公路隧道塌方的預(yù)防和處理分析

楊乾龍

摘? ? 要：作為公路工程中的重要組成部分，隧道的主要作用是為了能夠確保部分山區(qū)等地勢(shì)復(fù)雜的地區(qū)交通的暢通性，通過修建隧道的方式加強(qiáng)對(duì)公路結(jié)構(gòu)的連通，進(jìn)一步提升該地區(qū)的交通水平和交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)，提升居民出行率和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的同時(shí)也能夠進(jìn)一步提高該地區(qū)與其他城市和區(qū)域的文化、經(jīng)濟(jì)的交流與互通，是全面促進(jìn)我國(guó)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵要素。

關(guān)鍵詞：公路隧道;塌方;預(yù)防和處理

1? 前言

相對(duì)來說，出現(xiàn)公路隧道塌方的主要原因除了地區(qū)地勢(shì)本身特點(diǎn)以外就是施工單位施工方案、材料等問題，而一旦因隧道質(zhì)量問題出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，不僅會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的交通危險(xiǎn)狀況，同時(shí)也極易對(duì)施工企業(yè)的施工投資成本產(chǎn)生影響，導(dǎo)致施工單位投入大量資金對(duì)塌方進(jìn)行處理，使企業(yè)本身流動(dòng)資金出現(xiàn)較大變動(dòng)，甚至?xí)娱L(zhǎng)工期，導(dǎo)致施工單位及公路單位損失增大，對(duì)施工企業(yè)未來發(fā)展和市場(chǎng)信譽(yù)也會(huì)造成損壞。

2? 公路隧道工程塌方類型

2.1? 隧道洞口處的塌方現(xiàn)象

公路隧道洞口一般為隧道塌方的多發(fā)位置，其主要類型為堆積型，主要原因是因?yàn)椴糠炙淼绤^(qū)域巖石本身存在長(zhǎng)期風(fēng)化、裂隙較多且延展性較強(qiáng)的情況，整體隧道巖層結(jié)構(gòu)的碎裂情況較為嚴(yán)重，該結(jié)構(gòu)的自穩(wěn)能力較差，而在施工時(shí)一旦為對(duì)洞口處頂端圍巖進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)與施工，或在施工時(shí)出現(xiàn)技術(shù)不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、處理手段不到位等情況，則會(huì)導(dǎo)致洞口因開挖等內(nèi)外力因素的影響出現(xiàn)碎裂、塌陷等情況，一旦嚴(yán)重到一定程度，圍巖的整體平衡則會(huì)缺失，導(dǎo)致洞口處大范圍失穩(wěn)，進(jìn)而出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。

2.2? 隧道洞內(nèi)的塌方現(xiàn)象

通常情況下，隧道洞內(nèi)塌方主要分為巖質(zhì)塌方和土質(zhì)塌方兩種類型，多出現(xiàn)在巖層隧道和土質(zhì)隧道施工過程中。其中巖層隧道開挖后，挖開位置與頂層之間則會(huì)出現(xiàn)懸空形態(tài)，而此時(shí)隧道拱頂及圍墻結(jié)構(gòu)因失去了原有巖石的支撐作用，加上地面重力，則會(huì)導(dǎo)致巖石在受到重力的作用下出現(xiàn)下沉、變形等情況，加上部分地區(qū)巖層本身存在結(jié)構(gòu)裂隙較大等問題，在多種因素的作用下會(huì)致使巖層被擠出，如在此時(shí)施工單位并未及時(shí)采取支護(hù)措施，或支護(hù)作用不夠，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重塌方;而土質(zhì)隧道在開挖后，因其本身周邊圍巖的整體硬度相對(duì)較低，且在開挖范圍內(nèi)的土層因外力等綜合壓力的作用下出現(xiàn)變形、松弛等現(xiàn)象，使該結(jié)構(gòu)中的土層整體強(qiáng)度受到影響而降低，如未及時(shí)支護(hù)或處理，則會(huì)導(dǎo)致土壓逐漸增大，導(dǎo)致局部塌陷、沉陷，甚至致使整個(gè)圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)，加劇塌方的形成。

