浅谈隧道塌方处理

摘要 隧道塌方已经成为隧道施工中常见的问题。本文从分析隧道塌方的原因出发,在此基础上论述隧道塌方处理的方法。

关键词 隧道塌方;原因;处理方法

中图分类号U457 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)21-0056-02

在隧道的开挖施工中,塌方做为一种比较常发的事故,会给隧道施工造成极大的危害,比如延误工期、出现比较严重的机械损失,甚至威胁着施工人员的生命安全。目前,国内很多在建的或者已建的隧道都有过塌方现象。防止塌方的发生、塌方出现后的治理工作已经成为隧道施工的关键所在。隧道施工中造成塌方的原因是多样的,有地质自然条件的原因也有人为施工方法、施工质量的原因。因此,要加强对隧道施工的管理,从地质因素与人为因素出发,防止塌方事故发生,采用正确方法处理塌方事故。本文从分析隧道塌方的原因出发,在此基础上论述隧道塌方处理的方法。

1 隧道施工中塌方出现的原因

隧道施工中发生的塌方原因是复杂的,下面主要从不良地质条件、隧道设计不周全、施工方法与措施不当等3个方面来做具体的分析。

1)不良地质条件。隧道施工时穿过断层或者地层覆盖比较薄弱的地段,比如穿过水源比较丰富的土层如水塘、冲沟、水库等,穿过风化比较严重的岩层,或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、软硬差异比较大的岩层分界处,这些都是会引起隧道塌方的比较常见的不良地质现象。这里需要重点指出:水是造成塌方的最为重要的原因之一。地下水通过浸泡、溶解、软化等作用使岩体塌落或者促使岩体的稳定性变差,从而加快塌方发生。一些岩层之间软硬强度不规则,由于地下水的作用,使得软弱面的强度越来越低,达到一定的极限就会发生滑塌。

2)隧道设计时考虑不周全。隧道施工前的设计对施工的安全性起着重要作用,如果在勘测设计阶段对隧道要经过的地段的地质情况掌握的不全,就不能正确地分析该地段是否存在着比较特殊的或者不良地质现象。如果不能正确分析,就有可能把隧道设在地质条件不好的位置,导致塌方发生。隧道设计还要考虑地质条件可能会发生的变化,并根据变化及时地对支护参数进行调整,否则,就有可能在施工时发生塌方事故。

3)施工方法与措施不当。施工时对地质条件掌握的不全面,导致选择不正确的施工方法。由于地质勘测做的不准确,参与施工的人员经验不足,在不良地质地段的钻探工作做的不好,施工不认真而引起塌方。施工安排不当,工序安排不合理,有的工序时间间隔拉的过长,支护、衬砌不及时,导致围岩暴露的时间长就会引起风化,从而导致塌方。在爆破时使用的药量过大,强烈的震动引起塌方。使用钢质支撑时,支撑架质量低下或支护松动后没有及时加固引起塌方。

2 隧道塌方处理的方法

一旦出现塌方,就要全面地调查塌方的现状,了解塌方发生的原因,快速地根据塌方特征制定出切合实际的处理方法,防止塌方进一步扩大。

1)确定塌方处理方案首先要看塌方所处埋深地段情况。主要有4种情况:(1)塌方顶面对地表没有造成影响且处于浅埋地段的,这样的塌方规模较小,可以采取对未塌部分进行加强支护,对塌方面采取早强锚杆和挂设钢筋网喷护混凝土措施;(2)塌方顶面对地表造成影响且处于浅埋地段的,最先要对受影响的地表进行诸如从地表钻孔注浆加固、地表打设垂直锚杆并加强注浆等的处理,同时还要安排好地表的排水,以免影响到塌方区。等地表加固后才能入洞进行塌方处理;(3)漏顶塌方且处于浅埋地段的,这类塌方一般会堵塞进洞口,要先对洞口附近未塌方地段加固,再加强塌洞的洞壁如采用局部打设锚杆挂钢筋网并喷射早强砼。然后看塌方规模大小制定是整体清除还是部分清除塌方体。塌方量较小的情况下采用整体清除,可以边清除边支护。在塌方量较大的情况下采用部分清除,先进行加固防止塌方进一步扩大,然后进行渣体的清除,并及时进行支护(或衬砌)。在总体上进行塌方加固后,紧接着要对塌方地表漏洞进行回填,使之恢复原状。同时,在回填的进行中,量测人员要注意衬砌上的预埋量测点,以分析其对隧道衬砌的影响;(4)如果是发生在深埋地段的塌方,一般是采用先加固后处理的方法。

