枫树湾隧道进口浅埋段洞顶坍塌事件分析

【摘 要】 金丽温输气管道工程隧道工程B标段枫树湾隧道进口于2013年12月15日上午进行第一次爆破施工，出完渣以后未及时进行初期支护，又由于连续两天下雨，遭雨水长时间冲刷，雨水渗透后导致掌子面滑塌，于2013年12月17日引起隧道浅埋段洞顶坍塌。

【关键字】 隧道、雨水、冲刷、坍塌

在隧道施工中，塌方是最常见也是最严重的危害之一。一旦发生塌方，不仅延误工期、大幅度的提高工程费用，而且还会危及到施工人员和技术人员的生命安全。还会产生工程施工和质量隐患，给日后施工带来极大不便。所以，对于隧道施工一定要牢抓安全，杜绝出现塌方事件，尤其是在隧道洞口段，不能冒进，要采取安全、稳妥的进洞方式。

现针对2013年12月17日所发生的枫树湾隧道进口段洞顶坍塌事件进行分析，找出相关原因，引以为戒，为以后各条隧道进洞敲响警钟，避免以后发生类似事件。

一、工程概况

金丽温输气管道工程隧道工程B标段共有8条隧道，隧道合计长度8316m。其中，枫树湾隧道位于本标段2号工区，全长730m，隧道线形为直线，坡度为8%，由隧道进口向出口单独掘进。该条隧道为属于山岭隧道，进洞口控制桩YLC1：（3154276.02，40495795.23），控制桩地面高程194.16m，进口底板设计高程194.2m；出洞口控制桩YLC2：（3153958.74，40496449.94），控制桩地面高程251.67m，出口底板设计高程251.7m。隧道衬砌后断面为直墙圆弧拱形，净宽3.0m，净高3.0m（其中墙高1.7m，拱高1.3m）。

隧道进洞口段，位于斜坡下部及坳谷中，围岩主要为残坡积含粘性土碎石、强风化的晶屑玻屑凝灰岩、断层破碎带，风化裂隙、构造发育，岩体破碎，隧道浅埋，稳定性差，易坍塌，处理不当易坍至地表。地下水主要为松散岩类孔隙潜水及基岩风化裂隙水，地形易汇水，水量较大，开挖易突水。根据隧址区内地形地貌、地层岩性及水文地质条件情况，结合隧道工程展布，隧址区特殊地质条件主要为：1）贯通性裂隙造成硐室大规模涌水； 2）薄层页岩层理发育，易造成硐室顶部剥落、脱层、塌方。

二、塌方情况

2013年12月15日，小雨，枫树湾隧道进口进行第一次爆破施工，开挖进尺两米左右，洞口段地层条件较差，主要为粘性土碎石。上午放完炮以后就进行出渣，由于施工场地受限，出渣速度较慢，等出完渣以后发现洞口左上方已出现部分掉块。发现这一情况以后现场立马就要组织初喷混凝土，但是由于喷浆料太湿，导致喷浆过程不顺利，耽误了最佳喷浆时间。等喷完浆以后已经很晚，考虑到施工安全性，就未安排工人进行支护。12月16日，天气由小雨转为大雨，工区内停工一天，到17日依然下着大雨，而隧道洞顶也已经出现了坍塌，之前打好的超前小导管已全部掉落。

三、原因分析

1、地质条件不好：进洞口段岩层主要为残坡积含粘性土碎石、强风化的晶屑玻屑凝灰岩，而且岩层覆盖较薄，上部土体厚度不够，无法形成应力拱，经过多次小范围掉块后，造成岩石错位、离散、岩性强度降低，导致土体松散破碎加大，加之连日降水，遭雨水冲刷后，形成洞顶坍塌。

2、周边环境未调查清楚：枫树湾隧道进洞口上方有一个50×100cm左右的排水涵洞，雨水长时间积聚，渗漏到隧洞内，导致掌子面滑塌，并且促使当地村民所砌筑不牢靠挡墙遭长时间冲刷后倒塌。而且由于洞口边坡整修过大，导致洞顶没有地方挖设截排水沟，雨水直接顺着洞顶往下流，渗入洞内，致使围岩松散、滑塌。

3、放炮时机不对：当天放炮时下着小雨，而之后两三天根据天气预报显示都有大雨，针对这种天气情况，没有考虑到放完炮以后雨水对岩层的影响。如果之前考虑到这种情况，就应该推迟响炮时间。

4、超前支护措施不到位：枫树湾隧道进口采用单排17根3.5米超前小道管做超前支护，而未采用双排超前小导管支护或超前管棚支护。根据设计图纸要求，隧道进口段需要进行超前管棚支护施工，而考虑到超前管棚存在造价高，施工复杂，尤其是在破碎地段成孔难度大，现场操作困难，施工过程中外插角不易控制，水平岩层开挖过程中易出现大面积掉块等缺陷。进过设计变更以后决定使用双排超前小导管来代替超前管棚。然而，从暴露在表面的岩石情况分析，岩石情况较好，所以当时决定只采用单排超前小导管进行超前支护。但是实践证明，经过长时间雨水冲刷作用后，单排小导管支护尚未能达到预期作用。

