隧道塌方处理及防治措施

摘要：公路隧道塌方不仅影响工程施工进度和安全生产，更直接影响到隧道的施工费用，如何减少隧道塌方，是设计和施工人员共同关心的问题。本文从造成塌方的原因入手，分析了塌方的预防和治理塌方的措施。

关键词：隧道塌方；处理；防治措施

中图分类号：U45文献标识码： A

引言

我国的经济在不断地发展，道路工程事业也在发展中进步，然而隧道工程已经成为道路工程的重要组成部分，目前，我国正在大力的修建一些公路桥梁等基础的交通设施。在不良地质地段修筑隧道, 经常出现洞顶、侧壁的滑移坍落现象, 严重的甚至发生冒顶情况, 这些统称为塌方。塌方不但使围岩条件更加恶化, 而且直接威胁施工安全, 延误工期, 费工费料, 还影响工程质量和使用年限。因此施工中应预防塌方和正确处理塌方。

一、隧道塌方及其危害分析

近些年来，在隧道的开挖施工中，都会发生或大或小的塌方，给施工人员的人身安全和社会造成了极大的影响。所谓隧道塌方是指在施工过程中由于应力作用洞顶与两侧的部分岩石和泥沙土大量塌落的现象。塌方的主要类型有洞口塌方和洞内塌方。一般情况下，洞口段的岩体风化严重、破碎，或为堆积层，所以其整体稳定性较差，加上埋置深度浅，就容易在重力作用下出现开裂变形或下沉，当达到极限状态时，就会导致整体失稳，从而发生塌方。在洞内，当隧道开挖时，其周围的岩石会由于应力释放而发生变形或下沉，还有可能是因为围岩内部早已经有节理和层理松弛剥落的现象，针对这些情况如果没有及时采取相应的支护措施，就会很容易形成掉块现象甚至塌方。在施工时一旦发生塌方事故，将带来严重的后果。具体表现在以下三个方面：

1、对施工人员的人身安全造成很大的威胁，给施工人员家庭带来沉重的打击。

2、延长了隧道的施工工期、增加了工程预算，并且极大程度的破坏了机械设备和降低了施工单位的施工质量。

3、影响了施工单位的声誉，并且给社会造成了不良的影响。隧道塌方有高发性和高危性两大特点，鉴于以上严重后果，所以我们必须对塌方的原因、机理进行深入的研究，在以后的施工过程中尽量采取有效的防护和治理措施来减少隧道塌方带来的危害。

二、隧道塌方的常见原因

1、前期隧道设计不良

隧道在设计时，由于业主担心勘察费用过高或勘察设备方法的简陋，对隧道所在区的地质情况了解不清，地质资料不详细，对可能遭遇断层、富水、岩爆、瓦斯情况估计不足，对可能遭遇塌方以及产生塌方后的处理缺乏思想准备和相应的技术措施，以及工期安排不合理，盲目追求进度，对不稳定围岩没有进行有效合理的支护[2]；另可能为减少工程投入，安全支护参数过小，未能取到支护稳定围岩的作用，而最终导致较大塌方的发生。

2、隧道段地质原因

由于地质条件的复杂多变，地下工程难免会通过褶皱构造、断层、节理裂隙发育地带，或由于围岩本身不稳定和已切割成碎块而强度低，结构松散，节理面有泥质物及岩屑充填，并且支护的不及时而暴露时间过长，导致围岩风化严重，或因通过断层，突然遇到较高水压富水洞段，地下水向洞室内漏出，淘空了断层构造带中破碎岩体和充填物时，以及由于岩层产状不利或因岩爆等诸多地质原因而产生不同程度的塌方。

3、施工中的人为因素

在施工过程中由于施工人员对地下工程所通过的地质情况不了解，忽视围岩细微变形，对围岩自稳能力作过高的估计，造成思想上的麻痹大意，抱着盲目乐观和侥幸心理，对不良地质洞段没有采取合理的开挖方法，支护不及时，在开挖时，爆破对围岩的扰动过大，开挖后围岩暴露时间过长，风化程度加剧，或由于设计不当，中途进行二次扩挖和更换支撑，造成应力再次重分布，使得原来不应塌方洞段，因岩体的失稳而产生较大塌方。

三、塌方的处理方法

1、防止塌方范围扩大

当遇到塌方时除迅速营救施工人员外，还要迅速加固未塌地段，以防止塌方范围扩大，并可为清理塌方而作准备。同时，摸清塌方情况，调查塌方范围和塌方后围岩现状，塌落原因及性质、间隙规律、塌方现场情况。

