公路隧道塌方的原因分析及其防治措施分析

郝小芳

摘要：眾所周知，公路隧道是地下工程的一種類型，其地質(zhì)情況的變化較大、工作面集中且施工現(xiàn)場環(huán)境不理想?，F(xiàn)階段，國內(nèi)公路隧道始終將山嶺隧道當(dāng)做主要的形式，且在掘進(jìn)施工作業(yè)的過程中要求選擇使用鉆爆法，為有效規(guī)避公路隧道塌方，必須采用具有針對性的防治措施。

Abstract： It is well-known that highway tunnels are a type of underground engineering. The changes in geological conditions are relatively large， the working face is concentrated， and the construction site environment is not ideal. At this stage， the mountain tunnel is always regarded as the main form in the domestic highway tunnel， and the drilling and blasting method is required in the process of tunneling. In order to effectively avoid road tunnel collapse， targeted prevention and control measures must be adopted.

關(guān)鍵詞：公路隧道；塌方；原因分析；防治措施

Key words： highway tunnel；landslide；reason analysis；control measures

中圖分類號：U458.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0121-02

0 引言

隧道屬于線狀隱蔽工程，部分隧道會(huì)穿過高山，且經(jīng)過諸多巖類、構(gòu)造與地質(zhì)單元，所以隧道的結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性。在公路隧道施工建設(shè)方面，圍巖經(jīng)常是開挖隧道受到破壞的對象，所以也是開挖作業(yè)后需要支護(hù)保護(hù)對象。當(dāng)巖石被開挖以后，其結(jié)構(gòu)與受力平衡都會(huì)被破壞，受巖體自重影響，應(yīng)力就會(huì)重新分布，所以需要構(gòu)建全新受力平衡機(jī)制。只有這樣，才能夠規(guī)避不良地質(zhì)的隧道施工塌方問題，提高隧道的施工質(zhì)量。由此可見，深入研究并分析公路隧道塌方的原因與防治措施具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 公路隧道塌方的原因分析

首先，公路隧道塌方是工程項(xiàng)目施工建設(shè)中最常見的風(fēng)險(xiǎn)源之一，同樣也是施工監(jiān)控工作的主要控制對象。在施工設(shè)計(jì)過程中，地質(zhì)勘察僅僅是在宏觀方面對隧道區(qū)域基本地質(zhì)狀況展開分析，并未準(zhǔn)確地標(biāo)識出容易形成的大斷層與高應(yīng)力段等。另外，受設(shè)備與方法等因素的影響，難以勘察到垂直與水平埋深較大的洞段，直接影響了局部地質(zhì)資料的完整性。在這種情況下，一旦出現(xiàn)塌方很難及時(shí)做好處理的思想準(zhǔn)備，采取的技術(shù)措施也不及時(shí)，無法合理支護(hù)不穩(wěn)定的圍巖，而這就是設(shè)計(jì)階段引發(fā)塌方的主要原因。

其次，在施工建設(shè)的過程中，部分施工工作人員針對不良地質(zhì)洞段圍巖細(xì)微的變形沒有給予必要的重視，而且過高地估計(jì)圍巖自穩(wěn)的能力，所以并未選擇使用合理開挖方式[1]。另外，由于初期支護(hù)相對落后，導(dǎo)致圍巖嚴(yán)重受爆破的擾動(dòng)，而且圍巖的暴露時(shí)間相對較長，直接增加了風(fēng)化的程度，在巖體失穩(wěn)的情況下引發(fā)嚴(yán)重的塌方問題。

最后，在理論研究與實(shí)踐方面發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)條件會(huì)對地下工程項(xiàng)目的施工安全帶來直接的影響，而且塌方和地質(zhì)條件之間存在緊密的聯(lián)系。由于隧道屬于地質(zhì)工程，且地質(zhì)條件的變化復(fù)雜，結(jié)構(gòu)很容易存在斷層或者是褶皺構(gòu)造。受圍巖不穩(wěn)定因素的影響或者是已經(jīng)切割成碎塊，導(dǎo)致其自身強(qiáng)度下降而松散。另外，在斷層的條件下，一旦出現(xiàn)高水壓的富水洞段，地下水就會(huì)漏至洞室的內(nèi)部，導(dǎo)致斷層構(gòu)造帶當(dāng)中的充填物與破碎巖體被淘空，在地質(zhì)因素的作用下形成塌方。

