公路隧道施工塌方事故的預防與整治技術研究

鐘家海 中交四公局第二工程有限公司

公路隧道施工塌方事故的預防與整治技術研究，是提高公路隧道施工安全，保證施工人員生命安全的重要措施。公路隧道施工期間，因為施工環境復雜，尤其是地下水豐富的地區，所以一旦出現防護準備不完善或者施工操作不科學的現象，就會出現施工塌方事故，損害公路施工設備，威脅公路施工安全，降低公路施工經濟效益。公路隧道施工中，邊坡開挖或者挖坡腳等，沒有及時進行防止，在長期暴露下就會出現塌方。針對公路隧道施工塌方事故研究，及時最好預防處理，應用有效的整治技術，保證公路隧道施工安全。

一、公路隧道施工塌方事故調查

云南省貢山縣獨龍江公路隧道第二合同段K3+856.5-K3+854.5施工中，施工現場突然發生巖爆事故，現場出現嚴重的巖石坍塌，致使3名施工人員當場死亡。山西太行一號國家風景道陽城段隧道施工中，隧道施工東部約600m處出現塌方，造成5人死亡。根據對公路隧道施工塌方事故調查統計，經過有效的公路隧道施工塌方事故預防與處理，2019年公路隧道施工塌方事故發生率明顯低于2017年、2018年。但是依然存在公路隧道施工注意與預防不足。結合這種情況加大公路隧道施工塌方情況，加大隧道施工安全預防力度，更深入的總結預防經驗，不斷研究整治技術，降低公路隧道施工塌方事故發生率。

二、工程概況與塌方事故

（一）工程概況

此次結合大梅沙隧道施工展開研究，施工類型為雙洞，車道為六車道。其中隧道洞長分別為1520m、1505m。雙洞位置相對平行，軸線距離根據測量間隔為40m。因隧道施工規劃中，途徑水嶺，地勢特殊，海拔達到300m以上，地貌屬性為花崗巖風化剝蝕類型。特殊的地質條件下，公路隧道施工面臨地形特殊、高差大以及地勢陡峻等威脅，必須做好隧道施工監測，科學預防施工塌方事故。隧道高差達到260m，地質條件方面，表面基層厚度差別大，存在大量風化巖土。加上斷裂構造的波及，為隧道施工的開展帶來一定難度。結合地質調查發現，此次隧道施工包含4條在斷層，雖表面屬于風化花崗巖，但是整體屬于弱風化花崗巖。對隧道施工摩擦阻力測驗發現，平均值在哀悼50KPa。巖石分布廣泛，相對來講結構比較清晰，整體以角礫狀為主。掌握相關地質條件，為公路隧道施工的開展做好準備，制定有效預防施工塌方事故。

（二）塌方事故

公路隧道施工中，出現塌方事故。之所以出現塌方事故，主要因為隧道施工期間天氣變化，降雨頻繁，連續降雨影響下，地下水位上漲，富集形式為巖溶水，主要集中在此次隧道施工的石灰巖地帶。施工期間將不斷對斷層帶進行開挖，巖體本身屬于松散狀，隧道開挖振動影響下，坍塌機率增大在。雨季的影響，隧道施工壓力明顯增加，自然因素作用下，對隧道塌方事故的發生起到直接主導影響。分析巖石力學，隧道施工期間開挖影響到地下水網絡，造成地下孔隙加大，巖石出現裂縫，地下水滲出，威脅隧道施工安全。加上隧道地質受到溶蝕等的影響，巖層抗壓強度下降，加上該地區可溶性鹽的流失，巖土整體出現松懈現象，十分脆弱。粉沙質土條件下，地下水流速度加快，還會出現潛蝕的情況。這些都在一定程度上影響公路隧道施工安全，引發施工塌方事故。

三、公路隧道施工塌方事故原因剖析

（一）水文地質原因

公路隧道施工地質條件特殊，多位于褶皺、巖面傾角較大或者節理裂隙等位置，這些區域地質現象比較復雜，影響公路隧道施工安全，出現塌方現象。加上隧道施工中，圍巖因為施工振動出現松動，受到地下水壓影響下地下水大量滲入到隧道中，隧道塌方風險加大[1]。

