談隧道施工中塌方的預防與處治措施

李良全 柳志國

貴州宏信創(chuàng)達工程檢測咨詢有限公司

談隧道施工中塌方的預防與處治措施

李良全 柳志國

貴州宏信創(chuàng)達工程檢測咨詢有限公司

在特殊的地形進行道路等工程建設時，不可避免的會進行隧道施工，隧道施工中可能出現的最嚴重問題就是塌方。隧道如果出現塌方，不僅會延誤整個工程的工期，提高工程的建設成本，還有可能造成重大的人員傷亡事故。因此，預防隧道施工出現塌方是工程需要考慮的重點。本文首先簡單介紹了隧道塌方造成的危害，其次指出了導致隧道塌方的主要原因，再次提出了預防隧道施工中塌方的措施，最后提出了隧道施工塌方的處治方法。

隧道施工；塌方事故；預防措施；處治方法

1 隧道施工塌帶來的危害

由于地質條件等外部因素和人為因素的影響，隧道在施工過程中會出現頂端和側端部分巖石和土層掉落的現象，這就是隧道塌方。隧道塌方沒有不明確的時間，隨機性非常大，如果在施工過程出現塌方，就會大大增加施工的經濟成本，還會耽誤工期，最嚴重的是，隧道塌方可能會造成嚴重的人員傷亡事故；在隧道投入使用后發(fā)生塌方，也會給隧道中的人們帶來社會影響極壞，不利于維持社會的穩(wěn)定。

圖1 隧道施工塌方圖

2 隧道施工塌方的主要原因

2.1 復雜的地質和水文條件

第一，如果隧道的施工位置正處于斷裂帶地層結構或是斷層錯動地段，機械在開挖的過程中就容易破壞巖層結構，引發(fā)塌方事故。第二，如果施工現場的地層結構比較松散，機械在開挖的時候也容易引發(fā)大規(guī)模的塌方。第三，如果隧道的施工位置處于溝谷等地層厚度薄的地區(qū)，在施工的時候，地層若無法吸收應力，也會引發(fā)塌方事故。第四，如果隧道周圍有豐富的地下水，巖層的強度就比較弱，一遇到外力也會造成滑塌。

2.2 施工設計出現問題

隧道施工最常用的方法是工程類比法，這種方法在應用時是有缺陷的。比如：如果在隧道施工前沒有對現場進行仔細勘查，或是對圍巖的判斷出現錯誤，設計方案中的支護類型可能就與實際的施工情況不相符，這就給工程埋下了巨大的塌方隱患。所以，在隧道施工前，一定要進行實地勘查，這為后期施工打好了安全基礎。

2.3 施工方法出現問題

第一，在對隧道各項數據進行測量的時候沒有嚴格按照標準來執(zhí)行，一些數據出現錯誤，導致施工方案選擇不當。第二，沒有精確計算好開鑿隧道所需要的炸藥和爆破方位，如果炸藥用量過多或者方位偏移，都會造成隧道塌方。第三，支護的方法不正確或支護的質量不合格。

3 預防隧道施工中塌方的方法

3.1 一般測量法

一般測量法指的是采集參考點的應力變化和位移情況，如果發(fā)現異常特征要及時上報修改，預測是否會發(fā)生塌方。測量的頻率要根據每天的位移速度和斷面離開挖的距離來確定。

3.2 觀察法

在隧道施工過程中，要使用探孔技術分析隧道中的巖層結構和水文狀況，在隧道掘進過程中要時時對地質結構進行檢測，判斷塌方發(fā)生的可能性。預防隧道塌方的關鍵步驟是對圍巖結構進行檢測，通過檢測圍巖的應力變化和支護結構的穩(wěn)定性可以判斷出圍巖的節(jié)理裂隙的具體情況。判斷地表結構是否出現下沉的有效方法是觀察動壁松動的情況和混凝土掉落的狀況。

