公路工程隧道施工塌方治理技術研究

祝偉正

山東方正公路工程監理咨詢有限公司 山東煙臺 264000

作為一種地下條狀構筑物，隧道多修建于山嶺當中，用于克服高程障礙，改善道路線形，提升行車速度，對于提升整體運輸能力意義重大。然而，在隧道掘進施工過程中，往往會因為多種因素導致塌方等事故發生。隧道塌方原因很多，不僅包含不良地質的內在原因，同時還包括施工管理等外部原因。

1 隧道塌方的原因

第一個原因是公路工程選擇的工程地質較差，圍巖自穩能力低，工程施工時還沒有進行初期保護措施時就發生了塌方，這些復雜的地質有時是不具有預見性的，危險也很致命，幾乎沒有辦法去預防。

第二個原因是在勘探過地形過后，沒能夠在設計地形中的隧區地質條件做出準確地判斷，也沒有考慮不良地質帶來的后果。在公路建設開工以后，沒有專業工作人員跟進工程的進度，導致很多時候問題的出現沒來得及提前預知和預防，沒有人員跟蹤分析使圍巖分類、支護參數設計和開挖進尺要求不合理。這些人為的失職使得整個公路工程的建設都處在危險的環境之中[1]。

第三個原因，在建設過程中，對脆弱的周邊巖盤和淺埋層等不合適的地質體進行挖掘和超前支護預處理。那么時間一長，危險程度越大，也就無法保證圍巖有足夠的自穩能力和自穩時間，塌方現象很容易就會出現。很多不專業的進程和步驟，不去按照規范進行公路建設施工，這些都會導致開挖爆破效果差，那么圍巖應力集中，初支背后有空洞、初始支撐厚度不夠，螺栓長度和數量不足，鋼架間距過大，最終出現倒塌現象。

第四個原因是監管不到位，監控管理兩者都沒有發揮作用，這兩方面對于塌方問題的出現有很重要的作用。這就體現了公路建設過程中對于公路建設工程的安全意識薄弱。而目前很多隧道塌方造成人員傷亡、財產損失的原因就是監管不到位。

2 塌方處理技術

2.1 塌方體固結

進行塌方區域地表沉降及隧洞洞身拱頂沉降量的監測，并充分掌握塌方體及周圍基巖的性能情況，上述兩方面的測量必須貫穿于工程黃土隧道塌方施工處理全過程，并將塌方區域內預留沉降量從120mm的設計值調整至20cm。為避免塌方范圍再次擴大，工程業主方、設計方、施工方與監理方現場勘查并研究后決定，為防止地表水向塌陷坑槽內下滲，應先在塌陷處2m外增設排水溝，在不改動隧洞內塌陷體的情況下采用原土回填塌陷區域，根據塌方區域現有的承載水平，應將回填高度保持在拱頂之上3.0m±0.5m。按照1：1的坡率進行回填區域到原地面區段的放坡開挖，并將?50注漿鋼管按照50cm×50cm的間距打入頂面和四周坡面，再按12cm×12cm間距掛設雙層鋼筋網并噴25cm厚度混凝土漿液加固處理。

對于隧洞頂部地表鋼管注漿加固處理應采用長4.5-5.5m的?50鋼管，并按0.6m×0.6m間距采用梅花型布設，將三排孔徑8mm、孔距15.5m的注漿孔均勻布置于鋼管表面，以達到注漿飽滿的目的。漿液使用1：1水泥砂漿，注漿壓力應保持在1.5-3.0MPa范圍內[2]。

2.2 加強排水工作

處理塌方的同時，要加強防排水工作。地表沉陷、裂縫采用防滲土夯實，開挖截水溝，防止地表水滲入崩塌體。當塌方到達頂部時，應在洞口表面周圍挖溝排水，并在洞頂設置雨棚。坑口回填高出地面，用粘土或砌體封閉排水。當崩塌體內有地下水運動時，采用管溝引至排水溝排放，防止塌方擴大。塌方段襯砌應根據塌孔大小和地質條件進行加固。塌方發生后，應加強監測和測量，增加測量頻率，并根據測量信息及時研究對策。對于淺埋隧道，應測量地表沉降。

2.3 澆筑混凝土

在對空腔部位在管棚及型鋼拱架支立完成后，往塌腔泵送C30混凝土。這樣就能夠在塌腔部位形成超出2m厚度的混凝土保護層。而后，經預留注漿管處理且達到預期強度后，就可進行下一次泵送作業。當預留泵送管道的空腔內部發揮作用時，應保證長度間隔為2m，以為后續注漿填充提供條件。完成拱頂塌腔回填作業后，水泥強度應超出70%。值得注意的是，為規避二次塌方問題出現，需對洞內塌方體進行清理。

2.4 塌方治理效果評價

為驗證塌方治理效果，選取具有代表性的斷面鋪設檢測儀器，對隧道塌方治理效果進行評價分析。根據治理情況，將斷面壓力盒、砼應變計等測量儀器安設到指定位置，按照規范規定要求，對隧道周邊收斂變形初次支護等情況進行檢測。

在塌方災害治理中，作為治理措施初次支護結構作用狀態和圍巖穩定性的宏觀指標，隧道周邊收斂變形具有重要作用。根據檢測結果可知，其變形發展共經歷4個階段，即緩慢增長、迅速增長、逐步穩定、暫時穩定。下沉量最大處位于拱頂部位，最終在37.81mm處穩定。通過該變形發展變化情況，可見雙層鋼拱架的支撐作用良好，在治理塌方災害當中具有良好成效。

通過6個月的跟蹤觀測，隨著時間的不斷增加，襯砌間接觸壓力逐步呈現出“波動—穩定”的發展趨勢。接觸壓力最大處位于拱頂部位，為0.305MPa，通過計算可得，在二次襯砌結構設計承載值以內，與隧道結構承載需求相符。混凝土應力屬于壓應力，最大值為6.109MPa，位于左邊墻處。

通過分析鋼筋、混凝土等受力狀況，可見隧道二次襯砌結構主要受壓應力影響，基于鋼筋的性能作用，可以很好地彌補壓力問題，保證隧道結構受力合理，進而提高隧道的整體穩定性。通過上述分析，可以間接表明塌方段圍巖處于穩定狀態，說明已經克服了充填巖溶對隧道的穩定性影響，治理效果良好[3]。

3 結語

通過對公路工程隧道施工塌方問題原因的探索，處理措施的詳細列舉以及治理技術的初步探討，希望可以有助于公路建設中存在的塌方問題，減少危險性，保證人身安全。