2、小塌方的处理

小塌方是隧道施工中较常遇到的情况。由于塌体规模不大,可直接观察塌穴形状和摸清塌体的可能补给来源,因此一般利用坍塌间歇空隙,抓紧支护住塌穴和塌方口,并在塌碴上架设临时支撑,然后清除塌体,边清边换成正式的支护,紧跟后续工序,此谓小堵清。

3、大塌方的处理

因塌方体把塌顶堵塞,不但不能支护塌穴,而且一般连塌穴的形状和大小也无法查明,因此不允许清碴,很可能随清随塌,使塌方迅速扩大,而只能用/箍穿0的方法。所谓箍就是首先抓紧塌方端部的支撑加固和衬砌工作,防止塌方发展延伸;所谓穿就是用先护挖方法在塌体内用小导管注浆穿过,再紧跟后续工序。

4、治塌先治水

水是隧道施工的大敌,它冲刷、软化、溶解某些围岩,使地质条件迅速恶化。特别是在断层破碎带、堆积层和风化严重地段,其破坏作用更为明显。这些地段本来就容易发生塌方,而又恰好是地下水活动最容易的场所,因此常使施工加倍困难。许多工点的实际情况也证明了这一点:一般塌方地段多数有水,水的活动助长了塌方的发展。因此,总结以往的经验就是治塌先治水。处理塌方时要加强防排水措施,防止地表水灌入塌方地段,并采取措施引出塌方地段的地下水。

四、隧道施工中预防塌方的措施

1、设计过程中塌方预防

1.2准确地质勘察能有效的预防施工过程塌方的发生

进行详尽合理的地质勘察是非常有必要的，首先使设计时能够采取最优的选线，在施工时能引起施工单位的重视，对通过不良地质洞段，有很好的思想、技术方案和物资准备，从而选择合理开挖方法，及时采取有效的支护，预防塌方的产生。

1.2合理的设计能有效避免和预防塌方的产生

1.2.1选择设计

在掌握隧洞区的宏观地质背景、构造特征、地质地貌特点和较为详细的其它地质资料花圃，分析隧道区的断层、富水带、高应力分布情况，合理进行隧道的线型设计，尽量避免通过大断层、富水和高应力集中段，既为保证了施工时的安全，又能避免因地质条件不好，过多的支护造成工程投入的增加，能很好预防塌方的发生。

1.2.2支护参数设计

由于地质围岩的分类只是一个定性的概念，不是定量的，同一类围岩，其结构产状不尽相同，其自稳能力就不一致，此时支护参数的设计尤为重要，支护参数过大，增加工程的投入，支护参数过小，相同类别围岩自稳能力较差可能因支护强度不够，或要求更换支撑造成地应力再一次重分布，而引起塌方。特别是在临时支护方面，为减少工程投入，支护参数一般都较小，达不到国家标准要求。

2、施工过程中塌方的预防

因设计阶段的地质勘察只能从宏观上分析整个隧道的基本地质情况，对可能出现的大断层、富水段和高应力段无法进行勘察，造成局部地质资料不足，因此为确保隧道施工安全，加快隧道施工进度，在施工中必须采用超前地质预报技术。对可能出现的局部地段围岩破碎引起的失稳、塌方和可能遇到的断层、涌水等都能及时预测。在提前获得可能的不良地质的情况下，施工单位必须采取合理的开挖和支护方法，预防塌方的发生。

结束语

塌方是隧道施工中经常遭遇的安全隐患，具有不可预见性和破坏性，处理塌方的方法也很多，没有统一的标准，应根据具体情况，围岩级别，岩层走向，稳定情况等综合因素，制定具体施工方案。保证隧道施工的质量，使得隧道增强了实用性和安全性，这就提升了我国道路建设的步伐，使得隧道施工工程在不断的发展，进而推动经济的发展。

参考文献

［1］李建平．谈铁路隧道塌方的原因及预防与处理措施．山西建筑，2012.（36）

［2］刘剑秋．试论高等级铁路隧道塌方的成因及管理措施．管理观察，2011.（25）

[3]温少波.郑长金.隧道施工塌方成因及处治技术.商品与质量：学术观察.2012.（12）

[4]高丽芳.公路隧道施工塌方的预防及处理措施.中国科技纵横.2012.（2）