探讨公路隧道施工塌方成因及控制对策

【前言】探讨公路隧道施工塌方成因及控制对策由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。a.由于隧道穿过断层及其破碎带或者薄层岩体的小褶曲，错动发育地段，堆积体、软弱构造面时，开挖时潜在应力迅速释放，围岩失稳造成掉块、塌落。 b.隧道穿越底层覆盖薄，比如：沿河傍山段、偏压地段、沟谷凹地浅埋段和丘陵浅埋地段，都容易发生塌方现象。 c.水又是塌方...

摘要：公路隧道的施工是一项艰巨的工程，隧道施工地段的地质情况一般比较复杂，因此隧道塌方的原因也是多方面的，本文结合笔者工作经验，对隧道塌方的成因进行了概况，并对公路隧道塌方预防的施工措施及处理对策进行总结，更好的确保了隧道施工的安全和进度，希望对类似的工程提供一定的借鉴和指导。

关键词：隧道施工；地质条件；处理对策；量测法

1 公路隧道塌方的原因分析

公路隧道较铁路隧道而言，断面较大，尤其是通过不良地质地段，更易产生塌方事故。隧道开挖时，导致塌方的原因有多种，归结为自然因素及人为因素两种。自然因素，即地质状态，受力状态，地下水变化等。主要是地质和水文地质的突然变化引起的人为因素，及不适当的设计或者是不当的施工作业方法。发生塌方的主要原因如下：

1.1 不良地质及水文地质条件的原因

a.由于隧道穿过断层及其破碎带或者薄层岩体的小褶曲，错动发育地段，堆积体、软弱构造面时，开挖时潜在应力迅速释放，围岩失稳造成掉块、塌落。

b.隧道穿越底层覆盖薄，比如：沿河傍山段、偏压地段、沟谷凹地浅埋段和丘陵浅埋地段，都容易发生塌方现象。

c.水又是塌方的主要原因之一，地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用，加剧岩体的失稳，塌落，岩石软硬相间或由软弱导致软弱夹层的岩体，由于地下水的作用导致软弱面的强度降低，从而发生滑坍现象。

1.2 隧道设计原因

a.隧道选址时，由于地质调查不够详细，也没有详细的分析，没有查明可能塌方的各种因素，没有绕开本可以绕避的不良地质地段。

b.缺乏详细的地质资料及水文地质资料，导致施工方案的失误，引起塌方。

3）施工方法及措施不当的原因。

a.若施工方法与地质条件不相适应时，易发生塌方，比如地质条件不符合全断面开挖时，采取全断面开挖。

b.当地质条件发生变化时，没有及时改变施工方法，仍然采用原方案中的施工方法，如围岩从岩体变为土体时。

c.锚喷支护不及时，钢支撑架立不符合要求、喷射混凝土质量不符合要求导致塌方。

d.地层暴露过久，引起围岩松动，风化，导致塌方。

e.围岩爆破用药量过多，由于强爆破的震动引起塌方。

f.对围岩存在的危石不重视、不及时、处理措施不当引起塌方。

g.采用新奥法施工，未按照规定进行监控量测或者信息反馈不及时，引起决策错误，措施不当引起塌方。

h.偷工减料现象严重，比如设计的超前支护没有支护，系统锚杆不打设或不按设计打设造成塌方。

2 公路隧道塌方预防的设计措施

1）设计阶段，勘察单位要提高勘察精确度，对工程的水文地质条件，周边环境情况必须调查充分，保证勘察资料的真实性，尤其要对地质条件复杂可能对整个工程的危害要有详细说明。而设计单位更要严格按照工程建设的强制性标准设计，在因地质复杂而有可能滑坡、坍塌的工程，设计中必须有专门的安全防护设计，方可有效预防特殊地质引起的塌方。

2）隧道设计应该是动态设计及施工设计完成后不是一成不变，应以施工中的监控量测信息及时修正设计，调整支护系数，使设计更合理。

3 公路隧道塌方预防的施工措施

1）对预防塌方来说，选择合理的施工方法及措施很重要。因此，要以实际的水文、地质、地貌、环境情况，编制专项施工技术方案和安全措施，并要对方案进行评审，使施工方案更科学、合理。在掘进到地质不良围岩破碎地段时，应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工方法。