5、第一次放炮进尺太大：第一次放炮时，由于施工班组麻痹大意，未考虑到洞口段围岩条件不好，应遵循短进尺原则，施工中炮孔深度大约有两米左右，放完炮以后直接利用小挖机进行出渣，把洞内所有浮土全部清除，由于操作手操作不当把掌子面也掏进去了，导致进尺太大，导致3.5米的超前小导管支护作用变小，这也是导致洞口坍塌的重要原因。

6、初期支护未及时跟进：因为连日下雨，导致喷浆料较湿，未能及时进行喷浆，耽误了最佳喷浆时间。由于出现连续掉块现象，考虑的施工安全性，喷完混凝土后并未组织工人架设钢拱架、打系统锚杆。所以经过连续两天雨水冲刷以后，导致掌子面滑塌，形成洞顶坍塌的现象。

四、经验教训

从枫树湾隧道进口段坍塌事件中可以看出，施工过程中隧道开挖、初期支护和施工组织安排都是影响施工质量和进度的关键工作，只有在施工过程中合理安排好这些内容，才能保证施工的安全和顺利。这些工作没有做好都是导致坍塌的主要原因，经过这次事件，我们可以从中得到的经验教训如下：

1、隧道开挖

隧道的开挖是隧道工程施工中的至关重要的一步，如果开挖不当往往会引起掉块、坍塌，甚至会导致“天窗”的形成。而出现这些问题的原因主要有以下几个方面：

1地质方面：对于特殊地质构造的岩层或者湿陷性的岩土，围岩强度低，抗扰动能力弱，在施工过程中容易出现大变形，甚至引起塌方。

2施工方法：对于隧道开挖，必须要设计一个合理的开挖方法，如果施工过程中不加以选择的进行开挖，势必会引起事故。所以在进行隧道洞挖施工时，一定要认真审查图纸，根据图纸所提供的内容再结合实际选择合理的施工方法。

3支护：开挖后没能够及时的进行支护，或者初期支护强度不够，从而导致掉块的现象。

因此在进行隧道开挖的过程中首先要选择正确的开挖方法，其次要做好开挖后的支护工作，同时还要加强围岩的监控量测工作。而往往我们都对监控量测不够重视，具体施工环节中缺少这一项。

2、初期支护

隧道开挖后要及时对围岩喷射混凝土进行初期支护，在围岩条件不好的情况下，还要架设钢拱架对围岩进行进一步的支护。这一环节对开挖后围岩的稳定性起到重要作用。然而，在实际施工过程中这一环节往往容易出现问题，具体有以下几个方面：

1喷射混凝土厚度不够，从而导致初期支护出现开裂。

2混凝土施工配合比达不到施工要求，水泥等用量往往不足，致使喷混凝土强度不能满足设计要求，无法保证初期支护的质量。

3钢拱架的拼接质量不高，导致焊接质量不好或者钢架未立好导致钢架失稳，进而影响到初期支护的质量。

4在开挖过程中，针对一些图纸上显示为IV、V级围岩而实际开挖中表露较好的地层段，往往会因为赶进度而不进行初期支护，直接进行开挖施工，同时也没有围岩量测等措施。

因此，在进行初期支护的过程中要保证喷混凝土的厚度要达标，配合比要满足要求，初期支护要及时跟进。

3、施工组织安排

合理的施工组织安排不仅是施工工作合理、高效、有序进行的保证，同时影响到整个工程的造价。像枫树湾隧道进口坍塌事件，如果合理安排放炮时间，加强超前支护强度；提早对喷浆料遮盖、提早对周边环境调查清楚并做好措施那么这次事件就不会发生。因此合理的施工组织安排对工程来说是至关重要的。针对目前实际施工组织安排，存在以下几点问题：

1施工过程中经常未考虑客观因素对施工产生的影响，没有很好对施工工序进行安排，这样很有可能导致在不恰当的时间进行施工作业。从而影响施工进度，甚至造成经济损失。

2现场施工人员应对不良地质处理措施不当，存在施工人员对各项施工工艺不熟悉的情况，这都是影响施工安全的重要因素之一。

3工区内施工场地未提前进行规划，导致二次搬运等工作经常发生，费工费时。

因此，在隧道施工过程中要加强施工组织安排，要安排具有施工经验的施工人员。并且要合理安排各项施工工艺的顺序和时间，做到衔接顺利，工作流畅。同时也要及时关注其他可能对施工造成影响的客观因素，做到提早防范。

五、总结

所以，从上面这些施工中经常出现的问题中就可以看出，枫树湾隧道进洞口段坍塌并不是偶然现象，其中也存在着一定的必然性。所以，在进行洞口段施工时，需要先调查清楚洞口的周边环境，针对不同的环境制定不同的处理措施；对于受天气影响比较严重的工艺，要及时关注天气预报，并提早预防，早做准备；在隧道洞口段施工，一定要遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤勘测”的原则施工，保证施工中的安全。

虽然这次坍塌事件只是很小一次事故，并未造成什么经济损失和人员伤亡，但是我们必须从中得到一些经验教训，总结这次事件所发生的原因，找出自身的不足，积极改进，避免以后发生类似的事情。

参考文献：

[1]任文胜.隧道塌方原因分析及处理方案研究[J].山西建筑，2008（3）.

[2]王晓霞.不良地质隧道施工技术[J].山西建筑，2007（33）

[3]唐雄俊.二道垭隧道塌方原因分析与处理技术，2007（4）