公路隧道洞內的坍方處理

【摘 要】由于我國山區(qū)面積廣大，且地質條件非常復雜，加上施工管理不當，在開挖隧道的工程中常有坍方的事故發(fā)生。正確的認識進而做好防護措施不僅能保障施工人員的安全，而且能節(jié)約成本，提高工作效率。該文闡述了洞內坍方的分類及原因，進而提出了常用的處理方法。

【關鍵詞】坍方;原因;征兆;防治措施

0.前言

隨著國家經濟的發(fā)展，我國的公路事業(yè)得到了前所未有的高速發(fā)展。尤其是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，為了在山區(qū)縮短道路里程，隧道大規(guī)模的建設成了必然的趨勢。我國已經在隧道建設上取得了矚目的成就。但由于山區(qū)地質復雜，開挖過程中塌方時有發(fā)生，給國家?guī)砗艽蟮慕洕鷵p失，也威脅著施工人員的安全。因此，在開挖過程中如何防塌，治塌成了隧道發(fā)展中的一個重要研究的課題。

1.隧道洞內坍方的分類

隧道洞內塌方按是否引起地表塌陷分為冒頂塌方和坍腔塌方。 冒頂塌方即塌方坍到了地表，引起了地表下陷。坍腔塌方：未對地表產生塌陷的影響。

2.隧道塌方的原因

塌方的原因分為主觀原因和客觀原因兩種。主觀原因包括設計因素和施工因素；客觀因素包括自然氣候和地質因素。

(1)設計因素：設計是施工的先導，對施工人員的安全性起著決定性的作用。a.勘測設計階段對隧道要經過的地段地質掌握不全，把隧道設在了地質不好的位置。b.設計的支護參數略小，確保不了自開挖到二次襯砌完成這段時間內圍巖的穩(wěn)定性。c.在特殊不良地質如溶洞，斷層及破碎帶處的處理措施不合適。

(2)施工因素：a.在某段特殊的地質條件下，需要采取超前支護二沒有采取，或者盡管采取了但其質量和數量并未達到要求，即所謂的偷工減料。b.爆破的方法有問題，以致對圍巖的擾動太大。c.開挖的方法不恰當，如該采用短臺階法而采用了長臺階法。d.初期支護沒按著設計中進行，例如噴射的混凝土的厚度不夠，錨桿的直徑，長度不夠。e.二次襯砌沒及時跟上，使圍巖無法承受應力重分布所帶來的直接作用而塌方。f.在軟弱圍巖中，沒有做仰拱，無法封閉圍巖，阻止圍巖過大的變形，提高整體承載力。

(3)自然氣候因素：大量的雨水沿著山體破碎的巖縫，節(jié)理滲入到圍巖中，會使裂隙水發(fā)育，部分圍巖內壓力增大甚至圍巖失穩(wěn)，破壞了圍巖的自承結構。另外，大量的雨水進入山體后，水壓最終要由襯砌來承受，以致隧道的初期支護承載力達到極限而倒塌。

(4)地質因素：當隧道通過石質，土質等各種堆積體時，由于結構松散，顆粒間無膠結，開挖后引起坍塌。當軟弱結構面的發(fā)育或者泥質充填物太多，都會引起較大的坍塌。隧道穿過斷層以及其破碎帶，錯動的地段，一經開挖，潛在應力立刻釋放，圍巖失去穩(wěn)定，小則引起圍巖掉塊，大則引起塌方。地下水的軟化，浸泡，沖蝕，溶解等物理化學作用加速巖體的失穩(wěn)和坍落。

3.隧道坍方的征兆

(1)隧道壁面擠壓變形。

(2)量測信息所反應的圍巖變形速度或數據值超過允許值。

(3)噴射混凝土產生縱橫向的裂紋或龜裂。

(4)在坑頂或坑壁發(fā)現不斷掉下土塊、小石塊或構件支撐間隙不斷變大、張開。

(5)巖層的原理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開。

(6)支撐梁、柱變形或折斷，楔子壓扁劈，填塞木彎曲折斷，扒釘受力變形，木支撐發(fā)出“劈啪”破裂聲。

4.預防措施

(1)先排水：在施工前和施工中采取相應的防排水措施，盡量將開挖范圍之外的水截住，不讓水流進洞中。

(2)短開挖：在圍巖地質較差的地段，控制每循環(huán)開挖進尺，每次立一個工字鋼拱架且拱架必須緊貼掌子面，使拱頂與拱架之間沒有空隙。

(3)強支護：針對圍巖和低壓情況加強初期支護確保支護結構有足夠的強度，采取增加拱架的本身剛性強度，減小拱架間距及噴射混凝土的厚度，有時也可以采取模板澆筑混凝土盡早封閉。

