公路工程隧道施工塌方治理技術(shù)研究

摘要：作為一種地下條狀構(gòu)筑物，隧道多修建于山嶺當(dāng)中，用于克服高程障礙，改善道路線形，提升行車速度，對(duì)于提升整體運(yùn)輸能力意義重大。然而，在隧道掘進(jìn)施工過程中，往往會(huì)因?yàn)槎喾N因素導(dǎo)致塌方等事故發(fā)生。隧道塌方原因很多，不僅包含不良地質(zhì)的內(nèi)在原因，同時(shí)還包括施工管理等外部原因。若不及時(shí)采取切實(shí)可行的措施積極治理，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致垮塌面積進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至?xí)l(fā)更大的災(zāi)害問題。針對(duì)這一問題，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，有針對(duì)性地采取措施進(jìn)行塌方治理，做好加固工作，保證巖土體穩(wěn)定，降低危害性。鑒于此，本文對(duì)公路工程隧道施工塌方治理技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：隧道工程;塌方治理;工程概況

引言

隧道軟弱圍巖段施工時(shí)的坍塌病害防治已經(jīng)成為了當(dāng)前隧道施工不可避免的一個(gè)難題。在進(jìn)行隧道軟弱圍巖段施工時(shí)，及時(shí)預(yù)防圍巖大變形防止圍巖坍塌，要注意遵循“短開挖、少撓動(dòng)、超支護(hù)、強(qiáng)支護(hù)”的原則。

一、隧道塌方分類

（一）松散介質(zhì)垮落型

主要發(fā)生在節(jié)理發(fā)育至極發(fā)育的松散巖石地質(zhì)條件下，也常見于軟弱破碎巖層結(jié)構(gòu)中，溶洞、采空區(qū)等也極易出現(xiàn)。由于隧道施工周邊地區(qū)圍巖強(qiáng)度小、承載力不足，在開挖施工后不能滿足支撐需要，在隧道自重的作用下導(dǎo)致坍塌[1]。

（二）硬巖巖爆型

主要出現(xiàn)在埋深300m以上，極高應(yīng)力和較高應(yīng)力巖體都較高的脆性巖體結(jié)構(gòu)中。在巖體中集聚了較大的彈性變形，超過規(guī)定限度時(shí)導(dǎo)致瞬間脆性斷裂的情況出現(xiàn)。

二、公路隧道施工活動(dòng)中發(fā)生坍塌的原因

（一）施工方面

在公路隧道施工活動(dòng)當(dāng)中，由于施工人員的專業(yè)素質(zhì)不高，并且沒有對(duì)周圍的施工環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的了解以及數(shù)據(jù)勘察，在挖掘工作中依靠以往的工作經(jīng)驗(yàn)來決定整個(gè)隧道的開挖方式，或不符合實(shí)際情況的爆破參數(shù)，導(dǎo)致隧道出現(xiàn)坍塌。

（二）地形地質(zhì)

公路隧道在施工活動(dòng)當(dāng)中除了受到設(shè)計(jì)的影響，還會(huì)受到當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境的制約，受到地形等方面的影響，如果在施工活動(dòng)當(dāng)中存在斷層、地下水或瓦斯等情況就會(huì)增加整個(gè)公路隧道施工的難度。比如公路隧道施工活動(dòng)是在斷層破碎地帶或者是巖溶發(fā)育區(qū)，則會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)的巖層十分松散，無法承受拱形的壓力，從而導(dǎo)致隧道的坍塌。而這些都與施工單位施工領(lǐng)導(dǎo)者的主觀判斷分不開，個(gè)別領(lǐng)導(dǎo)者根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主觀臆測(cè)，沒有對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行具體的勘察，導(dǎo)致地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作存在漏洞。

（三）地形地質(zhì)

公路隧道在施工活動(dòng)當(dāng)中除了受到設(shè)計(jì)的影響，還會(huì)受到當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境的制約，受到地形等方面的影響，如果在施工活動(dòng)當(dāng)中存在斷層、地下水或瓦斯等情況就會(huì)增加整個(gè)公路隧道施工的難度。比如公路隧道施工活動(dòng)是在斷層破碎地帶或者是巖溶發(fā)育區(qū)，則會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)的巖層十分松散，無法承受拱形的壓力，從而導(dǎo)致隧道的坍塌。

（四）氣象水文因素

在自然界中受到風(fēng)化侵蝕、降水、地下水的影響導(dǎo)致巖石強(qiáng)度下降，進(jìn)而引發(fā)塌方事故。風(fēng)化侵蝕所產(chǎn)生的影響主要是降低巖石結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，多數(shù)都是隧道淺埋圍巖階段、洞口仰坡等結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降、穩(wěn)定性不足而引發(fā)塌方事故;水文條件對(duì)于塌方的影響可謂是非常直接的，突降暴雨、長(zhǎng)期陰雨天氣而導(dǎo)致隧道塌方的發(fā)生;地表水與地下水位的變化會(huì)導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足，巖體軟化變形，承載性能下降而引發(fā)塌方[2]。

三、隧道塌方處理技術(shù)

（一）大管棚處理技術(shù)

