淺談高速公路隧道施工塌方原因及控制措施

雷興渝

甘肅萬(wàn)泰建設(shè)工程有限公司 甘肅 蘭州 730030

引言

公路事業(yè)的不斷發(fā)展也帶動(dòng)了高速公路的建設(shè)規(guī)模的不斷增大。但在實(shí)際施工過程中，自然環(huán)境和人為失誤等多方不穩(wěn)定因素造成的隧道塌方事故頻頻發(fā)生。采用有效措施避免塌方事故的出現(xiàn)，才能有效保證公路工程的順利進(jìn)行和完工。

1 原因及類型

（1）非人為因素。隧道塌方多是因?yàn)轫?xiàng)目位處地勢(shì)環(huán)境較差地區(qū)，以地下水和地質(zhì)原因進(jìn)行舉例說明：①地下水。若項(xiàng)目段所處位置地下水豐富，則隧道會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間被地下水浸泡而出現(xiàn)軟化、溶解等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象直接破壞了項(xiàng)目組成部件和隧道基礎(chǔ)，降低其穩(wěn)定性、耐久性，造成塌方事故發(fā)生。②地質(zhì)。隧道施工不僅需要經(jīng)過節(jié)理密集帶，還需要經(jīng)過脈巖穿插帶。這些地質(zhì)所處地區(qū)大多擁有互相擠壓的巖塊，且其穩(wěn)定性較高，若盲目開挖，則會(huì)出現(xiàn)“蝴蝶效應(yīng)”，造成巖塊大面積失穩(wěn)坍塌[2]。一部分隧道項(xiàng)目所處地的地區(qū)具有薄層板巖體錯(cuò)動(dòng)發(fā)育、小曲褶區(qū)域等地質(zhì)問題；而還有一部分項(xiàng)目在開挖后由于堆積體的存放不當(dāng)出現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)松散問題。這些問題也都會(huì)造成圍巖失穩(wěn)、承壓快，出現(xiàn)圍巖塌陷產(chǎn)生隧道塌方的現(xiàn)象。

（2）人為因素。除上述項(xiàng)目基礎(chǔ)處于劣勢(shì)等問題外，隧道塌方的原因還可能潛在于隧道設(shè)計(jì)階段、施工階段。①設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：隧道出現(xiàn)塌陷若追責(zé)至設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，大多是因?yàn)樵O(shè)計(jì)部門對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況了解不夠全面、透徹，對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)未進(jìn)行全方位的考察，所設(shè)計(jì)出的圖紙?jiān)谥ёo(hù)剛度等方面不符合設(shè)計(jì)要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。②施工環(huán)節(jié)：隧道塌方若追責(zé)至施工環(huán)節(jié)，則問題可能出現(xiàn)在施工方案不合理、工序安排不符合規(guī)范、報(bào)告工作不到位、設(shè)計(jì)審核不嚴(yán)格、資金流轉(zhuǎn)與既定不符、施工人員專業(yè)素質(zhì)不高、責(zé)任意識(shí)不到位、施工環(huán)節(jié)各項(xiàng)工作落實(shí)不到位等。工序相差過長(zhǎng)，會(huì)造成地層被嚴(yán)重風(fēng)化，圍巖松動(dòng)，造成地基不穩(wěn)的問題；項(xiàng)目資金縮減不合理或工序變更、工期縮短，會(huì)造成項(xiàng)目質(zhì)量無(wú)法得到保障；施工不規(guī)范，會(huì)出現(xiàn)噴錨工作不到位、混凝土噴射質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、鋼支撐不能發(fā)揮應(yīng)有效力等問題，從而出現(xiàn)隧道塌方的現(xiàn)象。

2 控制方法及整治措施

2.1 控制方法及建議

①加強(qiáng)管理、施工人員的素質(zhì)培訓(xùn)力度，注重思想道德教育培訓(xùn)，提升員工責(zé)任意識(shí)和職業(yè)道德；②加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控、檢測(cè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)收斂變形、接觸應(yīng)力的監(jiān)控測(cè)量工作，組織專業(yè)勘察小組對(duì)隧道及塌方原因進(jìn)行全面調(diào)查分析原因；③完善施工設(shè)計(jì)、規(guī)劃方案，結(jié)合地質(zhì)、地表、人為等多方因素進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整，確保工序和工期符合實(shí)際情況；④建立專家數(shù)據(jù)庫(kù)，為塌方原因提供更多的理論、技術(shù)指導(dǎo)、支持。

