公路隧道施工塌方成因及控制措施研究

劉柏林 任亞

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，公路建設(shè)工程數(shù)量逐漸增加，由于我國(guó)地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此隧道工程也越來(lái)越多。然而，受技術(shù)條件以及人為制約，公路隧道施工中塌方事故發(fā)生較為頻繁。發(fā)生塌方不僅嚴(yán)重影響公路工程質(zhì)量還會(huì)對(duì)生命以及財(cái)產(chǎn)造成威脅?；诖?，本文分析公路隧道施工塌方成因及控制措施，希望對(duì)減少塌方現(xiàn)象，提高工程質(zhì)量有所幫助。

關(guān)鍵詞：公路工程;隧道施工;塌方

中圖分類號(hào)：U458.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隧道施工具有一定隱蔽性，并且與其他公路工程相比，其施工周期更長(zhǎng)、施工難度更大、對(duì)施工技術(shù)要求更高。因此，隧道施工單位在施工開(kāi)始前需對(duì)地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)預(yù)報(bào)，并制定科學(xué)、合理的方案，采用完備的施工方法以及先進(jìn)技術(shù)，將塌方事故發(fā)生概率降至最低。隨著科學(xué)技術(shù)水平提升，公路隧道施工技術(shù)應(yīng)用也有所提高，尤其是長(zhǎng)、大圍巖的隧道，施工技術(shù)已逐漸趨于成熟。然而公路隧道施工受環(huán)境等因素影響較大，仍存在塌方可能性。塌方的主要特點(diǎn)是突發(fā)性與不確定性，并且危害性較高，嚴(yán)重阻礙施工順利開(kāi)展，對(duì)施工人員生命安全造成威脅，不利于提高公路工程質(zhì)量。

1 公路隧道施工塌方控制的意義與隧道施工特點(diǎn)分析

1.1 公路隧道施工塌方控制的意義

我國(guó)公路隧道施工相較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家而言，起步較晚，并且隨工工程建設(shè)過(guò)程中缺乏先進(jìn)施工技術(shù)與設(shè)備，導(dǎo)致施工問(wèn)題較多[1]。不僅如此，施工問(wèn)題導(dǎo)致施工突發(fā)狀況增加、施工周期較長(zhǎng)以及施工工藝復(fù)雜等，進(jìn)而出現(xiàn)公路隧道施工塌方問(wèn)題。而塌方問(wèn)題嚴(yán)重影響公路隧道工程的安全建設(shè)，并且出現(xiàn)塌方問(wèn)題除對(duì)施工方造成經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失外，還有可能威脅施工人員生命安全。

1.2 公路隧道施工特點(diǎn)分析

公路隧道結(jié)構(gòu)具有一定的隱蔽性，主要是在山體中施工，并且實(shí)際施工區(qū)域相對(duì)較窄，多個(gè)施工作業(yè)單位聚集于此，極易造成彼此干擾，因此，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的質(zhì)量問(wèn)題，這就導(dǎo)致公路隧道施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的可能性增加，不利于提高公路整體施工建設(shè)安全系數(shù)。因此，需要加強(qiáng)對(duì)施工的動(dòng)態(tài)化把握，進(jìn)而確保施工各環(huán)節(jié)能夠有序開(kāi)展。

在公路隧道施工中，會(huì)受到諸多因素影響與制約，如狹窄空間內(nèi)噪音影響、大型機(jī)械設(shè)備持續(xù)作業(yè)所產(chǎn)生的噪聲等，并且空氣質(zhì)量也是主要原因之一，在施工過(guò)程中，使用大量油氣會(huì)產(chǎn)生諸多污染元素，除此之外，通過(guò)人工方式滿足照明要求，施工環(huán)境能見(jiàn)度較差。由于隧道施工較為特殊，所以設(shè)計(jì)人員需要全面分析與把握施工現(xiàn)場(chǎng)情況，并制定具有針對(duì)性的具體方案，從而減少影響隧道施工的因素。

隧道施工大多在隧洞中進(jìn)行，因此作業(yè)難度較高，并且具有一定的復(fù)雜性，這就要求現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要做好相應(yīng)的安全防護(hù)以及相關(guān)支護(hù)工作，為施工提供安全的環(huán)境保障。此外，施工單位加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理，尋找存在的安全隱患，確保施工順利進(jìn)行。

2 公路隧道施工塌方原因分析

2.1 地質(zhì)原因

隧道施工屬于穿越性工程，在具體施工中地質(zhì)因素會(huì)對(duì)其產(chǎn)生直接影響。如果在施工之前沒(méi)有對(duì)地質(zhì)進(jìn)行充分了解，則很有可能產(chǎn)生塌方?；诖?，深入研究地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)以往發(fā)生塌方原因進(jìn)行總結(jié)，結(jié)果顯示，五成以上塌方發(fā)生與地下水存在有關(guān)，主要原因是水流能夠改變地質(zhì)、侵襲巖石等因素有關(guān)，具體表述見(jiàn)表1。

2.2 施工規(guī)劃設(shè)計(jì)原因

勘察操作方法單一、勘察設(shè)備落后等因素對(duì)隧道所處區(qū)域地質(zhì)條件詳細(xì)勘察產(chǎn)生不利影響，這就導(dǎo)致難以在設(shè)計(jì)階段建設(shè)全面性的地質(zhì)資料檔案，進(jìn)而無(wú)法對(duì)施工中將會(huì)遇到的瓦斯、富水、巖爆以及段等不良地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估[2]。不僅如此，隧道工程需穿越山體，橫跨多類型地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)單元以及巖層等，隱蔽性較強(qiáng)，但是現(xiàn)階段地質(zhì)勘察水平還有一定進(jìn)步空間，對(duì)于垂直或水平埋深較大洞段難以勘察，進(jìn)而導(dǎo)致隧道部分地段的地質(zhì)資料缺失。由于資料掌握不全，因此極易發(fā)生塌方。