2）要加强对塌方的预测。

要保证施工作业安全，及时发现塌方的可能性及出现的征兆，根据不同情况控制塌方的措施，在施工阶段进行塌方预测，预测塌方的方法有：

a.一般量测法。通过监控量测按时量测观测点的位移、应力，对实测数据进行分析发现不正常的受力，位移状态，必须重视及有可能导致塌方。

b.观察法。在公路隧道的掘进工作面采用钻探法对地质情况、水文情况探测，同时对掘进工作面进行地质扫描，分析判断掘进前方有无可能要发生塌方；定期和不定期的观察洞内围岩的受力及变形；检查支护结构是否发生了较大的变形；观察岩层的层理，节理裂隙是否变大，坑顶或坑壁是否松动掉块；喷射混凝土是否发生脱落；地表是否下沉等。如果出现如下征兆，隧道即可能出现塌方：监控量测数据反映的围岩变形速率或者数值超出容许范围。喷射混凝土产生纵、横向的裂纹或龟裂且较长。钢支撑发生变形甚至断裂。隧道拱顶，侧墙出现掉块或者钢支撑间隙不断露出碎石等。岩石的层理、节理缝、裂隙等变大或张开。隧道渗水，滴水突然加剧或者变浑浊。隧道壁面挤压变形，且能听到异常声响。

c.微地震学测量法和声学测量法。微地震学采用利用地震测量原理制成的灵敏专用仪器，声学测量法，通过测量岩石的声波分析确定岩石的受力状态，预测塌方。以上三种预测塌方的方法，均可体现隧道的塌方征兆，对出现的征兆应高度重视，并采取强有力的措施处理，避免塌方的现象发生。

3）要加强初期支护、控制塌方。

4）初期支护质量的好坏，直接影响到隧道的整体稳定性。开挖后应及时进行喷锚支护或喷锚网联合支护，并应考虑采用早强喷射混凝土。早强锚杆和钢支撑支护措施，能有效防止隧道局部坍塌，提高隧道整体质量。

4 隧道塌方的处理控制对策

隧道一旦塌方应及时处理，防止塌方范围扩大。

1）隧道发生塌方后，应详细观察塌方范围、形状、塌穴的地质构造，查清楚造成塌方的原因以及地下水活动的情况，经分析后制定出处理方案。2）处理塌方时先加固未塌地段，处理方法如下：a.小塌方，纵向延伸不长、塌穴不高；先加固塌体两端洞身，并抓紧喷射混凝土或采用喷射联合支护封闭塌穴顶部。再进行清理，在确保安全的前提下，也可在塌渣上架设临时支架，稳定顶部，然后清理。b.大塌方，塌穴高，塌渣数量大，塌渣体完全堵住洞身时，宜采取先护后挖的方法，当查清塌穴规模大小和穴顶位置后，采用管棚法和注浆固结法稳固围岩体和渣体，使其基本稳定后，按先上后下的顺序清除渣体，采用短进尺、弱爆破、早封闭的原则挖塌体，尽快完成衬砌。c.塌方冒顶，在清渣前应支护陷，地层极差时，在陷附近地面打设地面锚杆，洞内可采用管棚支护和钢拱架支撑。d.洞口塌方，可采用暗洞明作的办法。

5 结语

隧道塌方事故的发生往往造成人员伤亡和巨大的经济损失，这些警示人们应高度关注隧道的施工安全，施工中要把塌方防治作为“重中之重”的工作来抓，只要充分认识了隧道的地质条件，严格按照设计及规范施工，做到“科学管理，精细施工”，隧道塌方是可以避免的，隧道塌方的原因为自然因素和人为因素，但人为因素更为重要，只要从管理上下大功夫，以“科学管理”为宗旨，加强技术管理，能有效预防隧道的塌方。一旦隧道塌方，更要制定科学可行的施工处理方案，力求及早处理，不留后患。

参考文献：

[1]JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].

[2]JTG/T D70-2010，公路隧道设计细则[S].

[3]刘永志.凤凰山隧道塌方处理技术[J].山西建筑，2011，37（1）：176-177.