淺析高速公路隧道施工塌方的原因及控制

范亮

（中鐵十一局集團第二工程有限公司 湖北十堰 442013）

1 引言

自改革開放以來，我國公路建設事業發展極為迅速，其建設規模也逐年擴大。針對當前高速公路隧道施工中的實際狀況而言，因為極易受到各方面因素的影響，主要包括施工技術、地形條件以及地質狀況等，所以在施工過程中時常會發生塌方事故。一方面嚴重威脅了現場施工人員的生命安全，另一方面也延誤了施工工期，不利于施工單位合理控制施工成本。基于此，在對高速公路隧道進行施工的過程中，相關單位需要對誘發隧道坍塌的因素進行全方位分析，從而制定針對性的防控措施，盡可能減少或者規避隧道塌方事故。因此，不難看出，深入研究高速公路隧道施工塌方的原因及其控制措施具有重要的現實意義。

2 當前高速公路隧道施工中塌方出現的主要原因分析

2.1 地質問題帶來的隧道塌方

在誘發隧道塌方的各類因素之中，地質因素絕對占據了較大的比例。不同的地質條件會帶來不同種類的隧道塌方。當前地質因素主要涉及泥石流、滑坡、溶洞、斷層帶以及變質巖體等方面。當高速公路隧道工程在此類地質條件中進行施工的時候，施工單位需要提前對其展開深入的調查與分析，否則會增加后續施工中塌方事故出現的幾率。

2.2 地下水下滲帶來的隧道塌方

如果高速公路隧道工程周邊的巖石中或者上方區域存在大量的地下水，則極易誘發隧道坍塌事故。這是因為地下水的存在，會大幅降低隧道巖層的安全性以及穩定性，從而降低巖石的強度，導致隧道整體的耐壓性大幅下降，進而對整個隧道結構面的穩定性帶來極其不利影響。一旦超過一定的閾值，就會出現隧道塌方事故，從而使施工人員的生命安全得不到有力保障。

2.3 施工因素帶來的隧道塌方

由于隧道的地質條件不是一塵不變的，因此在某些地質條件下，一旦施工人員施工方法不得當勢必會帶來不同程度的隧道塌方事故。具體來看，主要包括以下幾個方面：①當隧道穿過節理裂隙發育地帶、斷層結構以及褶皺構造等區域，因為圍巖基本被切割成大量碎石塊，自身穩定性大幅下降，所以節理面留有大量巖屑以及有泥物質，結構較為松散，整體強度較低，一旦施工人員及時對其實施支護，在長時間的暴露下，勢必會使圍巖在風化作用下，結構的穩定性進一步下降，從而誘發隧道塌方事故。②當隧道施工穿過斷層地帶時，一旦遭遇較高水壓的富水洞段，則會使大量地下水朝著洞室內下滲，從而沖刷掉斷層結構中原本存在的填充物以及破碎巖體等，進而降低斷層結構的穩定性，引發隧道塌方事故。③巖層產狀不利或者存在巖爆等狀況。在對高速公路隧道進行實際事故的時候，因為施工人員沒有提前對目標隧道工程全過程施工需要穿過的地質狀況進行全面了解，也就無法精確觀測到圍巖存在的各種細微的變化，也就沒有對圍巖自身的穩定性進行精確判斷，所以會存在思想上的麻痹大意，從而沒有及時對不良地質洞段進行合理的支護以及采取合理的開挖方案，盲目追求施工進度，未設定合理的施工工期。不僅如此，隧道開挖過程中，未對爆破強度給圍巖帶來的影響實施綜合分析，從而使爆破給圍巖帶來的擾動超出了預先設定的閾值，且在開挖完成后沒有對圍巖采取必要的保護措施，使其長時間暴露在外界空氣環境中，進一步加劇了圍巖的風化程度。

2.4 設計因素帶來的隧道塌方

設計過程中，因為操作方法單一、勘察設備落后等原因，導致無法全面的勘察隧道所在區域的詳細地質狀況，所以無法建立全面的地質資料檔案，從而無法對隧道施工可能遇到的瓦斯、巖爆、富水以及斷層等不良地質狀況實施較為精確的評估。不僅如此，隧道往往都是地下隱蔽工程，部分較長的隧道甚至需要穿過幾座山體，橫跨多種地質單元、多類地質構造以及巖層；然而當前設計階段的地質勘察工作，往往只能勘察到整體的機制狀況，無法對水平以及垂直埋深較大的洞段實施勘察，這就導致隧道局部地段的地質資料不健全。設計因素導致地質相關資料不全面也是當前隧道施工中出現塌方事故的眾多原因之一。

