浅析公路隧道施工塌方的预防和综合处理技术

黄水泉 周毅

【摘要】随着我国综合国力的不断增强以及社会的迅猛发展，公路建设里程逐年的增加，而隧道工程也随之的普及开来。但是现实中存在的隧道塌方极大的威胁着公路隧道的正常使用、影响了我国的交通秩序以及社会的进步。公路隧道施工中发生塌方事故的风险较大，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，文章结合施工经验论述了隧道塌方的原因和预防措施。

【关键词】公路隧道 塌方 预防 措施 综合处置技术

在地质不良的地段修筑隧道，常会遇到洞顶围岩下塌、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重事故，这些现象在施工中称为塌方。塌方威胁人生安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生，发生塌方后需及时有效处理，减少塌方带来的危害。

罗岭隧道是广东云罗高速公路的核心控制工程，在公路的正常运营中起着重要的作用。使用中的隧道工程，其隧道起讫里程为LK4+840～LK6+359、RK4+855～RK6+354。

1公路隧道发现塔防的经过

罗岭隧道开挖至RK5+708车行横道，并且完成了初支里程。但是在第二次清理及出渣工作开展时，发现上导坑的右线一端出现塌方，考虑到洞外开始下雨，掌子面又掉块的现象。于是果断的提出停止作业，并加强地表的观测。

2公路隧道特大塌方事故的原因分析

2.1设计因素

公路隧道工程设计方法主要有工程类比法、理论计算法及现场监控法等，这些方法又以工程类比法运用得最为广泛。在设计过程中若对围岩判断不准或情况不明，从而设计的支护类型与实际情况不相适应，也是导致施工中产生坍塌等异常现象的原因，且设计中的地质勘查资料详细与否也是造成施工塌方事故产生主导因素之一。

2.2地形及地质因素

隧道工程地质情况千变万化，施工过程中受各种不可预见的地质因素及地质构造的影响巨大。公路隧道受多变的地质条件影响，如遇到地下水、断层破碎带、岩爆、瓦斯、偏压、浅埋等条件，使施工难度大，安全性差；且公路隧道开挖跨度大，单洞三车道隧道开挖跨度达15m，形状扁平，无疑加大了公路隧道的施工难度和塌方事故的产生。

2.3施工因素

有些施工单位及施工人员为了能赚取更多的利润，甚至期盼着隧道塌方，从而增加工程数量或者设计变更以带来更大的施工利润。另一方面，有些施工单位抱着“地质工作是设计人员的任务，而不是施工人员的事”的观念致使减少甚至忽略了施工过程中的地质勘查及超前预报工作，从而加大了隧道施工塌方事故产生的可能性。

2.4公路隧道浅埋段因素

浅埋段事故发生处的地质概况为：表层的图第四系土层，主要由较少的砂岩碎石块以及主要的黄色亚粘土，土层的厚度为1—2m，层间的结合性较差，属于块碎状镶嵌结构，并且基层也属于这种结构。

发生坍塌冒顶地段的围岩风化程度较为的严重，完整性也较差。并且由于围岩呈现碎裂散体结构、软泥以及亚粘土的含量较高、岩溶水含量丰富，致使亚粘土呈现流塑状态，极易引发岩体的大型坍塌事故。隧道所在地区的地势形貌较为的复杂，由山岭、槽沟分别构成独立的单元。同时由于塌方的地段处于槽沟中心，地表水流丰富，致使地下水较多，槽沟部位有封闭式的贮水单元。当隧道的施工破坏其封闭状态时，在水的作用下就会发生坍塌。

此外，施工中由于工序安排影响，在塌方段只进行了初期的支护，而没有进一步做仰拱，从而在没有闭环的情形下，由于结构受力而发生坍塌。

3公路隧道塌方的综合处理技术

塌方事故发生后，要及时对塌方体进行封闭处理，对塌方体表面喷一层25cm厚的C25早强喷射混凝土并挂网将塌方体封闭，然后进行超前小导管注浆预支护加固、稳定围岩。由于坍塌地段地表的处理较为困难，同时考虑到塌方已经稳定，因此制定了选择洞内外两条线分别处理的方案。

3.1地表的临时排水

在实施地表的临时排水进行之前，要在隧道与河流的的开挖边界距离50m的地方设置土袋围堰，同时也要在陷坑周围10m处设置截水沟，其底宽0.8m、顶宽1.2m、深度为0.6m，采用复合水板作为流水的断面。这就构成了排水系统，也避免了水流洞内。

