高速公路隧道施工塌方的原因及控制

高速公路隧道施工塌方的原因及控制

李双粮

李双粮

湖南华鑫美好公路环境建设有限公司长沙410000

摘要：随着市场经济化程度的提升，道路建设项目已成为推动经济发展的重要助推器。道路建设规模、总量、难度日趋增大，因此各种施工事故也频繁发生，这其中塌方已成为最主要的施工事故。一旦出现此类事故将会延误到工期，甚至造成经济损失或人员伤亡。本文就高速公路隧道施工中塌方的原因加以分析，并提出相应的应对措施。

关键词：高速公路；隧道施工；塌方原因；处理方法

1.高速公路隧道施工塌方事故原因分析

1.1地质原因

若隧道穿过区域为破碎地带或断层，则从开挖伊始逐渐释放应力，然后会造成围岩失稳或承压过快等问题，严重的就会造成隧道塌方等事故。如现场有大量堆积物，则会在开挖时因为结构松散或颗粒间胶结差或无胶结，最终造成隧道坍塌。当隧道穿过区域为岩脉穿插带或者节理密集带（或挤压破碎带），因岩块间处于挤压稳定状态。当开挖施工后，岩块就会处于失稳状态，如：岩块掉落、塌方等。在地质运动影响下较薄的岩层会在隧道内出现塌方事故。隧道施工中软弱夹层岩、软硬相间岩层地质受地下水影响，较为软弱的一面会继续降低强度，及至出现滑塌事故。在隧道施工中，受地下水的软化、冲蚀、浸泡、溶解等作用，也会家居隧道岩体失稳或者坍塌。

1.2施工原因

施工方法选择不当，或工序安排不科学（如工序衔接时间过长），造成地层暴露时间过久，都会造成围岩的松动和风化，严重的会造成塌方事故。此外，在隧道施工中如喷锚工作落实不到位或所喷射的混凝土在厚度与质量上不达标，都有可能引起塌方事故。如施工中所用钢支撑未能与围岩间达到紧贴，或支撑架质量较差而达不到围岩压力都会造成隧道塌方。在施工中，如支撑承压过大且未能及时实施加固都有可能造成隧道施工塌方事故。

爆破是隧道施工中较为常见的贯通施工方法，若爆破方式和爆破点选择不当，亦或爆破用药量过大，都有可能导致塌方的发生。此外，施工中需随时处理危石以保证隧道的施工的顺利开展，若人为因素不当会出现大小危石坠落进而有可能导致岩层松动甚至坍塌。

2.高速公路隧道施工塌方事故的控制措施

2.1公路隧道施工塌方事故的预防措施

高速公路隧道施工塌方可通过预防手段加以控制，以此降低塌方出现的概率。预防措施应从地质预报开始，并选择较为合理的施工措施和方法。以下是需注意的几个注意要点：

①排水措施。施工前与施工中应采取必要的排水措施，将坑道外的水加以拦截或及时排掉隧道内的地下水。这样不仅确保隧道的正常施工，还有效降低了各种风险隐患；②压缩开挖时间。有效缩短各工序间的施工时间，加快下一个工序的开工时间，避免围岩暴露时间过长；③强爆破。作为隧道施工的重要环节，爆破也是容易引起塌方的另一主要原因。为保证隧道的稳定性，爆破时应尽量采取密眼爆破、浅眼爆破等方式，同时有效控制爆破药量及爆破点；④强支护。支护时维护隧道施工的重要保障措施。若支护工作未落实到位，会严重威胁隧道的安全。因此，在明确支护结构强度时需仔细调研施工现场的实际情况，为强支护提供必要的数据支持；⑤施工中，衬砌与石土开挖多同步进行，此时应保证衬砌快速成环；⑥勤检查。监督检查是建设项目的重要步骤和手段，隧道施工中如发现形变或异状，检查人员需及时向技术人员反应问题。此时，应针对形变围岩或异状进行深入检查并采取必要措施。

2.2公路隧道施工塌方事故的常见处理措施

隧道施工发生塌方后，应首先控制塌方范围，然后对塌方事故事实有效的处理，如：及时清除塌方区域内的落石及顶部危石，并针对裂缝较大区域进行锚固处理。针对已塌方范围内的原支护结构进行加固，避免塌方范围扩大；针对塌方范围内的采取喷射混凝土、增加支护等措施，如有必要还需增设锚杆；塌方后需针对塌方两端进行衬砌；如塌方体积较小，且支护结构已完成或已完成塌方区域喷锚，此时可从塌方处按照先上后下的顺去清除岩石杂物，并同步实施混凝土喷射。若塌方体积较大，且坍体已在地表下沉或堵塞隧道，则支护工作应从塌方外围展开。针对坍体需进行注浆加固，并及时开挖坍体并进行衬砌。此外，完成塌方护理后，还需继续完成排水工作，确保“治坍先治水”落实到位。治坍先治水”即为此理。

3隧道塌方的其他处理措施分析

3.1对洞内塌方处理措施

隧道塌方后需及时封闭好塌方体，并针对塌方的后方做好加固。普氏平衡拱理论中提到：在一定的地质条件情况下，开挖的宽度与塌方实际高度间为正比关系。因此，控制好塌方的开挖宽度就能有效维持塌方当前的高度，从而控制新塌方的再次出现。实际项目中，塌方高度可使用塌方高度公式加以计算，这样能将塌方高度与理论开挖宽度数值加以对比，并从中寻找两者间的问题，从而判断塌方稳定程度。

但普氏平衡拱理论是基于围岩为均质前提之下的，但实际项目中围岩不可能为均质。这样就造成了实际轮廓与理论抛物线间存在较大差距。如隧道塌方波及到地表，则需在地表塌方位置进行截水，以此防治地表水灌入地下，同时还需在塌方部位搭建遮雨棚，避免自然降水倒灌。针对洞内塌方，还需做好处理工作，如：夯实处理保证其高于原来的高度，并且下沉后仍与地面标高一直，且回填土达到稳定状态好方可进行浆砌片的辅砌施工。

3.2小导管注浆法分析

小导管注浆法是较为常见的塌方处理措施，多用于土质疏松且地质条件不佳的项目中。由于此类地质条件下的塌方范围较小，因此施工时应先进行预注浆对松散围岩、塌方体进行加固，还可辅以钢拱架或锚喷混凝土进行处理；若采用二次衬砌加强与回填法，则能有效提升塌方地段的荷载力。加强衬砌应考虑到衬砌内钢轨及钢筋、混凝土强度、塌穴加固效果等因素优选施工方案，且回填施工时不得选用较为松散的材料；三台阶开挖法。“短进尺、勤测量、强支护、紧衬砌、弱爆破、早封闭”是新奥法中提到施工原则，即：主要使用在塌方段落或软岩区域。该方法多以人工风镐、微弱爆破及挖掘机相互配合推进，并使用挖掘机、装载机运送土碴等。完成上述进尺循环时，应保证相互距离在一台拱架，从而有效保证探访区域尽量减少岩石扰动。

结束语

总之，隧道是高速公路项目建设中不可或缺的环节。每个施工企业都应高度重视隧道施工安全管理，避免隧道塌方影响到施工质量与施工进度。如出现塌方，还需结合项目采取合理的管控措施，并选择合理的排水方法和合理的填充材料，确保塌方范围不再扩发。

参考文献：

[1]李海涛.探讨高速公路隧道施工管理的问题及对策[J].科技创新与应用，2018（31）.

[2]凌振国.利用新奥法原理开展某高速公路隧道施工的经验及体会[J].工程建设与设计，2018（19）.