公路隧道施工坍塌預(yù)防技術(shù)分析

李濤

中交一公局第五工程有限公司 北京 100020

我國在公路隧道的建設(shè)、規(guī)劃過程中，正不斷的加強(qiáng)多方面的操作標(biāo)準(zhǔn)，但是隧道本身與自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境存在密切的關(guān)系，所以即便是在施工過程中高度的注意，依然難以對所有的問題全部解決。因此，公路隧道施工坍塌的預(yù)防措施、預(yù)防方法都要全部創(chuàng)新，結(jié)合國家現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)來完善。

1 公路隧道施工坍塌的原因

1.1 設(shè)計(jì)方面的原因

大部分情況下，公路隧道施工的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)技術(shù)比較多元化，比較常見的設(shè)計(jì)方法包括工程類比的方法、理論計(jì)算的方法、現(xiàn)場監(jiān)控的方法等。這些方法在運(yùn)用的過程中，主要是按照聯(lián)合運(yùn)用的模式來完成，不僅能夠在設(shè)計(jì)的水平上更好的鞏固，同時(shí)在一系列問題的綜合解決上取得了較好的效果[1]。但是，部分公路隧道施工坍塌的出現(xiàn)，在于設(shè)計(jì)過程中的地質(zhì)信息沒有開展準(zhǔn)確的判斷，尤其是在圍巖的情況上沒有保持高度精準(zhǔn)的分析，在圍巖的動態(tài)變化情況上缺少持續(xù)性的掌握，施工過程中的支護(hù)措施與實(shí)際情況在不相符的情況下，特別容易造成坍塌事故的發(fā)生。除此之外，工程地質(zhì)信息的勘察過程中，過分依賴陳舊的資料信息，現(xiàn)場的勘察和實(shí)地的驗(yàn)證過程中，沒有加強(qiáng)模擬分析，導(dǎo)致在抵制信息的資料上不夠健全，最終造成了較為嚴(yán)重的坍塌事故[2]。設(shè)計(jì)方面的原因在公路隧道施工坍塌當(dāng)中占有較高的比例，而且在處置的難度上非常高，必須加強(qiáng)設(shè)計(jì)的可靠性、可行性，而且在新的設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用方面還是要進(jìn)一步的加強(qiáng)。

1.2 地形、地質(zhì)方面的原因

隧道工程的建設(shè)難題在于地質(zhì)情況的變化是不固定的，外部因素、內(nèi)部因素的變化都會造成地質(zhì)情況的改變。隧道工程的建設(shè)層面上，一定要對所有的地質(zhì)影響因素高度的關(guān)注，并采取針對性的技術(shù)措施、技術(shù)材料、技術(shù)設(shè)備來應(yīng)對，否則造成事故不過是一種必然的結(jié)果。大部分的公路隧道施工坍塌，遭遇到地下水的影響、瓦斯的影響、淺埋條件的影響，導(dǎo)致隧道的施工難度不斷提升，同時(shí)在安全保障方面也不斷的降低[3]。公路隧道的開挖工作是比較基礎(chǔ)的組成部分，但是在巖溶的調(diào)查方面并不樂觀。大部分的隧道具有比較原始的自然生態(tài)環(huán)境，巖溶水的影響、巖溶洞穴的影響是非常大的，這些條件的阻礙情況比較嚴(yán)重，會直接對圍巖的地質(zhì)條件、圍巖的水文條件做出更改，原有的設(shè)計(jì)方案和施工技術(shù)根本不能滿足工程建設(shè)的要求、準(zhǔn)則，導(dǎo)致工程建設(shè)過程中發(fā)生事故的概率較高。溶洞的存在更加是非常大的挑戰(zhàn)，引起的物理性質(zhì)變化、力學(xué)性質(zhì)變化等，都會造成隧道的地層剛度變化、應(yīng)力場變化。