（二）公路隧道設計原因

公路隧道施工中，涉及到大量工程施工技術。全面性的工程設計，是保證公路隧道施工安全的前提。但是在實際公路隧道施工中，沒有做好實時監測，判斷隧道圍巖有誤，導致支護類型無法發揮穩固性作用，威脅公路隧道安全。缺乏縝密的隧道施工計劃，激發隱藏施工風險，引發公路隧道塌方。

（三）隧道施工工藝原因

公路隧道施工工藝與隧道施工地質條件不符，無法適應多變的水文地質條件，加上施工工藝調整不及時，導致隧道施工中支護不到位，嚴重影響到公路隧道的穩固性[2]。這樣一來，不僅公路隧道施工風險增加，隧道中出現各種松動以及失水等情況，威脅公路隧道施工安全。

四、公路隧道施工塌方事故預防措施與整治技術

（一）公路隧道施工塌方預防措施

1.明確統計公路隧道施工數據

公路隧道施工塌方事故的發生，不僅對公路隧道施工成本造成影響，還嚴重威脅到施工人員的人身安全。結合對公路隧道施工塌方事故預防經驗，必須提高對施工數據的掌握，這樣才能更準確的判斷塌方出現之前的預兆，及時預防塌方事故。其中包括鉆進感覺、回水速度以及隧道施工中的鉆進速度等，同時還要觀察巖層巖面的檢測情況，注意其數據變化。根據隧道施工情況，時刻關注掌子面施工狀態，第一時間反饋施工數據，結合現場及時作出施工調整[3]。隧道施工中很多位置需要進行爆破，爆破作業中需再三確定爆破參數，保證參數準確基礎上開始爆破。與此同時，還要及時對周圍安全情況、具體施工質量以及施工進度等進行確定，將爆破對隧道圍巖應力平衡影響降到最低。

2.提高水文地質預報能力

公路隧道施工中，必須提高對地質預報的重視，安排專門人員隨時對水文地質情況進行勘察，同時還要做好隧道施工監管。不斷更新水文地質預報情況，確保水文地質預報精準、合理。公路隧道施工中掌子面開挖施工中，按照隧道圍巖類別以及隧道具體施工情況，制定合理的施工預測方案，實時進行地質變化監察，掌握確切的地質斷層狀態，及時發現巖石破碎帶，勘察巖層發育情況[4]。對于正在開挖地帶依然時刻進行勘察，必須做到施工前、施工中與施工后全過程隧道水文地質勘察。提高超前預報能力，隧道溶洞尺寸，做好溶洞位置預報。

3.優化施工監測與組織體系

公路隧道施工安全事故的出現，分析其原因發現，出現施工事故的隧道地點均缺乏施工監測，施工組織體系不完善。面對這種情況，必須嚴格遵循“管超前、強支護、快封閉以及早噴錨”的施工組織原則，進一步優化公路隧道施工設計，積極完善施工組織體系。一旦公路隧道施工現場遇到特殊地質溶洞地段，根據施工組織體系，必須按照第一步治水、第二步開挖、第三步爆破、第四步護頂、第五步噴錨、第六步支護、第七步襯砌的順序，確保隧道開挖施工順利，保證隧道巖層穩定性，嚴格對隧道施工現場的開挖進尺進行控制。為初期隧道施工支護承載力的提高創造有利條件，保證支護剛度。有效的施工組織與監測體系，保證公路隧道施工安全性與現場圍巖穩定性。

4.科學選擇公路隧道施工工藝

施工工藝的選擇是提高隧道施工安全的重要舉措，同時也是做好隧道預防的關鍵。公路隧道施工地點普遍存在圍巖軟弱的現象，圍巖破碎后，需根據施工現場情況，科學選擇支護或者開挖施工工藝[5]。隧道地質條件特殊，施工現場情況動態變化。面對這種情況，要求施工人員必須適合勘察水文地質情況，制定科學合理的施工方案，以適當的支護方式，提前進行探測，快速施工閉合，提早進行襯砌，做好測量，以此更準確的對公路隧道施工事故進行預防。