2.3 施工過(guò)程中的原因

隧道施工受地質(zhì)以及環(huán)境等因素影響，施工過(guò)程較為復(fù)雜，如果施工過(guò)程中不注重細(xì)節(jié)，很有可能導(dǎo)致塌方。例如，在選擇施工材料時(shí)，如果沒(méi)有結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及地質(zhì)等因素，則會(huì)導(dǎo)致材料與工程標(biāo)準(zhǔn)不符，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。此外，隧道開(kāi)挖后，其周圍的巖石結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生改變，與預(yù)期結(jié)果相背離，進(jìn)而導(dǎo)致塌方。除此之外，一些施工單位為追求經(jīng)濟(jì)效益，降低施工成本，沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的施工管理，導(dǎo)致偷工減料現(xiàn)象出現(xiàn)。由于施工手段不規(guī)范，因此施工質(zhì)量也會(huì)降低，進(jìn)而形成塌方。與此同時(shí)，部分施工單位為加快工程速度，忽視管理施工的安全維護(hù)以及情況預(yù)防，并且相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)不重視施工管理的重要作用，安全意識(shí)薄弱，導(dǎo)致施工人員工作消極，不利于提高工程質(zhì)量[3]。

2.4 襯砌質(zhì)量問(wèn)題

襯砌開(kāi)裂是目前公路隧道施工中最常見(jiàn)且最嚴(yán)重的問(wèn)題。如果隧道出現(xiàn)大面積裂縫，將會(huì)導(dǎo)致塌方，除影響隧道施工構(gòu)成外，還會(huì)使公路整體安全系數(shù)降低。一般情況下，混凝土配合比例會(huì)對(duì)隧道施工質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，如果其比例沒(méi)有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則襯砌開(kāi)裂可能性將會(huì)增加。不僅如此，若砂子在混凝土細(xì)集料中占比較高，也會(huì)使隧道支護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際承載增加，威脅隧道自身安全構(gòu)成。

2.5 防水質(zhì)量問(wèn)題

防水是衡量公路隧道的重要標(biāo)準(zhǔn)，如果防水質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，那么隧道施工構(gòu)成將會(huì)受到直接性影響。誘發(fā)隧道防水問(wèn)題的原因較為復(fù)雜，與施工材料質(zhì)量差、防水材料在澆筑中被破壞等都有關(guān)系?；诖?，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)防水設(shè)計(jì)的重視程度，避免隧道長(zhǎng)時(shí)間滲水，使其被大面積侵蝕，進(jìn)而影響整體安全性。

3 公路隧道施工塌方控制措施分析

3.1 洞口塌方控制措施

洞口塌方屬于小規(guī)模塌方，清理塌方采用自上至下方式，并結(jié)合具體情況，對(duì)坡面進(jìn)行考量后決定是否將刷坡卸載。此外，采用噴錨網(wǎng)自上至下對(duì)坡面進(jìn)行加固。如果塌方情況較為嚴(yán)重，則可采用挖臺(tái)階方式進(jìn)行處理，清理塌方體重的殘?jiān)?，再使用噴錨網(wǎng)加固。若塌方地段屬于仰坡，那么維持其穩(wěn)定性可通過(guò)設(shè)置漿砌片石擋墻的方式。（見(jiàn)圖1）

3.2 洞內(nèi)塌方控制措施

洞內(nèi)塌方相較于洞口塌方處理更加復(fù)雜，并且洞內(nèi)塌方應(yīng)按順序進(jìn)行，從而在確保隧道安全基礎(chǔ)上處理塌方。

隧道洞內(nèi)發(fā)生塌方后，初期處理的主要目的是防止隧洞內(nèi)繼續(xù)塌方，根據(jù)普氏理論，隧道塌方與開(kāi)挖寬度成正比關(guān)系，因此如果隧道開(kāi)挖寬度保持不變，那么將不會(huì)繼續(xù)塌方。通過(guò)公式可計(jì)算出實(shí)際塌方高度，從而對(duì)塌方在隧洞內(nèi)的穩(wěn)定程度進(jìn)行了解。隧道內(nèi)山體圍巖穩(wěn)定性較差，與普氏理論中的均質(zhì)要求并不完全相符，因此，塌方表現(xiàn)不屬于完全能的拋物線狀態(tài)。此外，在初期處理時(shí)，還應(yīng)密切觀察隧洞內(nèi)塌方是否已經(jīng)延伸至地表，若延伸至地表，則需要進(jìn)行截水處理，防止地表水影響塌方控制效果[4-5]。可在塌方上方搭建遮雨棚，并且隧洞內(nèi)塌方處理完成后夯填土石，同時(shí)確保夯填高度與地面處于同一水平面，提高地表穩(wěn)定性，當(dāng)回填土不再出現(xiàn)下沉情況后，再組織漿砌片石鋪砌工作。初期處理完成后，需要進(jìn)行隧道內(nèi)塌方處理，常見(jiàn)處理方法見(jiàn)表2。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路隧道施工中，受技術(shù)、人為、地質(zhì)等影響，極易發(fā)生塌方事故。塌方事故不僅會(huì)導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)威脅施工人員生命安全，影響工程進(jìn)度，降低工程質(zhì)量。基于此，應(yīng)針對(duì)可能發(fā)生塌方的要素進(jìn)行綜合分析，并采取行之有效的措施進(jìn)行解決，進(jìn)而促進(jìn)公路工程高質(zhì)量發(fā)展。

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