2 公路隧道施工坍塌的預(yù)防原則

隨著科技的發(fā)展和施工質(zhì)量要求的提升，針對塌方問題的處置必須在預(yù)防措施上不斷的加強(qiáng)，如果等待事故發(fā)生以后再處理，不僅會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)在人員傷亡方面是無法估量的。公路隧道施工坍塌的預(yù)防過程中，一定要加強(qiáng)現(xiàn)有資料的整理、分析，堅(jiān)持在所有的內(nèi)容上做出透徹的把握，尤其是地質(zhì)信息的分析過程中，一定要觀察地質(zhì)情況在近10 年以內(nèi)的變化情況，由此可以在坍塌的處置過程中給出更多的參考和指導(dǎo)，一系列問題的解決不再是按照局限性的措施、局限性的思維來完成，要真正意義上對公路隧道施工坍塌的預(yù)防體系不斷的完善。施工過程中的支護(hù)措施、支護(hù)方案都要掌握好長期規(guī)劃的方向，尤其是一些偏遠(yuǎn)山區(qū)的隧道建設(shè)，不僅基礎(chǔ)設(shè)施較差，同時(shí)自然環(huán)境的變化因素較多，此時(shí)在隧道的支護(hù)內(nèi)容上必須進(jìn)一步的創(chuàng)新，站在不同的層面來調(diào)整，最終促使公路隧道施工坍塌的應(yīng)對和解決能夠從源頭上不斷的改正。

3 公路隧道施工坍塌的預(yù)防策略

3.1 完善地質(zhì)信息勘察、調(diào)研

現(xiàn)代化的隧道建設(shè)過程中，與地質(zhì)信息存在的密切關(guān)系非常突出，尤其是在山體打通以后必定會對自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境造成較大的影響，此時(shí)如果缺少合理化的技術(shù)應(yīng)對手段，不僅沒有辦法在長期工作中取得良好的成果，同時(shí)造成的惡劣后果非常嚴(yán)重。地質(zhì)信息的勘察、調(diào)研過程中，需加強(qiáng)3S 技術(shù)的運(yùn)用，該項(xiàng)技術(shù)能夠在信息的分析、數(shù)據(jù)的搜集處理等方面，采取科學(xué)的方法來完善，減少了傳統(tǒng)技術(shù)操作的不足。地質(zhì)信息的分析過程中，應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)分析模型的建設(shè)，對于地質(zhì)信息變化可能引發(fā)的自然災(zāi)害，周邊氣候和季節(jié)變化的影響，以及未來工程建設(shè)方面是否存在交叉的部分等，這些都要在地質(zhì)信息的推算和整合過程中給出足夠的依據(jù)。關(guān)于地質(zhì)信息的調(diào)研，需掌握好周邊的人文環(huán)境，尤其是在隧道開通以后會對人類社會造成怎樣的影響，禁止對地下水造成嚴(yán)重的破壞，否則在隧道建成以后會出現(xiàn)得不償失的現(xiàn)象。地質(zhì)信息的勘察、調(diào)研是決定性的內(nèi)容。

3.2 完善技術(shù)方案

由于目前的公路隧道施工坍塌非常嚴(yán)重，同時(shí)每一次坍塌都會造成特別嚴(yán)重的人員傷亡，這就需要在預(yù)防的技術(shù)方案上不斷的完善，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、社會發(fā)展目標(biāo)。施工前、施工中的排水措施非常重要，隧道施工量正在不斷的提升，在開挖范圍之外的水體要有效的截住，絕對不能流入到洞口以內(nèi)，比較建議采取的技術(shù)方案是注漿處理，這對于水體的預(yù)防效果比較好。圍巖施工過程中，如果是遭遇到了圍巖地質(zhì)比較差的地方，則針對循環(huán)開挖的進(jìn)尺進(jìn)行嚴(yán)格的控制。每次設(shè)立一榀工字鋼拱架來完善，并且在拱架的操作過程中必須緊緊貼合掌子面，這樣才能確保拱頂和拱架之間表現(xiàn)出無空隙的現(xiàn)象，有助于在隧道的安全性、穩(wěn)定性方面進(jìn)步的提升。襯砌方法的選擇是細(xì)節(jié)上的組成部分，二次襯砌施工已經(jīng)在很多隧道中成為了必要的技術(shù)，二次襯砌過程中需要與開挖工作面僅僅跟隨，確保在襯砌的速度上不斷加強(qiáng)，能夠與初期的支護(hù)工作保持在共同受力的狀態(tài)。