3.3 微地震測量法

判斷微小地震對工程造成的影響可以應用微地震檢測技術，它的監(jiān)測原理是聲傳播。微地震監(jiān)測技術主要有三個環(huán)節(jié)，首先是指標數據的采集，然后是微震源成像，最后是反向演化分析。采集到的信號波形特征是分析隧道斷層和周圍巖層應力狀態(tài)的主要依據，可以預測隧道的應力變化和塌方的程度。微地震監(jiān)測技術主要具有如下三個優(yōu)勢：第一，監(jiān)測的面積非常廣。第二，它可以準確判斷出隧道巖層斷裂的具體位置。第三，監(jiān)測技術是利用地震波來進行監(jiān)測的，所以它所用的傳感器可以放置安全的地方，監(jiān)控系統(tǒng)可以長期正常運行。

3.4 聲學測量法

聲學側量法是通過檢測巖層的聲波變化來對巖層應力變化進行分析，以此來預測是否會發(fā)生塌方。

4 隧道施工中塌方的處治策略

4.1 處理隧道塌方要首先加固沒有塌的地段，防止塌方蔓延，擴大事故

如果塌方的隧道長度比較短、洞口高度低，就應該首先加固洞體兩端的巖層，可以先采用錨噴聯合支護技術加固巖層，在殘渣清理完成后，撤掉臨時支架。如果塌方的隧道洞口高度比較高，掉落的巖石和土層又比較多的時候，應該首先支護洞口，然后檢測隧道內部塌方的規(guī)模和具體方位，再應用注漿加固技術對渣體進行封堵，等到巖層結構穩(wěn)定之后按照從上到下的順序清理渣體。如果在因施工現場的地質構造造成塌方出現冒頂的情況下，應該及時在陷穴口周圍設置地表錨桿，并用鋼架進行支撐。如果隧道口的塌方已經延伸到了地表層，這時最好采取暗洞明作的方式，以免塌方的范圍進一步擴大。

4.2 在處理隧道塌方時，應該注意地下水的影響

要防止地下水侵蝕塌方地段，否則就會造成二次塌方。

(1)如果隧道周圍的巖層出現了裂縫或者下沉的現象，應該采用不透水土壤夯實結構，并采取一定的措施以防地下水深入到塌方地段。

(2)塌方位置如果存在地下水活動，應該及時將地下水引流出去。

(3)如果塌方出現通頂的現象，要使塌方地段的回調高度比地表面高一些，要將回填口封堵起來，封堵的材料可以用不透水黏土，還要在周圍開挖排水通道，并用防水布將陷穴口遮蓋起來。4.3如果隧道塌方的規(guī)模比較小，只需要及時封堵住塌穴就可以；對于小型的塌方，可以清除危險的巖石，并進行加固和支護，同時在施工中進行圍擋

如果塌方的規(guī)模較大，則需要首先回填干砌片石，然后再用鋼架支撐周圍的巖層；如果塌方規(guī)模特別大，則應該與上級部門一道設置應急處理方案。

圖2 塌方支護加固圖和攔石網圖

5 結束語

在隧道工程中難免遇到塌方的問題，其塌方程度對整個工程所造成的損失可大可小，因此要引起足夠的重視。本文通過對隧道施工的危害和方法的分析，探討出一些可行的預防措施，對提升隧道施工有現實意義。

[1]申志軍．運營隧道缺陷與病害整治技術[M].北京:人民交通出版社,2016．

[2]黃欣.斷層破碎帶隧道施工技術要點分析[J].佳木斯職業(yè)學院學報，2014(12):195～196．

[3]畢旭冰,吳孝清,劉勝春.公路隧道穿越斷層破碎帶仿真分析[J].交通科技,2014(1):5～7．

[4]李廷春,張乃杰,劉建章.斷層破碎帶影響下隧道的震害分析[J].山東科技大學學報(自然科學版),2014,33(1):68～74．

[5]楊新安,黃宏偉.隧道病害與防治[M].上海:同濟大學出版社,2003．

[6]陳曉東.隧洞工程施工塌方預防及處理[J].人民珠江,2004(2):37～39.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.115