3.2洞内淤泥的清理

清理淤泥的平台从洞内塌方的尾部开始进行设置，长度与宽度分别为30m、2.5m，另外在一侧增设排水沟，排水沟的规格控制在0.5m0.3m。在清理淤泥的过程中要及时的阻止塌方突泥体的延伸，可以通过清淤平台自身在特定范围内的形成的高度，同时使用隧道外弃渣来控制与治理坍塌的状况。在不断的推进清淤平台的过程中要根据淤泥的高度来实时的调整平台的高度，以避免淤泥回复下滑或者垮塌的状态。

3.3塌方处理总体方案

在处理、加固好未塌方段后，在做好隧道地表排水和保证安全的前提条件下，按照下列方案和工艺进行塌方体处理。

（1）加强对塌方体的监控量测：对隧道塌方范围进行定时、定位观测，随时掌握塌方体动向，并将现场数据进行回归分析，以便对围岩稳定进行分析，修正和完善应急方案。

（2）洞内塌方影响段处理：第一、对塌方体表面喷一层25cm厚的C25早强喷射混凝土并挂网将塌方体封闭，保持塌方体稳定。应在塌方体下部打入Φ50mm×5mm成梅花形布置的小导管，对所布置的小导管内进行注浆处理，且在裂隙水流向处预留导管，以利于塌方体内排水问题。第二、在塌方影响段内采用Φ89mm×6mm超前注浆钢管，环向间距分别为50cm，扇形布置，外插角为30°，长度以伸入前方稳定岩体2m以上为宜。第三、待塌方体注浆强度及超前支护强度达到设计要求后，方可对塌方段进行开挖。第四、初期支护采用Φ50mm×5mm小导管（长为5m，外插角为60°），小导管纵、环向间距分别为1m、0.3m和挂网喷C25砼（厚30cm），工字钢支撑（间距为50cm）。第五、二次衬砌比原设计加强加厚处理，厚度按60cm（原设计为50cm），混凝土标号采用C30钢筋混凝土，钢筋直径采用Φ22mm，间距为10cm。第六、注浆：为了保证水泥静浆在土体中一定范围内扩散，注浆材料采用C30细粒水泥浆和环氧树脂混合料，注浆压力为3.0MPa。施工时注浆量根据现场试验进行确定。第七、初期支护完成后，仰拱、填充紧跟施作，尽快形成隧道断面封闭成环，并要求二衬紧跟，使塌方体变形小并保证塌方体稳定。

（3）洞顶地表处理：修筑洞顶塌陷坑周边的截排水沟，以阻止地表水继续向塌方区汇集。在山体周边表面裂缝填灌C20水泥浆（上边大裂缝可用黏土填筑，表面再用水泥砂浆隔水），回填地表凹陷处并进行夯实，在其上喷一层厚20cm的C20早强混凝土将塌方体封闭，保持地表塌方体的稳定。

（4）塌方处理的监控量测要求：先期监控频率每班监控1次，待变形基本控制住后可改为每天1次，及时向设计代表和总监办汇报监控结果，根据量测结果排后序工序施工。

4公路隧道塌方的预防

4.1设计过程中塌方的预防

隧道是典型的地质工程，大量的理论研究和实践表明，地质条件是制约隧道工程施工安全、质量、投资的关键因素，塌方的产生与地质条件的好坏有着密不可分的关系，所以在设计阶段，进行详尽合理的地质勘察是非常有必要的，这能使设计时能采取最优的选线及合理的设计参数，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，及时采取有效的支护，预防塌方的产生。

4.2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。

5结语

隧道施工必须切实的贯彻实施“先排水、短进尺、早封闭、快支护、勤测量”的原则，对现场施工进行科学、有效的组织设计；进行塌方处理的总原则为：快速高效、安全可靠，

以达到工程高质量、无隐患的目的；隧道施工预防塌方非常关键，也关系到企业信誉、职工的生命和财产，必须高度引起重视，在施工中要多注意观察围岩情况，及时对量测数据进行分析，并在隧道施工中切实做好各种预防塌方的措施，防止塌方的发生。

参考文献：

[1]朱彦鹏，何江飞，李军.黄土公路隧道浅埋段管棚注浆支护机理及监测分析[J].建筑科学与工程学报，2011，（01）.

[2]张桂生，刘新荣，胡元鑫.隧道信息化施工监测的项目化管理实践与思考[J].地下空间与工程学报，2009，（01）.

[3]贾军政，李围，陈磊，李成.岩溶地质条件下厂区公路隧道施工监控量测技术[J].重庆建筑，2010，（02）.

[4]陈秋南，赵明华，周国华，黄胜平，周应麟.复杂层状岩层隧道塌方原因分析与加固后信息化施工技术[J].岩土力学，2009，（03）.