3.3 加強(qiáng)塌方應(yīng)對

由于塌方問題造成的惡劣影響難以估量，所以在某些自然不可抗力因素的作用下，容易出現(xiàn)塌方事故。但是隨著科技的加強(qiáng)和設(shè)計(jì)的調(diào)整，很多塌方事故都表現(xiàn)出較小的特點(diǎn)。塌方過程中，如果在范圍以內(nèi)已經(jīng)開展了錨噴技術(shù)的運(yùn)用或者是已經(jīng)架設(shè)了非常牢固的支撐情況下，可以通過兩端或者是一端按照先上后下的操作方式，針對塌方進(jìn)行有效的清除處理。在塌方的清除過程中，必須高度關(guān)注拱頂施工、周邊的圍巖施工方面是否出現(xiàn)了嚴(yán)重的變化情況，針對二次塌方的問題需要進(jìn)一步的控制。挖除過程中，按照隨挖隨架設(shè)臨時(shí)支撐的方式來創(chuàng)新，在臨時(shí)支撐的過程中必須緊緊貼合到塌腔面，這樣才能在塌方的應(yīng)對過程中取得更好的效果。倘若在塌方的體積上表現(xiàn)出了較大的問題，則采用長管棚的技術(shù)或者是注漿加固技術(shù)來改善，等到施工狀況表現(xiàn)出穩(wěn)定以后，再進(jìn)行的塌方的處理，并且盡量早一些開展襯砌工作，在必要的施工情況下，也可以嘗試通過一次性模注砼進(jìn)行封閉處理，實(shí)現(xiàn)塌方應(yīng)對水平的提升。

4 公路隧道施工坍塌的注意事項(xiàng)

隧道坍塌是非常嚴(yán)重的安全事故，同時(shí)造成的惡劣后果和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失都是無法估量的，所以在公路隧道施工坍塌的預(yù)防工作中只能是不斷的朝著更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來完成，這樣才能在長期工作的解決上得到更好的發(fā)展成績。公路隧道施工坍塌的預(yù)防方案設(shè)計(jì)，建議加強(qiáng)BIM 技術(shù)的運(yùn)用，該項(xiàng)技術(shù)對于隧道施工、隧道設(shè)計(jì)、隧道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防都可以取得不錯(cuò)的效果，依托強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫和可視化的支持，在坍塌問題上做出模擬分析，針對隧道施工的重要區(qū)域開展有效的防護(hù)處理，為坍塌事故概率的降低提供更多的保障。公路隧道施工坍塌的改良過程中，需要對可能發(fā)生坍塌的位置提前支護(hù)。隧道工程建設(shè)大部分依賴于自然環(huán)境的先天條件優(yōu)勢，但是在爆破方面容易導(dǎo)致圍巖的狀況發(fā)生較大的變化，一旦因?yàn)橥饨绲恼饎釉斐伤?，必將表現(xiàn)出連續(xù)性的現(xiàn)象，所以在各個(gè)薄弱位置的支護(hù)措施、支護(hù)方法上都要不斷的去創(chuàng)新。公路隧道施工坍塌的所有材料運(yùn)用，都要保持高強(qiáng)度、高防護(hù)性、高綠色性。隧道工程建設(shè)的確對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會建設(shè)具有較大的保障，但是如果因此對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，則會產(chǎn)生得不償失的現(xiàn)象，所有的支護(hù)材料、施工材料都要與自然環(huán)境良好的融合，為公路隧道施工坍塌的防護(hù)優(yōu)化做出更多的保障。

5 結(jié)語

我國在公路隧道施工坍塌的預(yù)防意識上非常突出，很多隧道的建設(shè)過程中不再表現(xiàn)出嚴(yán)重的安全事故，而且整體上具備的發(fā)展空間非常大。但是，公路隧道施工坍塌的問題還是偶有發(fā)生，主要原因在于設(shè)計(jì)不夠仔細(xì)、預(yù)防不夠科學(xué)。未來的坍塌預(yù)防措施需進(jìn)一步加強(qiáng)科技的分析和調(diào)研，提前對地質(zhì)信息的變化以及施工過程造成的各類影響做出透徹的分析，給出詳細(xì)的計(jì)算模型和專業(yè)性的報(bào)告，在公路隧道施工坍塌的預(yù)防和處置方案上，保持多元化的創(chuàng)設(shè)。