公路工程中隧道施工塌方治理技术应用研究

钟金灵

（湖南湘隆建设项目管理有限公司，湖南郴州 423000）

隧道施工是公路工程施工中重要的地下施工部分，是公路运输中不可或缺的部分，对公路发展具有重要的意义。与地上施工相比而言，隧道施工环境和地质状况更为复杂，使得施工难度明显增加。虽然我国的公路施工技术发展迅速，但是隧道施工环境、地质条件、水文条件等更为复杂，导致隧道施工面临诸多问题。基于此，本文针对常见的隧道施工塌方问题，分析塌方治理技术，为提高公路工程隧道施工效率提供参考。

1 常见公路工程隧道塌方诱因分析

1.1 不良地质条件因素

虽然在公路工程施工之前对拟施工区域进行了详细的地质勘查工作，对隧道拟建区域的岩土结构有一定的了解，但是隧道工程是地下施工，因此具备多样性和不可预见性，也是诱发隧道塌方的主要因素。随着我国公路网络的不断完善，尤其是我国西南地区，公路工程的规模逐渐增大，施工环境也越来越明显，使得公路工程不可避免的经过断裂破碎带、高应力区、软弱结构曲面、膨胀岩石区、软弱底基层等不良地质条件区域。若在不良地质区域进行隧道开挖施工，在施工过程中隧道周边的岩土体因受力结构突变而导致岩土体变形、弯曲甚至是破裂进而引起塌方，严重影响了隧道工程的正常施工。

1.2 不当施工过程因素

隧道施工塌方是极为常见的施工事故，诱发因素是复杂的，与人类施工活动具有密切的联系，其中不当施工是导致隧道工程塌方的主要原因之一。隧道施工中不当施工过程包括：①爆破施工不当，若在施工爆破过程中对岩土体物理力学性能等掌握不准确，则容易导致爆破参数选择不当，进而引起岩土体松散塌方；②施工操作不当，主要指的是施工人员的施工经验等欠缺，导致施工过程中开挖方式错误进而引起的塌方；③支护不当问题，在隧道施工过程中支护方式极为重要，是避免岩石松散的主要解决措施，若支护不当，则容易出现塌方。

1.3 水文地质条件因素

隧道施工为地下施工过程，因此水文地质条件对隧道施工的影响较大，也是诱发隧道施工塌方的主要因素之一。拟建区域的水文地质条件越复杂，对隧道施工的难度越大，如某地区地下水受地表降水补给明显，则在隧道施工过程中容易受到地表水体的侵蚀作用等进而造成塌方。此外，随着水工区域地下水水位的变动，使得原来不含水的地层逐渐充水，进而改变了原来岩土体的物理力学性能，如岩土体的承载力等明显降低，岩土体的抗剪切能力显著降低，进一步诱发隧道塌方问题出现。若施工场地区域地下水水位随季节变化明显，如地下水水位上升、下降交替变化频繁，则容易造成岩土体不规则收缩和膨胀，进而影响各类岩土体的物理力学性质，造成隧道施工区域不均匀沉降或者产生地裂缝，对隧道造成严重的破坏。地下水位上升、下降反复交替对隧道施工的影响主要表现在：①原来充水的岩土体补充水，导致岩土体结构发生改变，容易出现岩土体收缩现象，进而诱发上部岩土体下沉或产生地裂缝；②原来不充水的岩土体充水后，导致岩土体结构发生改变，容易引起岩土体的膨胀，对上部岩土体的应力增加，容易造成隧道地面不均匀凸起现象；③若施工区域地下水水位随季节性、周期性变化较大，在隧道施工工程中极易出现隧道施工突水、涌水等事故，甚至诱发隧道岩爆等重大事故出现。因此，地下水位上升、下降反复交替对隧道施工的影响较大，必须加强施工区域地下水的调查研究工作，将地下水对岩土工程的影响降到最低。