3? 導(dǎo)致公路隧道塌方現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因

3.1? 地質(zhì)結(jié)構(gòu)本身存在的問題

隧道是位于地勢(shì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜地區(qū)地下的交通設(shè)施形態(tài)，因其施工環(huán)境本身存在多樣化特點(diǎn)，導(dǎo)致隧道施工環(huán)境結(jié)構(gòu)本身存在較為明顯的復(fù)雜性和多變性，加上地下結(jié)構(gòu)本身在勘測(cè)時(shí)極易出現(xiàn)勘測(cè)結(jié)果不徹底、地質(zhì)特征掌握不完全等情況，極易在施工時(shí)出現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)突變、塌陷以及不良地質(zhì)危害等情況。此外，不同地區(qū)的降水量、地下水位等均有所不同，而多數(shù)隧道塌方主要是因地下水位突然加劇而出現(xiàn)的，當(dāng)?shù)叵滤煌辉鰰r(shí)會(huì)對(duì)圍堰的強(qiáng)度、應(yīng)力等產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而地下水會(huì)滲透到巖層裂隙中導(dǎo)致巖層結(jié)構(gòu)因水的擠入而出現(xiàn)受力增大的情況，若圍巖為軟結(jié)構(gòu)，則極易導(dǎo)致原有填充物在水流的加入后呈現(xiàn)出液態(tài)，致使巖層的抗剪強(qiáng)度降低，出現(xiàn)膨脹、流砂甚至侵蝕等情況，進(jìn)而引發(fā)塌陷。

3.2? 施工設(shè)計(jì)方案存在的問題

一方面，部分單位聘用的設(shè)計(jì)人員本身對(duì)于公路隧道工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)較少，在設(shè)計(jì)過程中因并未做好實(shí)地勘察工作，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際情況出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，致使設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)較多漏洞和不足，同時(shí)對(duì)隧道施工的細(xì)節(jié)內(nèi)容也無法做好科學(xué)、全面補(bǔ)充，導(dǎo)致在施工時(shí)因設(shè)計(jì)方案的影響無法做到合理施工，增加塌方的可能性;另一方面，部分單位在針對(duì)隧道施工環(huán)境進(jìn)行勘查時(shí)所使用的勘查設(shè)備存在精確度較低的情況，或勘察裝備質(zhì)量等存在問題，而在勘察前并未及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)，同時(shí)也并未對(duì)勘查技術(shù)進(jìn)行科學(xué)確定，最終導(dǎo)致隧道環(huán)境勘察數(shù)據(jù)和信息的精確度受到影響，致使設(shè)計(jì)方案存在問題，影響施工過程，出現(xiàn)塌方。

4? 針對(duì)公路隧道塌方的預(yù)防方法

4.1? 科學(xué)選擇開挖方法和設(shè)計(jì)方案

①加強(qiáng)做好地質(zhì)勘察工作。要求勘察單位必須在勘測(cè)前及時(shí)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)，并要求勘察人員的專業(yè)能力水平必須達(dá)到勘察標(biāo)準(zhǔn)，憑借勘察人員的高精尖專業(yè)能力以及先進(jìn)的勘察技術(shù)和設(shè)備提升勘查精確度，并重點(diǎn)對(duì)該地區(qū)的地下水位、地下水量以及年降水量等進(jìn)行全面了解和掌握，給出精確的勘察數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，以便于后續(xù)設(shè)計(jì)及施工，提高對(duì)塌方現(xiàn)象的預(yù)防;②施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)隧道施工區(qū)域的環(huán)境進(jìn)行全面了解，根據(jù)該環(huán)境地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖層類型、巖層分布等進(jìn)行分析，同時(shí)科學(xué)選擇開挖方法，科學(xué)控制開挖臺(tái)階高度，并加大對(duì)開挖過程的控制力度，避免出現(xiàn)開挖過度或開挖不達(dá)標(biāo)的情況，同時(shí)借助監(jiān)測(cè)儀器等及時(shí)對(duì)開挖過程中隧道應(yīng)力的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便于施工單位及時(shí)做出相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施，提高對(duì)塌方的預(yù)防水平。

