隧道工程施工及突發(fā)事故處理措施研究
——以川西某高速公路為例

隧道工程施工及突發(fā)事故處理措施研究
——以川西某高速公路為例

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(duì)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。

表1 隧道分布特征一覽表

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(cuò)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。基本地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，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(shí)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(jí)的圍巖采用相應(yīng)的開挖方式。如，Ⅴ級(jí)圍巖及圍巖淺埋段采用留核心土環(huán)形遵循、Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法和Ⅲ級(jí)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(hào)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(gè)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(cè)，是施工質(zhì)量和施工進(jìn)度的保證，需完成包括測(cè)點(diǎn)埋設(shè)、日常量測(cè)和數(shù)據(jù)處理等工作，并將量測(cè)信息及時(shí)反饋于施工。（10）地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，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(cè)儀和地質(zhì)雷達(dá)等手段進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，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(dòng)強(qiáng)度和爆破振動(dòng)，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，減少圍巖暴露時(shí)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(jí)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(duì)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(shí)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(gè)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(shí)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(duì)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

3.突發(fā)事故及應(yīng)對(duì)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(gè)方面進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

隧道坍塌，施工現(xiàn)場(chǎng)主要表現(xiàn)在：（1）圍巖量測(cè)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(chǎng)。具體應(yīng)對(duì)措施包括：（1）對(duì)坍塌情況隨時(shí)進(jìn)行觀察、監(jiān)測(cè)和記錄；（2）于坍塌后方設(shè)置拱線和邊墻橫向支撐，必要時(shí)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(xiǎn)情。

隧道突水事故，主要是掌子面施工時(shí)突然涌出的大量水流。其應(yīng)對(duì)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(shí)，及時(shí)啟用洞外抽水設(shè)備；（4）積水面下降后，應(yīng)對(duì)浸泡段和隧道初期支護(hù)進(jìn)行檢查，并對(duì)有裂紋和松動(dòng)的壁墻及時(shí)進(jìn)行處理。

隧道突泥事故，應(yīng)對(duì)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(xiǎn)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(cè)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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)，做好及時(shí)撤離的準(zhǔn)備；（5）在巖爆重災(zāi)區(qū)，應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)圍巖進(jìn)行錨噴網(wǎng)支護(hù)。

[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(cè)[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.

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。

Study on tunnel construction and emergency treatment measures—— a case study of a highway in Western Sichuan

白英利 / 中交第四公路工程局有限公司

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(duì)措施。

隧道；工程施工；工程質(zhì)量通?。煌话l(fā)事故

In this paper, we expound the construction process and the matters needing attention in the construction of the tunnel, with the construction of a tunnel in West Sichuan as an example.On the basis of the actual construction experience, we summarize the common problems in the construction of the tunnel and the characteristics of the tunnel collapse, sudden water, mud and rock burst, and put forward the countermeasures

tunnel; project construction; construction common problems; emergency