隧道工程施工及突發(fā)事故處理措施研究

中交第四公路工程局有限公司

【摘 要】以川西某隧道施工為實(shí)例，闡述了隧道施工的施工過程及施工中的注意事項(xiàng)。在實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了隧道施工中的工程質(zhì)量通病和包括隧道坍塌、突水、突泥和巖爆等突發(fā)事故的特點(diǎn)及其應(yīng)對措施。

【關(guān)鍵詞】隧道；工程施工；工程質(zhì)量通??；突發(fā)事故

1.工程概況

四川省雅安至康定高速公路項(xiàng)目起于雅安市草壩，接樂山至雅安高速公路，設(shè)對巖樞紐互通式立交與雅安至瀘沽高速公路相接后，經(jīng)天全、新溝，設(shè)隧道穿越二郎山后，經(jīng)瀘定，瓦斯溝止于康定縣城東菜園子。路線全長134km。

本標(biāo)段工程主要包括橋梁、涵洞、隧道及路基等工程，其中隧道主洞建筑限界：凈寬10.25m×2。標(biāo)段共有隧道9338m/6座，為分離式隧道，隧道分布特征見表1。

2.地質(zhì)背景

研究區(qū)位于四川盆地西緣山地，為盆地到青藏高原的過渡地帶。由海拔平均4000多米的世界屋脊向東傾斜，降至500多米的四川盆地西角。區(qū)內(nèi)山脈絕大多數(shù)為背斜山，與地質(zhì)構(gòu)造帶走向一致。沿線山脈縱橫，地表崎嶇，地貌類型復(fù)雜多樣。形態(tài)上，以山地為主，高山、中山、低山、平壩等地貌形態(tài)齊全。本標(biāo)段線路海拔1315m～1420m。

沿線地層分布主要受構(gòu)造控制，低山丘陵河谷區(qū)主要地層為第三系礫巖，白堊系礫巖、砂巖，泥盆系大理巖、片巖，中元古界石英片巖、片麻巖。南陽盆地主要地層為第四系膨脹土和第三系泥巖、砂礫巖。此外發(fā)育少量構(gòu)造巖類和花崗質(zhì)侵入體。

工程標(biāo)段屬亞熱帶季風(fēng)山地氣候，年平均氣溫15.1℃，降水量由東向西隨高度遞增，年平均降水量達(dá)1660毫米，雨季長達(dá)半年。區(qū)內(nèi)地表河流為天全河，水量豐富，河內(nèi)流量主要來自雨水補(bǔ)給，其次是地下水補(bǔ)給和冰雪融水補(bǔ)給。

標(biāo)段沿線發(fā)育滑坡、錯落、崩塌、巖堆及危巖落石、溜坍、泥石流、巖溶、地震液化等不良地質(zhì)現(xiàn)象?；镜卣饎臃逯导铀俣葹?.20g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度。

3.隧道施工過程

3.1施工設(shè)計(jì)方案

隧道施工主要重點(diǎn)關(guān)注下述方面：（1）洞門開挖，在修通施工便道后，開始洞口土石方的挖運(yùn)。開挖之前，注意邊、仰坡受地表水沖刷而形成塌方[1]。（2）明洞開挖，在洞口截水溝完成后進(jìn)行。應(yīng)密切注意開挖邊坡率，并在開挖后及時進(jìn)行邊坡防護(hù)。之后施工仰拱、邊墻基礎(chǔ)，整體灌筑拱墻。驗(yàn)證明洞砼是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，再進(jìn)行防水層和明洞回填。（3）洞身開挖，依據(jù)圍巖特點(diǎn)，不同等級的圍巖采用相應(yīng)的開挖方式。如，Ⅴ級圍巖及圍巖淺埋段采用留核心土環(huán)形遵循、Ⅳ級圍巖采用臺階法和Ⅲ級圍巖采用全斷面進(jìn)行開挖。開挖期間務(wù)必保證洞內(nèi)通風(fēng)正常，應(yīng)用軸流風(fēng)機(jī)供風(fēng)，吐濁納新。（4）支護(hù)，包括超前和初期支護(hù)。洞口段利用雙層小導(dǎo)管進(jìn)行加固，超前支護(hù)采用φ42超前小導(dǎo)管，初期支護(hù)采用和φ22藥卷錨桿等。支護(hù)過程重點(diǎn)注意大管棚、Φ42注漿小導(dǎo)管、型鋼拱架、φ25/Φ22藥卷錨桿、鋼筋網(wǎng)和噴射砼的施工。（5）防水層施工，隧道拱墻上添加防水板和無紡?fù)凉げ歼M(jìn)行防水，二者在盲溝施工完且二襯施工之前完成鋪設(shè)。防水板放置于11號鐵絲上，防水卷材的鋪掛工藝采用熱風(fēng)雙焊縫鋪掛。（6）襯砌砼由兩個集中拌和站供應(yīng)，施工過程注意按配合比配料，其順序遵循先仰拱和拱墻整體的灌注，再電纜槽和水溝施工。（7）防排水，其施工原則是排水為主，兼以防水、堵水和截水等，以期達(dá)到洞內(nèi)排水通暢。進(jìn)行縱橫向排水盲管施工，設(shè)置洞內(nèi)排水溝。（8）洞內(nèi)路面施工，采用機(jī)械攤鋪進(jìn)行隧道水泥砼路面施工。（9）隧道監(jiān)控量測，是施工質(zhì)量和施工進(jìn)度的保證，需完成包括測點(diǎn)埋設(shè)、日常量測和數(shù)據(jù)處理等工作，并將量測信息及時反饋于施工。（10）地質(zhì)超前預(yù)報，鑒于隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，在施工中采取隧道地震探測儀和地質(zhì)雷達(dá)等手段進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，為探明區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象，以確保施工安全。