2 公路隧道塌方的防治措施

貫徹落實(shí)隧道施工建設(shè)的過程中，對于塌方的處理主要是預(yù)防。其中，隧道開挖施工輔助支護(hù)與初期支護(hù)是預(yù)防的重點(diǎn)。為此，有必要給予高度重視，有效地規(guī)避公路隧道塌方的發(fā)生。

2.1 超前大管徑鋼管管棚的應(yīng)用

當(dāng)開展隧道施工建設(shè)的過程中，大管徑鋼管管棚預(yù)支護(hù)是一種典型的施工方法，可以盡量降低對于周邊建筑物以及環(huán)境的影響程度，確保低層安全與穩(wěn)定，以免受施工因素影響而出現(xiàn)地表沉降的問題，屬于超前支護(hù)方式。特別是公路隧道洞口圍巖軟弱與淺埋地段施工方面，如果支護(hù)強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)或者是不及時(shí)，都會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。

在管棚支護(hù)體系中，主要包括了鋼管、初期支護(hù)鋼拱架與管內(nèi)注漿和混凝土。在施工中，應(yīng)沿著隧道的開挖輪廓線外緣，且外插角控制在1-3度，在開挖面的前方打入直徑不同的鋼管。其中，將鋼管當(dāng)做縱向的支撐，而鋼拱架則發(fā)揮橫向環(huán)形支撐的作用，向管內(nèi)部注漿，以保證鋼管附近的松散圍巖得以固結(jié)，進(jìn)一步增強(qiáng)鋼管周邊巖層受力的性能，將高強(qiáng)砂漿填塞至管內(nèi)，使得鋼管本身的抗剪能力不斷提高。這樣一來，就能夠在管棚區(qū)域之內(nèi)構(gòu)建棚架支護(hù)體系，達(dá)到預(yù)支護(hù)開挖面松散圍巖的目標(biāo)，對地表的下沉以及圍巖坍塌都能夠予以嚴(yán)格地控制，如圖1所示[2]。

這種方式的主要特點(diǎn)就是對松散破碎巖層物力學(xué)的性質(zhì)予以改善，使得擬開挖段上方形成排架式的加固拱圈，因剛度增加，所以對圍巖變形的阻止與限制效果明顯，可以在早期承受圍巖的壓力，將超前預(yù)支護(hù)的作用充分發(fā)揮出來。

2.2 錨噴網(wǎng)初期支護(hù)的應(yīng)用

在公路隧道開挖以后，為有效地規(guī)避圍巖長時(shí)間暴露在外，增加風(fēng)化程度，將錨噴網(wǎng)初期支護(hù)應(yīng)用于其中，能夠有效地規(guī)避因巖體失穩(wěn)因素而引發(fā)的塌方問題，屬于柔性支護(hù)。

對于錨桿類型而言，主要包括了砂漿錨桿與中空注漿錨桿。當(dāng)檢查開挖斷面并合格的基礎(chǔ)上才能夠展開錨桿施工。綜合考慮具體的設(shè)計(jì)要求，在巖面確定錨桿的具體孔位，選擇使用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)亦或是臺車鉆孔。在鉆孔的過程中，應(yīng)保證孔口的巖面平整且?guī)r面和鉆孔的方向應(yīng)垂直。而中空錨桿則需要在完成鉆孔以后，緩慢地向孔底插入錨桿，并且與孔底距離在3-5厘米的位置。在插入桿體后，要使用水泥砂漿亦或是其他的堵塞物，將孔口緊密的堵塞，合理地設(shè)置出排氣孔。在此基礎(chǔ)上，保證注漿泵的壓力被調(diào)整至0.5-0.8兆帕之間，且緩慢地注入漿液。在排氣孔流出漿液的情況下，要將排氣孔及時(shí)關(guān)閉，保持平穩(wěn)的壓力注漿3-5分鐘以后停止。