3 當前高速公路隧道施工塌方的控制與處理措施分析

3.1 隧道洞口塌方的控制與處理措施分析

若是隧道塌方屬于中小型類的塌方，則能夠按照從上而下的方式把塌方體全部清除掉，接著在結合清除后坡面的實際狀況，再判斷是否能夠采取刷坡卸載；不僅如此，還可以采取噴錨網的方式同樣按照從上而下的方式對仰坡實施加固處理。當中，對于部分塌方較為嚴重的地方，也能夠通過挖臺階的方式，先把塌方體中存在的全部殘渣徹底清理干凈，之后再進行加固施工，加固過程中也需要采取噴錨網的方式，詳細狀況如圖1所示。而在防護方面通常是在仰坡的適當地方加設漿砌片石擋墻來進一步提高隧道整體的穩定性。

圖1 隧道塌方挖臺階處理方式

以實際案例來看，某段高速公路的隧道出現塌方，原因是隧道洞口周邊的山體發生了活動狀況。在出現塌方后，山體的滑動體仍舊處于不穩定狀態。因此施工人員首先對山體的滑動體進行加固，待加固完成后再對塌方進行處理。其中，滑動體加固過程中使用的器材主要包括長錨桿、抗滑樁以及預應力錨索等。待仰坡加固完成之后，若是隧道洞口留有露空洞身，需要通過暗洞明做或者明洞襯砌的方式，對于拱圈上部既能夠實施回填土石，也能夠實施漿砌片石。

3.2 隧道洞內塌方的控制與處理措施分析

3.2.1 對洞內塌方初期處理

只有對塌方做好初期處理工作，才可以防止塌方體出現進一步問題，因此，需要做好以下幾個方面的工作：

（1）封閉好塌方體，加固好塌方體的后方。在普氏平衡拱理論中提出，在一定的地質條件情況下，開挖的寬度與塌方的實際高度是成正比的關系。因此，只要將塌方的開挖寬度控制好，就可以保證塌方維持現有高度，不會出現新的塌方。而計算塌方的高度可以使用塌方高度公式進行，這樣可以將理論中開挖寬度的數值與塌方高度進行比較，發現兩者數據之間的差距，以便判斷塌方的穩定程度。由于普氏平衡拱理論假設圍巖都是均質，而現實情況中圍巖不可能都是均質，也就使得塌方的實際輪廓與理想的拋物線有差距。

（2）若塌方已經發展至地表處，則應該在塌方漏斗地表采取截水措施，為了避免洞內灌入地表水，還可在塌方上方進行遮雨棚的搭建。對塌方洞內進行處理后，可與對其進行夯填處理，在夯填時，高度需要稍稍高于原本地面高度，從而保證填土下沉后的高度可與地面一致。回填土穩定不再下沉后，則可以使用漿砌片進行輔砌工作。

3.2.2 洞內塌方處理

（1）小導管注漿法。這種方法一般應用于土質疏松、地質條件較差的地區，且該地區無大范圍塌方區域。在進行施工時，首先使用預注漿加固松散圍巖和塌方體，再結合鋼拱架和錨噴混凝土處理。

（2）二次襯砌加強與回填法。和沒有塌方地段相比，塌方段落的襯砌荷載大，需要加強襯砌。加強襯砌的優先方案主要有提高混凝土強度等級、在襯砌內加鋼軌和鋼筋、對塌穴進行加固等。在回填塌方時，不能使用松散的材料。

（3）三臺階開挖法。在新奧法中提到了一個施工原則，即“短進尺、勤測量、強支護、緊襯砌、弱爆破、早封閉”，該原則主要使用在塌方段落或者是軟巖區域。三臺階開挖法是采用人工風鎬并和微弱爆破、挖掘機一起配合使用，將余留土碴使用裝載機和挖掘機送出，再由自卸汽車送出隧洞并運送至指定地點。在進尺循環的過程中，都需要保持一臺拱架的距離，從而保證在通過塌方區域時不擾動周圍的圍巖。

4 結束語

綜上所述，在對高速公路進行施工的過程中，不管是由于事故的發生，還是由于外界環境如天氣等因素的影響，經常會發生隧道塌方事故，事故的發生都會對高速公路隧道的穩定造成危害。基于此，在對高速公路的施工過程中，需要加強對塌方的重視程度，不僅需要重視大面積塌方，還需注意小型塌方隱藏的危害。只有加強對塌方的重視程度，才可以保證施工的有序進行，確保施工人員的安全，使施工安全得到保障，從而降低施工企業的成本，提高施工企業的經濟效益。