3.2施工技術(shù)措施

根據(jù)標(biāo)段隧道圍巖地質(zhì)條件較差的特點(diǎn)，以確保隧道施工質(zhì)量為目的，采取如下技術(shù)措施：（1）進(jìn)洞施工，將洞口的截、排水設(shè)施，洞頂溝、坑等凹處進(jìn)行夯實(shí)填平等工作，在進(jìn)洞施工之前完成。開挖順序?yàn)橄榷纯谶吋把銎麻_挖，再洞內(nèi)。（2）洞口淺埋段應(yīng)用超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，開挖進(jìn)尺需嚴(yán)格控制，減少爆破、擾動強(qiáng)度和爆破振動，并及時進(jìn)行初期支護(hù)，減少圍巖暴露時間。在一些地方，出現(xiàn)地下水高于路肩標(biāo)高的情況，設(shè)降水井和集水坑，并設(shè)置泵站梯級將之抽排出洞。（3）洞身開挖，在地質(zhì)不良現(xiàn)象地段遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)”的施工原則，對裝藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制、改用機(jī)械和人工開挖，適當(dāng)預(yù)留沉降量。（4）洞身施工，重點(diǎn)是超前小導(dǎo)管、鋼架、鋼筋網(wǎng)和噴混凝土的施工。超前小導(dǎo)管設(shè)置前后兩排，長度應(yīng)大于1m；鋼架安放時應(yīng)垂直于隧道中線，傾斜度偏差不大于2°；鋼筋網(wǎng)采用焊接的搭接方式，搭接長度為1～2個網(wǎng)格；采用分層分層噴射混凝土，每次噴射混凝土厚度的不小于40mm，濕潤養(yǎng)護(hù)工作在凝土終凝2小時后進(jìn)行。（5）襯砌施工，以隧道斷面尺寸為基準(zhǔn)，混凝土襯砌施工以保證襯砌厚度為原則。 3.3工程質(zhì)量的通病

通過標(biāo)段隧道施工，結(jié)合前人的工作經(jīng)驗(yàn)[2、3]，本文總結(jié)了隧道工程質(zhì)量常見的通病，并對其相應(yīng)的預(yù)防措施進(jìn)行歸納（表2）。

表2 隧道工程質(zhì)量通病及預(yù)防措施表

序號 質(zhì)量通病 預(yù)防措施

1 隧道拱背回填不實(shí) 在出現(xiàn)超挖坍塌時，嚴(yán)格按規(guī)范和驗(yàn)標(biāo)要求辦理，拱腳以上1m范圍內(nèi)的超挖，必須用與拱圈同等級混凝土一次回填；其余部分，超挖在允許范圍內(nèi)可用與襯砌同樣材料回填，超挖大于規(guī)定時可用片石混凝土或漿砌片石回填；

