公路隧道塌方的原因分析及其防治措施分析

郝小芳

摘要：众所周知，公路隧道是地下工程的一种类型，其地质情况的变化较大、工作面集中且施工现场环境不理想。现阶段，国内公路隧道始终将山岭隧道当做主要的形式，且在掘进施工作业的过程中要求选择使用钻爆法，为有效规避公路隧道塌方，必须采用具有针对性的防治措施。

Abstract： It is well-known that highway tunnels are a type of underground engineering. The changes in geological conditions are relatively large， the working face is concentrated， and the construction site environment is not ideal. At this stage， the mountain tunnel is always regarded as the main form in the domestic highway tunnel， and the drilling and blasting method is required in the process of tunneling. In order to effectively avoid road tunnel collapse， targeted prevention and control measures must be adopted.

关键词：公路隧道；塌方；原因分析；防治措施

Key words： highway tunnel；landslide；reason analysis；control measures

中图分类号：U458.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0121-02

0 引言

隧道属于线状隐蔽工程，部分隧道会穿过高山，且经过诸多岩类、构造与地质单元，所以隧道的结构具有一定的复杂性。在公路隧道施工建设方面，围岩经常是开挖隧道受到破坏的对象，所以也是开挖作业后需要支护保护对象。当岩石被开挖以后，其结构与受力平衡都会被破坏，受岩体自重影响，应力就会重新分布，所以需要构建全新受力平衡机制。只有这样，才能够规避不良地质的隧道施工塌方问题，提高隧道的施工质量。由此可见，深入研究并分析公路隧道塌方的原因与防治措施具有一定的现实意义。

1 公路隧道塌方的原因分析

首先，公路隧道塌方是工程项目施工建设中最常见的风险源之一，同样也是施工监控工作的主要控制对象。在施工设计过程中，地质勘察仅仅是在宏观方面对隧道区域基本地质状况展开分析，并未准确地标识出容易形成的大断层与高应力段等。另外，受设备与方法等因素的影响，难以勘察到垂直与水平埋深较大的洞段，直接影响了局部地质资料的完整性。在这种情况下，一旦出现塌方很难及时做好处理的思想准备，采取的技术措施也不及时，无法合理支护不稳定的围岩，而这就是设计阶段引发塌方的主要原因。

其次，在施工建设的过程中，部分施工工作人员针对不良地质洞段围岩细微的变形没有给予必要的重视，而且过高地估计围岩自稳的能力，所以并未选择使用合理开挖方式[1]。另外，由于初期支护相对落后，导致围岩严重受爆破的扰动，而且围岩的暴露时间相对较长，直接增加了风化的程度，在岩体失稳的情况下引发严重的塌方问题。

最后，在理论研究与实践方面发现，地质条件会对地下工程项目的施工安全带来直接的影响，而且塌方和地质条件之间存在紧密的联系。由于隧道属于地质工程，且地质条件的变化复杂，结构很容易存在断层或者是褶皱构造。受围岩不稳定因素的影响或者是已经切割成碎块，导致其自身强度下降而松散。另外，在断层的条件下，一旦出现高水压的富水洞段，地下水就会漏至洞室的内部，导致断层构造带当中的充填物与破碎岩体被淘空，在地质因素的作用下形成塌方。

2 公路隧道塌方的防治措施

貫彻落实隧道施工建设的过程中，对于塌方的处理主要是预防。其中，隧道开挖施工辅助支护与初期支护是预防的重点。为此，有必要给予高度重视，有效地规避公路隧道塌方的发生。

2.1 超前大管径钢管管棚的应用

当开展隧道施工建设的过程中，大管径钢管管棚预支护是一种典型的施工方法，可以尽量降低对于周边建筑物以及环境的影响程度，确保低层安全与稳定，以免受施工因素影响而出现地表沉降的问题，属于超前支护方式。特别是公路隧道洞口围岩软弱与浅埋地段施工方面，如果支护强度不达标或者是不及时，都会引发严重的安全事故。

在管棚支护体系中，主要包括了钢管、初期支护钢拱架与管内注浆和混凝土。在施工中，应沿着隧道的开挖轮廓线外缘，且外插角控制在1-3度，在开挖面的前方打入直径不同的钢管。其中，将钢管当做纵向的支撑，而钢拱架则发挥横向环形支撑的作用，向管内部注浆，以保证钢管附近的松散围岩得以固结，进一步增强钢管周边岩层受力的性能，将高强砂浆填塞至管内，使得钢管本身的抗剪能力不断提高。这样一来，就能够在管棚区域之内构建棚架支护体系，达到预支护开挖面松散围岩的目标，对地表的下沉以及围岩坍塌都能够予以严格地控制，如图1所示[2]。