2.2 整治措施

（1）洞口。控制洞口塌方問題，需要采用科學(xué)合理且規(guī)范的技術(shù)方法進(jìn)行防范?？偪刂拼胧┐笾伦呦蚴窍燃庸淘龠M(jìn)行塌方處理，避免二次塌方造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。依照塌方嚴(yán)重程度——嚴(yán)重塌方和中、小型塌方分為兩種整治措施：當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重塌方時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)修復(fù)，此處可采用挖臺(tái)階的修復(fù)方法，對(duì)塌方產(chǎn)生的殘?jiān)M(jìn)行清理，使用噴錨網(wǎng)進(jìn)行加固步驟收尾工作，進(jìn)一步預(yù)防洞口二次塌方。為了防止塌方產(chǎn)生的作用力對(duì)隧道進(jìn)行破壞，保證洞口土體的安全，應(yīng)當(dāng)將漿砌片石擋土墻設(shè)計(jì)在仰坡面的合理位置上；當(dāng)出現(xiàn)中小型塌方時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)自上而下的清理順序清除塌方產(chǎn)生的殘?jiān)?，?dāng)清掃出洞口坡面時(shí)可以進(jìn)行刷坡卸載處理工作，同樣地，應(yīng)在最后使用噴錨網(wǎng)進(jìn)行固定[3]。注意，該工作應(yīng)當(dāng)依照隧道實(shí)際情況進(jìn)行施工。

（2）洞內(nèi)。相比于洞口塌方，洞內(nèi)塌方的處理工作更為復(fù)雜，實(shí)際施工中需考慮的因素也更為廣泛。在處理洞內(nèi)塌方時(shí)，基本順序?yàn)椋和晟评碚摂?shù)據(jù)分析，利用普氏理論計(jì)算隧道穩(wěn)定性；確認(rèn)好基本塌方情況后，將設(shè)計(jì)數(shù)值與實(shí)際情況相互結(jié)合，規(guī)劃好洞內(nèi)塌方處理工作出現(xiàn)意外時(shí)的應(yīng)對(duì)措施及施工計(jì)劃，采用管棚法、塌腔加固回填法等針對(duì)不同地質(zhì)情況對(duì)塌方土體進(jìn)行加固、回填。

在理論計(jì)算過程中，我們需要知道，普氏理論并非十全十美，雖然采用該理論的公式可以算出隧道規(guī)模和塌方可能性的比值，并大致推算出可能出現(xiàn)的塌方高度，但考慮到圍巖的不穩(wěn)定性和地表變化的多樣性，該理論在實(shí)際應(yīng)用中并非完美的拋物線狀態(tài)，因此，還需在實(shí)際施工時(shí)對(duì)多方因素進(jìn)行注意，如：觀察洞內(nèi)塌方規(guī)模是否涉及地表，如出現(xiàn)此類現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)及時(shí)安排截水處理，搭建遮雨棚，避免地表因素影響塌方控制效果；為控制地表的穩(wěn)定性，還需要在洞內(nèi)塌方完全被處理成功后進(jìn)行土石的夯填，若沒有出現(xiàn)回填土下沉現(xiàn)象，則可開展砌片石鋪砌操作。

在實(shí)際施工過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同地質(zhì)現(xiàn)象選用不同的控制技術(shù)方法。如：軟巖地段擁有較大的縱向塌腔，應(yīng)當(dāng)使用管棚法控制拱頂易掉塊、變形較大的坍塌；而塌方隧道若處于土質(zhì)松軟、地質(zhì)較差的地段，則需要使用小導(dǎo)管注漿法對(duì)塌方土地進(jìn)行預(yù)注漿方式的加固，并結(jié)合鋼拱架和錨噴混凝土對(duì)洞內(nèi)塌方進(jìn)行進(jìn)一步處理。

在回填土施工過程中，可以使用吹砂、回填粉煤灰等工藝，且應(yīng)當(dāng)使用輕質(zhì)材料進(jìn)行回填，最大化地降低回填材料對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力，有效保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，避免塌方事故發(fā)生，需要相關(guān)施工部門提高對(duì)施工規(guī)范的重視程度，將理論、實(shí)際緊密結(jié)合，配合專家建議和歷年施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全方位的專業(yè)分析，盡可能在施工前期就完善隧道加固控制處理措施，保證公路工程的順利進(jìn)行，促進(jìn)公路事業(yè)的健康發(fā)展。