回填后，必須經(jīng)質(zhì)量員檢查合格后，方可進(jìn)行下道工序。

2 隧道排水溝、電纜槽不平直 采用成熟的型鋼模板體系施工方法，每倒用一次都要進(jìn)行整修；

放樣點(diǎn)宜5m一個，模板縱向接縫處要重點(diǎn)檢查標(biāo)高，加強(qiáng)支撐，防止跑模；

搗固密實(shí)，頂面抹面要設(shè)專人負(fù)責(zé)；

不得提前拆模，以防拆模造成棱角破壞。

3 隧道滲漏水 按設(shè)計(jì)要求施工防排水設(shè)施，灌注混凝土?xí)r保證防排水設(shè)施位置正確，牢固、不破損；

洞身施工防水層前先進(jìn)行支護(hù)表面修整處理，防止防水層被戳破；

采用防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理的原則；

襯砌混凝土要搗固密實(shí)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)自防水；

按規(guī)范安裝止水條、止水帶采用鋼筋卡定位和固定，按設(shè)計(jì)埋設(shè)排水盲溝；

提高混凝土的抗?jié)B性。

4 邊墻施工縫接觸面處混凝土不密實(shí) 設(shè)計(jì)斷面預(yù)制端頭板，立模要牢固并充分濕潤模板；

加強(qiáng)搗固，拐角處一定要振搗密實(shí)；

木工現(xiàn)場值班，發(fā)現(xiàn)跑模，立即糾正。

3.突發(fā)事故及應(yīng)對措施

隧道施工過程中，由于發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害事件和存在各種工程質(zhì)量通?。ū?），致使隧道本身及其施工作業(yè)處于突發(fā)事件的威脅中，下面從隧道坍塌、突水、突泥和巖爆等幾個方面進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

隧道坍塌，施工現(xiàn)場主要表現(xiàn)在：（1）圍巖量測結(jié)果顯示，圍巖的變形速度急劇加快；（2）圍巖面巖塊不斷剝離墜落；（3）支護(hù)噴混凝土的表面出現(xiàn)龜裂、裂縫或脫皮掉塊；（4）鋼架發(fā)生嚴(yán)重變形；（5）掌子面圍巖裂隙中滲水量或涌水量顯著加大。出現(xiàn)上述狀況，施工人員務(wù)必迅速撤離現(xiàn)場。具體應(yīng)對措施包括：（1）對坍塌情況隨時進(jìn)行觀察、監(jiān)測和記錄；（2）于坍塌后方設(shè)置拱線和邊墻橫向支撐，必要時可在拱部設(shè)傘形支撐；（3）綜合分析，查找坍塌原因，實(shí)施加固，排除險情。

隧道突水事故，主要是掌子面施工時突然涌出的大量水流。其應(yīng)對措施包括：（1）施工人員需配備救生衣；（2）以人為本，先撤離施工人員，切斷電源；（3）積極進(jìn)行抽水排水作業(yè)，洞內(nèi)水泵不能滿足抽水需要時，及時啟用洞外抽水設(shè)備；（4）積水面下降后，應(yīng)對浸泡段和隧道初期支護(hù)進(jìn)行檢查，并對有裂紋和松動的壁墻及時進(jìn)行處理。

隧道突泥事故，應(yīng)對措施包括：（1）做好突泥事故的預(yù)防工作，一旦突泥事故發(fā)生，立即撤離掌子面施工人員；（2）待突泥能量釋放后，組織搶險人員進(jìn)洞搶救。應(yīng)用鋼筋、鋼管和型鋼作為骨架，利用草袋、坑木封堵缺口，最后利用噴射混凝土將突泥口封閉，并加固周圍洞身；（3）設(shè)置安全監(jiān)控測量點(diǎn)，密切注意圍巖的收斂變化情況。

隧道巖爆事故，應(yīng)對措施主要有：（1）首先進(jìn)行找頂工作，一切以巖爆部位找頂為前提；（2）對巖爆部位的支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)，必須遵循先打安全錨桿（必要時可以掛網(wǎng)），并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行噴漿封閉，之后再進(jìn)行開挖作業(yè)；（3）錨桿安裝完成后，再于在錨桿之間鉆適量的空眼，以達(dá)到減小巖爆二次發(fā)生的機(jī)率的目的；（4）施工人員樹立良好的安全意識，做好及時撤離的準(zhǔn)備；（5）在巖爆重災(zāi)區(qū)，應(yīng)在最短的時間內(nèi)對圍巖進(jìn)行錨噴網(wǎng)支護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國交通部. 公路工程施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 032-94）. 人民交通出版社，2004.

[2]交通運(yùn)輸部工程質(zhì)量監(jiān)督局. 公路隧道工程質(zhì)量通病防治手冊[M]. 人民交通出版社，2004.

[3]中華人民共和國交通部. 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F50-2011）. 人民交通出版社，2011.

作者簡介：

白英利，1975年8月生，男，吉林松原，本科畢業(yè)，工程師，公路、市政、鐵路土建施工中交第四公路工程局有限公司。