（二）公路隧道施工塌方事故整治技術

1.有效整治滲水問題

公路隧道施工中，經常出現滲水問題。滲水問題不能及時解決，將會嚴重威脅到公路隧道施工安全，帶來隧道塌方，威脅施工人員安全。滲水問題的解決，需要及時進行鉆孔，做好鉆孔探水預報，以紅外探水方式完成地質勘察。結合勘察情況，及時對公路隧道的外圍進行清理，并且有序開展噴漿封閉。制定滲水監控計劃，對隧道施工中出現的位移以及收斂以及周圍沉降參數變化及時掌握，做好數據分析，及時了解公路隧道現場狀態。一旦出現滲水現象，必須第一時間進行處理，及時完成管棚注漿。根據現場水量情況，做好預防措施，以此規避二次滲水，并且做好通水[6]。公路隧道施工中如果并沒有出現滲水或者積水等現象，檢查隧道孔隙，采取注漿回填的方式處理孔隙，準確計算注漿用量，科學應用注漿材料，防止隧道塌方。

2.未塌穿型類型整治技術

對于公路隧道施工中出現的塌方事故，如果塌方區域比較大，第一時間是撤離施工人員與施工設備，觀察塌方區域現場情況，塌方逐漸穩定后，需及時進行混凝土噴施，要求噴施厚度必須達到5cm，還要設置錨桿，規格為0.8m×0.8m，懸掛金屬網，規格為0.2m×0.2m，其規格主要針對金屬網的網眼。徹底清除坍塌障礙物，設置整治花拱，待花拱設置完畢再次噴施混凝土，此次厚度要求為20cm。針對隧道坍塌位置，需在坍塌的腔內進行加固處理，從二襯外輪廓方面出發，安裝鋼軌拱架，鋼軌間隔為0.8m，材料為7.5#角鋼，橫向角鋼安裝間距設定為2m[7]。拱架安裝完畢，及時噴施混凝土在拱架的背部，此次噴施厚度要求為20cm。隨后安裝漿砌片石，厚度為1cm，鋪設緩沖渣層，厚度要求為1.5m。在此之后鋪設無紡布以及防水板，及時完成坍塌位置的二次襯砌，以此增加穩固性。對于塌方區域較小的隧道施工地點，則需要將支護位置清理好，尤其是坍塌區域的腔壁，初期支護安裝完畢，科學設計防水板，根據實際坍塌情況完成坍塌區域的二次澆筑。這期間注意，拱架底部位置，需提前應用混凝土進行填充處理，確保地層扎實的基礎上，還要設置防水層，要求護拱厚度必須達到1m，隧道坍塌區域全部用棄渣或者其他填充材料填充密實，增加周圍護壁安全性。

3.有效整治洞身塌方

公路隧道施工中，隧道施工中洞身如果出現塌方，根據塌方量，制定控制塌方的方案，還要做好相鄰地段的支護工作，以此確保隧道塌方相鄰地段的穩定。這期間還要及時進行進尺清渣，立即清除隧洞中的危石，馬上采取鞏固措施，完成混凝土施噴，增加公路隧道穩固性[8]。及時對出現塌方位置進行監控，所有隧道塌方整治工作都必須做到循序漸進。隧道動身如果出現過大的塌方，清除危石以及混凝土施噴后，還要對塌方位置進行掛網，增設鋼支撐，從而在洞身整體形成封閉環，增加隧道受力體面積。洞身表面如果出現沉陷等情況，一定要及時進行夯實處理，提前將注漿管預埋，同時還要處理好隧道排水問題，及時搭設防雨棚。設置支架，應用鋼筋焊接的方式，將整個洞身連為一體。第一時間將塌渣處理，一定要做到隨時挖掘隨時安裝支撐架，以此保證隧道穩固性與公路隧道施工安全性。

4.洞口塌方事故處理

公路隧道施工中，洞口坍塌情況十分常見，尤其是施工工藝選擇出現問題或者操作不當，都會造成洞口開裂，甚至出現下沉或者坍塌情況。這方面問題的解決，需要提前進行地質勘查，嚴格按照“早進洞、晚出洞”的要求，制定洞口施工方案，合理應用施工中的火攻材料，以此降低振動對洞口的影響。在此基礎上還要重視洞口關鍵位置的監測，采用混凝土明拱的方式鞏固公路隧道洞口，保證公路隧道施工安全。

結束語：綜上所述，公路隧道施工中，坍塌事故如果不能有效解決，隧道施工質量受到影響，安全性下降。針對公路隧道施工情況，及時分析出現塌方的原因，做好施工監測，從洞身到洞口均進行加固處理，以此有效預防隧道施工塌方，提高隧道施工安全。