这种方式的主要特点就是对松散破碎岩层物力学的性质予以改善，使得拟开挖段上方形成排架式的加固拱圈，因刚度增加，所以对围岩变形的阻止与限制效果明显，可以在早期承受围岩的压力，将超前预支护的作用充分发挥出来。

2.2 锚喷网初期支护的应用

在公路隧道开挖以后，为有效地规避围岩长时间暴露在外，增加风化程度，将锚喷网初期支护应用于其中，能够有效地规避因岩体失稳因素而引发的塌方问题，属于柔性支护。

对于锚杆类型而言，主要包括了砂浆锚杆与中空注浆锚杆。当检查开挖断面并合格的基础上才能够展开锚杆施工。综合考虑具体的设计要求，在岩面确定锚杆的具体孔位，选择使用风动凿岩机亦或是台车钻孔。在钻孔的过程中，应保证孔口的岩面平整且岩面和钻孔的方向应垂直。而中空锚杆则需要在完成钻孔以后，缓慢地向孔底插入锚杆，并且与孔底距离在3-5厘米的位置。在插入杆体后，要使用水泥砂浆亦或是其他的堵塞物，将孔口紧密的堵塞，合理地设置出排气孔。在此基础上，保证注浆泵的压力被调整至0.5-0.8兆帕之间，且缓慢地注入浆液。在排气孔流出浆液的情况下，要将排气孔及时关闭，保持平稳的压力注浆3-5分钟以后停止。

在完成鉆孔以后，要在注浆胶管的前端位置，连接长于孔深一米的钢管，型号是？准32，并向孔底插入，要求与孔底的距离在20厘米左右。而相关工作人员要在侧面握住钢管并注浆，在此过程中将钢管拔出，以保证在锚杆孔内注满浆液。随后，需将锚杆缓慢地插入到孔内。当插入锚杆以后，要使用楔子固定杆体。

针对钢拱架的安装与挂网钢拱架来说要在现场进行加工，并且结合拱架位置曲率半径以及工字钢刚度，对每榀拱架的片数予以确定。使用高强度的螺栓与钢板连接各片，且要求钢架定点进行预支，逐片完成安装。在对拱架使用之前，需在加工场的内部整体试拼隧道轮廓各节的拱架，并对连接部位的吻合性展开检查，只有保证拱架加工的误差与规范要求相契合才能够使用在工地中[3]。在安设拱架的时候，要保证拱脚线的准确放出，在抄平的基础上确定拱脚的具体位置，要求拱脚放置的位置在原状土之上，坚决不允许超挖以后再回填。若出现了超挖的情况，应使用钢板支承来调整。但是，四周的偏差不允许超过5厘米，而且倾斜度要低于2度，尽量保证拱架和围岩接近，预留出2-3厘米将其当做保护层。在空隙相对较大的情况下，可以设置垫块来垫紧。在拱架之间，特别是纵向，应选择使用型号为？准20钢筋进行连接，并且内外交错进行布置，以保证稳定性的增加。在此基础上，要求立拱架在完成围岩开挖的两个小时之内完成。钢筋网的加工规格应控制在20cm×20cm网片，并采用人工方式安装。在安装的过程中，要在系统锚杆中完成网片点焊，且网片之间的搭接长度不低于20厘米。

在混凝土喷射的过程中，应由上至下分段分片地喷射，要求每段的长度遵循循环进尺的原则，将每层的厚度控制为拱部5-6厘米，且墙部的厚度在7-10厘米之间。首先对凹洼位置进行喷射与填平，保证拱架和岩面空隙也填平。在喷射的过程中，要保证混凝土初凝才能够对下一层喷射。而且第一次喷射混凝土的厚度要超过50毫米，对于新喷射的混凝土要洒水进行养护。

3 结束语

综上所述，在公路隧道工程项目施工建设的过程中，为了有效地规避塌方问题的发生，需要选择合理的方式进行有效地防治，进而保证结构承受围岩荷载的能力得以提升，取得理想的支护效果，以免在不良地质中发生隧道施工的风险，有效地保证了隧道施工的质量与结构安全，最终获取可观经济与社会效益。通过上文对公路隧道塌方原因的分析，以及防治措施的合理选择，希望为其他工程项目提供有价值的参考依据。

参考文献：

[1]邓皇根.大跨黄土隧道塌方原因分析及处治方案设计[J].路基工程，2017（4）：243-246.

[2]姜周.浅析公路隧道塌方原因及处理措施[J].黑龙江科技信息，2015（15）：207.

[3]王书涛.浅析岳家沟隧道塌方原因及处理措施[J].价值工程，2017（31）：119-120.