2)塌方规模稳定后根据具体情况制定初步的处理方案:(1)发生掌子面塌方主要是因为施工前对地质情况不了解或者施工不当引起的。要对塌方面采用早强锚杆和挂设钢筋网喷护混凝土措施,有需要的时候,也可以采用加长小导管超前支护,或者加强支护通过塌方段进行处理;(2)初期支护后地段发生塌方,多是因为后期支护做的晚使得前期支护变形或者是初期支护强度不足,不能控制围岩变形等。对于这种塌方要强化监控量测力度,做好后期支护,加强支护,把钢筋网架于塌方洞内,采用加强支护通过塌方地段;(3)对于塌方方量在500~2 000m³的中型塌方,不能回填实塌方塌洞,在支护体顶面要做好保护层及坍塌缓冲层。(4)塌方方量在2 000m³上的大型塌方,一般进洞口都被堵塞,要在塌方体内挖洞,所以要对塌体进行注浆固结,比较常见的方法是采用可以一次通过塌体的长大管棚。然后再用小导坑贯穿开挖成洞,型钢等加强支护要紧跟上。

3)根据塌方地段的地质与地下水情况制定具体的处理方案:(1)完全由地质情况引起的塌方,要加固围岩,使用超前注浆支护,型钢钢架强支护方法通过塌方段;(2)如果由于地质和地下水的原因引起的塌方,首先要对地下水进行堵、截、排的工作,水处理工作完成后再进行塌方处理;(3)如果是冒顶塌方,要安排地表径流水排泄工作,以免引起塌方范围的扩大。

下面以实例加以论证:

在建项目向莆铁路宝台山隧道位于福建省三明市,地质条件复杂,围岩变化频繁, DK280+712-DK280+688里程段设计为Ⅳ级围岩,采用18工字钢支护。现场实际为Ⅴ级,因岩石裂隙较发育,岩石破碎,在施工过程中突然间出现塌方,以隧道两侧起拱线为底边向上高度约为8m呈三角形形状形成超挖,塌方长度沿线路方向进8m,导致开挖台车及三榀初支钢架损坏,幸未造成人员伤亡。经现场查看后,为千枚岩夹硅化碎裂岩,岩石破碎,裂隙发育,有少量渗水,弱风化。根据现场实际情况,经研究后决定采取以下以下处理方案。

根据设计图纸了解到该里程段隧道埋深50~60m,事故发生后,现场派安全员全程监控直致到围岩稳定不在有掉块10个小时候后,开始使用机械清理塌方土石,边清理土石边对周围岩采用I20钢架支护,直至土石清理完毕,钢架支护紧贴掌子面。当清理至掌子面时,采用喷砼及时对掌子面进行封闭。防止掌子面岩石因风化引起更大的塌方。在初支过程中加密预埋围岩量测点,并在拱部每间隔3m环向预留3根φ150管。初支完成后,每两天对隧道拱部空洞通过预留管进行补喷处理,每次喷砼厚度控制不小于50cm。目前,经围岩量测资料数据分析,结合现场查看,初支表面无裂缝。初支稳定。现已安全进行了二次衬砌。顺利度过此塌方地段。

综上所述,隧道塌方会对工程的安全造成很大的危害,所以在施工过程中要采取有效的措施,避免塌方发生,把防塌、治塌作为重中之重。防塌就要在地质勘测上下功夫,为隧道设计提供较为全面的材料,提前勘察出不良地质,在此基础上制定出切合实际的设计。治塌时要根据塌方的实际情况,采取不同的处理方法。同时,还要采用正确的施工方法,加强对隧道施工质量的监控。

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