云南省公路隧道塌方原因及对策分析

摘要： 云南省公路隧道相当部分需要穿越滑坡、断裂破碎带等不良地质，隧道塌方情况时有发生，塌方处治加大了工程资金投入，影响工期，同时对施工人员的生命安全也构成了巨大威胁。隧道塌方的原因较为复杂，只有掌握工程地质条件，充分了解设计意图，严格控制施工方法、施工程序，才能有效地规避隧道塌方的发生。

Abstract: Considerable parts of Yunnan highway tunnels need to cross the adverse geology, such as landslide and the fractured zone, tunnel collapse happens occasionally. The collapse treatment increases project funding, which affects time limit for the project, at the same time, threats to the lives and safety of the construction workers. The reasons of tunnel collapse are more complicated, only mastering engineering geological conditions to fully understand the design intent and conduct strict control of construction methods, construction procedures, can we effectively avoid the occurrence of the tunnel collapse.

关键词： 公路隧道；塌方；新奥法；原因；对策

Key words: highway tunnel；collapse；New Austrian Tunneling Method；reason；countermeasures

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）25-0123-02

0 引言

近年来，云南省交通建设如火如荼,而云南复杂的地形地质，使大部公路隧道处在滑坡、断裂破碎带、软弱岩层中。在云南省的公路隧道中新奥法已被成功应用，作为隧道结构设计和施工的重要方法，虽然锚喷支护的应用为隧道大面积开挖施工创造了有利条件，提高了隧道施工进度，但是云南省已完成锚喷支护施工的多条公路隧道频频发生发生塌方事故，主要是由于采用了不合理的施工设计和施工措施，加之当地水文地理环境差，显然发生塌方事故是不可避免的。

1 隧道塌方的原因分析

1.1 对新奥法原理认识不足 目前，公路隧道支护设计都以新奥法原理为指导，但实际施工时，现场量测一般都达不到设计要求，且无法实时反馈现场信息，这样会误导上级决策，采取不恰当的施工措施，最终发生塌方事故。

所谓新奥法，就是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时地进行支护，对围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的监控量测来指导隧道和地下工程设计施工的方法和原理。笔者对该原理的基本要点作了简单的分析，内容如下：

①开挖时必须通过机械开挖或光面爆破和预裂爆破，尽量简化开挖流程，以免扰动围岩；②隧道开挖后，应该尽量运用围岩的自承能力，使其自身支护作用得以充分发挥；③由于围岩具有其自身的特性，应及时施作，同时采用钢支撑、喷射混凝土和锚杆等支护措施，对围岩松弛、变形等结构病害进行控制；④在软弱破碎围岩地段，可提早使断面闭合，以最大限度的发挥其自身的支护作用，确保隧道结构稳固、安全；⑤在围岩及初期支护变形基本稳定后才能开始二次衬砌施工，促使围岩和支护结构形成一个完备的体系，从而使支护体系更加安全可靠；⑥隧道断面周边轮廓应该是圆顺的，以免棱角突变的部位出现应力集中的情况；⑦施工过程中必须实时观察围岩和支护结构，并根据观察结果改进结构设计，适时调整工艺流程。

支护围岩被破坏会引起隧道塌方事故。可从新奥法支护结构设计原理入手来分析事故原因。新奥法支护结构设计其实是使隧道围岩构成塑性滑移楔体，造成支护结构的剪力破坏；支护结构与围岩紧密粘结共同协作，构成无弯矩结构；锚杆和喷砼构成的支护抗力必须与塑性滑移楔体的滑移力相同。

由此可见，只有围岩与支护结构紧密粘结、互相协作，锚喷支护结构才能形成无弯矩结构，而在现场施工时偶尔出现超挖现象，而且出现这种情况以后必须回填才能确保正常施工，由此构成的支护结构无法与围岩粘结密实，或由于围岩表面光滑喷砼也不能与围岩紧密粘结，导致锚喷支护结构不符合设计要求，可能导致塌方事故；只有滑移力小于或等于支护抗力，围岩才能在施工锚喷支护后逐渐收敛至稳定状态。若施工方案不合理，或设计支护抗力小于滑移力，均可能引起塌方事故。

1.2 施工方法和措施不合理 隧道施工所采用的设计思路过于僵化，而施工现场地理环境复杂，显然施工方案与实际情况不符；施工支护不及时，支护结构没有在规定的时间内成环；地层长期暴露在外，使围岩风化或松动；围岩的变形一般都有突变性和连续性的特点，现场施工人员没有及时发现其变形规律。开挖距离如果达不到隧道开挖宽度D，围岩两端的变形就会在二次衬砌砼以及开挖掌子面支撑的共同作用下而逐渐变小，除此以外的变形是多是爆破后由震动引发的突然变形，在这个距离范围内，初期支护抗力容易受到衬砌和开挖面支承的“空间效应”的影响，即使达不到设计要求，也不会对围岩滑移力的稳定性产生较大的影响，如果这个距离达到1.5D～3D，初期支护抗力就会彻底摆脱“空间效应”，但是如果滑移力比初期支护抗力大，就会使围岩变形，最终引发塌方事故。