大管棚施工的第一個(gè)施工工序是開挖一個(gè)高度為拱頂上部1～1.5m的管棚工作室，但在管棚工作室開挖階段，塌方影響的初期變形通常會(huì)比較嚴(yán)重，也會(huì)造成嚴(yán)重的開裂問題，導(dǎo)致人員和工程安全無法保證。塌方的主體部分是碎石土，由于其黏結(jié)性能比較差，結(jié)構(gòu)也比較松散，鉆機(jī)的鉆進(jìn)方向難以準(zhǔn)確控制，進(jìn)而導(dǎo)致在鉆孔的過程中塌渣下沉，鉆機(jī)方向出現(xiàn)較大的偏差，影響工程質(zhì)量。因此，需要加強(qiáng)大管棚施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，切實(shí)提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性能，同時(shí)還應(yīng)避免出現(xiàn)施工嚴(yán)重偏差的問題，保證大管棚的結(jié)構(gòu)性能達(dá)到工程的使用需要，從而預(yù)防塌方事故的發(fā)生。

（二）超前支護(hù)

在施工開始前，進(jìn)行圍巖級(jí)別的勘察與確定，對(duì)于軟弱破碎等極易發(fā)生塌方事故的地段，需要結(jié)合工程的需要選擇合適的超前支護(hù)施工方式，提升圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)隧道塌方的事故問題。應(yīng)用超前支護(hù)能夠有效預(yù)防塌方事故的發(fā)生，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行支護(hù)施工，以更好地提高隧道工程的安全性。

（三）確定救援物資構(gòu)成

在實(shí)際救援中，救援物資的組成應(yīng)根據(jù)被困人員和現(xiàn)場(chǎng)救援的基本需求而定。對(duì)于被困人員可從生命、生活、心理三個(gè)方面出發(fā)，提供足夠的物質(zhì)和非物質(zhì)救援。生命保障為主題的需求集中表現(xiàn)在對(duì)救生類用品和醫(yī)療用品的需求上;生活保障主題下的需求集中體現(xiàn)在飲食、穿著、住房、用度四個(gè)方面;心理慰藉主題下的需求集中體現(xiàn)在情感交流和與災(zāi)害相關(guān)的知識(shí)提供兩個(gè)方面?，F(xiàn)場(chǎng)救援方面主要是救援車輛和救援設(shè)施設(shè)備的需求，包括救援指揮車、救護(hù)車、消防車、挖掘機(jī)、起重機(jī)、吊車、大型物資運(yùn)輸車、設(shè)備設(shè)施運(yùn)輸車等。

（四）預(yù)防公路隧道坍塌的措施

首先，施工單位以及施工人員必須對(duì)公路隧道施工周圍的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的勘察，要了解到該地區(qū)具體的地質(zhì)條件，地形構(gòu)造等，并且根據(jù)所調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行方案的設(shè)置，選擇合理的施工預(yù)案，采用先進(jìn)的施工設(shè)備，聘請(qǐng)專業(yè)的施工團(tuán)隊(duì)。其次，則是要做好設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)工作，設(shè)計(jì)支護(hù)的參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)于整個(gè)工程的影響是非常大的，如果支護(hù)參數(shù)的數(shù)據(jù)過大，則會(huì)加大工程的投入力度，如果過小，則會(huì)導(dǎo)致隧道圍巖的穩(wěn)定性不足，必須要嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后，則是要做好防范工作，建立預(yù)防機(jī)制，在公路隧道施工活動(dòng)當(dāng)中，應(yīng)采取超前的地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，可以對(duì)圍巖進(jìn)行一個(gè)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，對(duì)破損的地方及時(shí)進(jìn)行定位和預(yù)測(cè)，而這項(xiàng)工作需要專業(yè)的高素質(zhì)人才支持。最后，還要做好水處理工作，水對(duì)于整個(gè)隧道施工活動(dòng)的影響是非常大，地下水對(duì)于巖層具有腐蝕作用，當(dāng)?shù)叵滤槐容^高時(shí)，會(huì)對(duì)隧道當(dāng)中的巖層結(jié)構(gòu)造成破壞，從而發(fā)生坍塌，所以在預(yù)防工作當(dāng)中要對(duì)地下水進(jìn)行治理，做好防水措施及排水工作，防止地下水的倒灌（圖1）

結(jié)束語

公路隧道塌方是隧道施工中常見問題，塌方處理方面有了比較成熟的處理措施。容易引起塌方的隧道段落為淺埋段，易于塌方的圍巖主要在斷層破碎帶、松散碎石土層、節(jié)理裂隙發(fā)育的破碎巖層，這些是公路山嶺隧道常見的圍巖，其處理方法在很多手冊(cè)以及論文都有較好的論述，對(duì)于軟弱風(fēng)化嚴(yán)重的頁巖圍巖隧道采用常規(guī)的施工方法難以滿足施工質(zhì)量和進(jìn)度要求，本文通過對(duì)該類圍巖塌方處理和預(yù)防進(jìn)行實(shí)例分析，總結(jié)提出一些較好的解決辦法，作為參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋濤，李亞清.高速公路隧道施工塌方原因分析及控制措施[J].居舍，2019（02）：19-20.

[2]李增林.延崇高速公路隧道塌方現(xiàn)象及對(duì)策研究[J].建材與裝飾，2019（02）：231-232.

[3]李昌龍，盧鳳文，姬同旭.基于施工動(dòng)態(tài)信息的公路隧道塌方災(zāi)害模糊評(píng)價(jià)預(yù)警分析[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2019，25（12）：8-14.

作者簡(jiǎn)介：

周明偉，岀生年月：1973.12.23，性別：男，籍貫：山東省濟(jì)陽區(qū)，學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：工程技術(shù)。