在完成鉆孔以后，要在注漿膠管的前端位置，連接長于孔深一米的鋼管，型號是？準(zhǔn)32，并向孔底插入，要求與孔底的距離在20厘米左右。而相關(guān)工作人員要在側(cè)面握住鋼管并注漿，在此過程中將鋼管拔出，以保證在錨桿孔內(nèi)注滿漿液。隨后，需將錨桿緩慢地插入到孔內(nèi)。當(dāng)插入錨桿以后，要使用楔子固定桿體。

針對鋼拱架的安裝與掛網(wǎng)鋼拱架來說要在現(xiàn)場進(jìn)行加工，并且結(jié)合拱架位置曲率半徑以及工字鋼剛度，對每榀拱架的片數(shù)予以確定。使用高強(qiáng)度的螺栓與鋼板連接各片，且要求鋼架定點(diǎn)進(jìn)行預(yù)支，逐片完成安裝。在對拱架使用之前，需在加工場的內(nèi)部整體試拼隧道輪廓各節(jié)的拱架，并對連接部位的吻合性展開檢查，只有保證拱架加工的誤差與規(guī)范要求相契合才能夠使用在工地中[3]。在安設(shè)拱架的時(shí)候，要保證拱腳線的準(zhǔn)確放出，在抄平的基礎(chǔ)上確定拱腳的具體位置，要求拱腳放置的位置在原狀土之上，堅(jiān)決不允許超挖以后再回填。若出現(xiàn)了超挖的情況，應(yīng)使用鋼板支承來調(diào)整。但是，四周的偏差不允許超過5厘米，而且傾斜度要低于2度，盡量保證拱架和圍巖接近，預(yù)留出2-3厘米將其當(dāng)做保護(hù)層。在空隙相對較大的情況下，可以設(shè)置墊塊來墊緊。在拱架之間，特別是縱向，應(yīng)選擇使用型號為？準(zhǔn)20鋼筋進(jìn)行連接，并且內(nèi)外交錯(cuò)進(jìn)行布置，以保證穩(wěn)定性的增加。在此基礎(chǔ)上，要求立拱架在完成圍巖開挖的兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)完成。鋼筋網(wǎng)的加工規(guī)格應(yīng)控制在20cm×20cm網(wǎng)片，并采用人工方式安裝。在安裝的過程中，要在系統(tǒng)錨桿中完成網(wǎng)片點(diǎn)焊，且網(wǎng)片之間的搭接長度不低于20厘米。

在混凝土噴射的過程中，應(yīng)由上至下分段分片地噴射，要求每段的長度遵循循環(huán)進(jìn)尺的原則，將每層的厚度控制為拱部5-6厘米，且墻部的厚度在7-10厘米之間。首先對凹洼位置進(jìn)行噴射與填平，保證拱架和巖面空隙也填平。在噴射的過程中，要保證混凝土初凝才能夠?qū)ο乱粚訃娚?。而且第一次噴射混凝土的厚度要超過50毫米，對于新噴射的混凝土要灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，在公路隧道工程項(xiàng)目施工建設(shè)的過程中，為了有效地規(guī)避塌方問題的發(fā)生，需要選擇合理的方式進(jìn)行有效地防治，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)承受圍巖荷載的能力得以提升，取得理想的支護(hù)效果，以免在不良地質(zhì)中發(fā)生隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)，有效地保證了隧道施工的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)安全，最終獲取可觀經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。通過上文對公路隧道塌方原因的分析，以及防治措施的合理選擇，希望為其他工程項(xiàng)目提供有價(jià)值的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧皇根.大跨黃土隧道塌方原因分析及處治方案設(shè)計(jì)[J].路基工程，2017（4）：243-246.

[2]姜周.淺析公路隧道塌方原因及處理措施[J].黑龍江科技信息，2015（15）：207.

[3]王書濤.淺析岳家溝隧道塌方原因及處理措施[J].價(jià)值工程，2017（31）：119-120.