他工程項目提供有價值的參考依據。

參考文獻：

[1]鄧皇根.大跨黃土隧道塌方原因分析及處治方案設計[J].路基工程，2017（4）：243-246.

[2]姜周.淺析公路隧道塌方原因及處理措施[J].黑龍江科技信息，2015（15）：207.

[3]王書濤.淺析岳家溝隧道塌方原因及處理措施[J].價值工程，2017（31）：119-120.