(4)快襯砌：必要時二次襯砌工作緊跟開挖工作面進行，力求襯砌盡快成環(huán)，和初期支護共同受力。

(5)勤檢查：安排專人對支護及圍巖等進行檢查和測量變形，發(fā)現圍巖有變形或者異狀，立即采取有效措施進行處理。

5.處理方式

5.1冒頂塌方

第一步要進行地表陷穴處理。(1)進行地表和陷穴的排水，(2)在陷穴邊坡打注漿鋼花管掛網噴混凝土加固，以防止坍方的繼續(xù)延伸擴展。(3)根據實際情況，決定是否采用對坍方漏斗松散體進行深孔注漿固結。(4)坍口四周做截水天溝和排水溝。

第二步：洞內施工。(1)采用雙側壁導坑法進行開挖坍體，并以小管棚輔助進行開挖。(2)初期支護采用足夠強度的鋼拱掛網噴混凝土，并適當的增加周壁注漿小導管配合前進。(3)二次襯砌采用足夠強度的如（C30）混凝土，主要受力筋應為雙層直徑至少為25mm的帶肋鋼筋。

第三步：對地表坍口進行回填，回填采用不透水黏土為最佳，回填的高度應高出原來地面半米到一米。如果地表坍口附近很難找到不透水黏土，可以換為坍腔四周刷坡，做成簸箕狀。簸箕地面應保證有一定的坡度，約4%-6%，以方便排水。

5.2坍腔式坍方處理方式

5.2.1大型塌方

一般不進行清渣處理，因為坍塌體體積太大，所耗費的時間太長，且要耗費大量的物力財力。采用注漿管柵法來做整體加固處理比較合適。

(1)要設置止?jié){墻：可采用厚1.0米的素混凝土或者2.0米厚的漿砌片石。(2)預埋孔口管，進而進行注漿。(3)施做管棚后，進行開挖支護。

5.2.2中小型的坍方則要進行坍體清理

土質類坍方一般都是大型坍方，很少有中小型塌方，下面詳細敘述如何處理巖石類坍方。

從坍腔口可觀察到坍壁穩(wěn)定的情況下，根據坍腔的高跨比的大小來采取相應的處理方法：

當坍腔的高跨比小于0.70時，用“外內防”的方法進行處理。利用圍巖暫時處在基本穩(wěn)定的狀態(tài)，邊清理坍體邊處理，趁機沿坍塌面采用噴錨支護技術加固為坍塌的底層，即外層支護。然后沿著二次襯砌外輪廓線，用鋼筋混凝土做個支護的殼體，即內層初期支護。與此同時，用鋼架將內外層初期支護連成一個整體，待二次襯砌完成后，沿著內層初期支護的外輪廓線依次設置防水層，混凝土護拱，一米以上的土層緩沖層，即防護層。

當坍腔的高跨比大于等于0.70時，采用“外防”的方法處理。即在坍方發(fā)生后，利用圍巖的自穩(wěn)能力，趁機沿著坍塌面進行外層支護，不必設內層初期支護，等到二次襯砌完成后，同樣要設置防水層，混凝土護拱和一米以上的土層緩沖層。

6.結語

隧道的塌方帶來的損失是慘重的，因此在整個工程中從設計到施工都要嚴格按照規(guī)范來做，只有每一步都做到位，國家的經濟才能更高效，更經濟的發(fā)展。

【參考文獻】

［１］馮衛(wèi)星.隧道坍方處理方案例分析.西安交通大學出版社，2002，1.

［２］張倬元.工程地質分析原理.地質出版社，2009，6.

［３］陸林強.冒頂隧道的施工技術.隧道建設，2000，4.

［４］陳昌勇.候家灣四號隧道大坍方的處理.世界隧道，1999，1.