4.2? 借助超前防護(hù)措施和鋼架結(jié)構(gòu)

①通常情況下在開挖爆破后極易出現(xiàn)塌方事故，因此在施工時(shí)必須加強(qiáng)對(duì)這一環(huán)節(jié)的重視，加上多數(shù)塌方地段多為Ⅵ圍巖地段，因此可選擇超前小導(dǎo)管爆破方式進(jìn)行開挖，對(duì)爆破的范圍和力度進(jìn)行把控，加大對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的防護(hù)力度，盡可能降低塌方現(xiàn)象發(fā)生的概率;②鋼架結(jié)構(gòu)是在對(duì)隧道進(jìn)行支護(hù)的主要支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過借助鋼架的高強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)可提升對(duì)隧道圍巖、拱頂?shù)闹ёo(hù)與防護(hù)，而在爆破、開挖過程中及時(shí)使用鋼架支護(hù)結(jié)構(gòu)，可有效防止塌方的出現(xiàn)。

5? 針對(duì)隧道塌方的處理方法

5.1? 常規(guī)性處理方法

如在針對(duì)隧道拱頂上半部進(jìn)行開挖時(shí)出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，可及時(shí)對(duì)塌方進(jìn)行控制，如塌方穩(wěn)定程度高，則可在起后方進(jìn)行加固，使用混凝土材料通過噴射施工將塌孔的頂部進(jìn)行封堵，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)凝固強(qiáng)度達(dá)到一定程度后對(duì)其噴層表面的形態(tài)和強(qiáng)度進(jìn)行檢查與檢測(cè)，在保證沒有裂縫或開裂現(xiàn)象出現(xiàn)的情況下可有專人對(duì)出渣過程進(jìn)行觀察與把控，同時(shí)將混凝土管與排氣管留在塌孔結(jié)構(gòu)內(nèi)，要求將管口位置控制在距離塌孔最近的位置上，保證排氣管能夠及時(shí)將塌孔內(nèi)的空氣及時(shí)排出，提升支護(hù)效果的同時(shí)避免在塌孔處出現(xiàn)嚴(yán)重后果問題，保證后續(xù)施工項(xiàng)目的開展。

5.2? 用填碴處理

如果利用混凝土噴漿方式來對(duì)塌孔表面進(jìn)行封閉的方式有難度或者經(jīng)過混凝土噴涂之后的塌孔仍然不夠安全，則需要采取填渣的方式來進(jìn)行塌方的處理。如為全斷面開挖的塌方，上臺(tái)階開挖通過后，應(yīng)對(duì)拱腳下方的塌體進(jìn)行注漿固結(jié)，下臺(tái)階開挖前應(yīng)檢查注漿效果，必要時(shí)采用補(bǔ)充注漿或側(cè)向小導(dǎo)管超前防護(hù)以防開挖下臺(tái)階時(shí)發(fā)生塌方。由于目前隧道施工多采用大型裝運(yùn)設(shè)備，回填碴的速度很快，泵送混凝土回填速度快，塌方處理質(zhì)量高，而且處理塌方人員不進(jìn)入塌孔，施工安全，值得在處理塌方時(shí)推廣采用。

6? 結(jié)束語

一旦公路隧道出現(xiàn)了塌方現(xiàn)象，不僅直接阻斷了該地區(qū)的公路交通，同時(shí)也極易對(duì)通行的車輛駕駛?cè)藛T的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重?fù)p害，因此，必須加強(qiáng)對(duì)公路隧道塌方的預(yù)防，提高隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提升公路隧道的安全水平，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，降低交通危險(xiǎn)性，有效規(guī)避交通風(fēng)險(xiǎn)，提高當(dāng)?shù)毓方煌ㄙ|(zhì)量。

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