1.4 设计不合理因素

公路工程隧道施工设计不合理是造成隧道施工塌方的另一重要原因。隧道施工设计方法包括现场监控法、工程类比法和理论计算法等，设计方案的制定与早期阶段进行的岩土工程勘察、水文地质条件分析以及区域地质资料等密切相关，尤其是理论计算法，因此不合理的岩土体参数确定等均可使得隧道施工设计不合理。此外，工程类比法是根据区域范围内其他隧道施工参数确定拟建施工区域的参数，常常遇到对比区域与施工区域地质条件、水文地质条件等不相符进而引起隧道塌方。因此，隧道施工不仅需要可靠的岩土体参数数据，而且要充分考虑临近隧道施工参数的参考性等因素综合考虑确定。

2 隧道施工塌方治理技术

2.1 小导管注浆技术

小导管注浆技术是隧道塌方治理的主要技术手段之一，具有灵活多变、施工速度快等优势，因此被广泛的应用于隧道施工过程中。小导管注浆技术是利用多台钻机共同对隧道岩土体进行钻进，进而注射浆液加固岩土体的一种方法，能够在地质条件较差的施工环境下进行补注。隧道施工过程因爆破、施工或者设计等因素导致塌方，此时岩石极为破碎，小导管注浆可以借助注浆压力将浆液深入至碎石裂隙、缝隙等部位，使用围岩胶将碎石粘接在一起，进而增加隧道的稳定性。小导管注浆技术施工后在隧道支护外围形成厚约4m 的加固带，该带受围岩胶粘接影响导致加固带的整体性较好，显著地增加了加固带的抗冲击性能。此外，注浆技术的施工能够有效地降低岩土体的渗透系数，对防治地下水对围岩的影响较重要意义。

2.2 管棚注浆法

管棚注浆法在隧道塌方治理中应用也较为广泛，该技术是将钢管设置在隧道开挖区域的周边，使得隧道围岩与钢管之间保留一定的间距，通过钢管能够引起注浆管和超前管棚对隧洞起到加固拱顶，进而实现注浆围岩，最终使得隧道塌方区域形成加固圈。管棚注浆法能够在隧道外围形成厚约4m 的加固圈，且加固圈具有良好的整体性能，对围岩起良好的支护作用。此外，加固圈具有一定的承载力，使得隧道围岩的受力结构发生改变，进一步减少围岩的形变压力，缓解或逐渐消除围岩岩土体变形，逐渐实现支护隧道的目的。管棚注浆法在隧道施工过程中应用极为广泛，与形成的加固圈的整体性能密切相关。此外，管棚注浆法形成一圈稳定的加固圈，对后期通风设施、照明设施、警示牌系统的布设提供基础。

3 预防隧道施工塌方的措施

隧道施工塌方治理技术是解决隧道施工问题额主要技术方法，但是预防隧道施工塌方的措施是有效提高隧道施工效率和降低隧道施工事故率的基础。因此，必须做好隧道施工塌方的预防，主要的解决措施包括以下几点内容：①准确的岩土工程勘察，包括地质背景条件的勘查、水文地质条件分析和工程地质条件勘察等内容，为进一步确定合理的岩土体参数做铺垫，着重分析隧道施工区域地下水水位的变化状况，是否存在周期性水位突变现象等，若存在地下水水位突变的现象，必须在施工之前进行地下水疏排处理；②选择合理的岩土体参数，结合早期阶段岩土工程勘察结果及邻近隧道岩土体参数综合确定岩土体参数，为爆破参数、支护设计参数等的确定提供参考，确保参数选择是合理的、科学的，同时合理的岩土体参数是估算岩土体支撑力的基础，为防止隧道坍塌提供详细的数据支撑；③做好隧道施工排水工程，地下水影响对隧道施工影响较大，需要结合水文地质条件进行排水系统的设计，将地下水的影响降到最低；④加强施工阶段的施工防范措施，采用先进的监测技术，如三维激光扫描技术等进行施工全方位监测，为施工安全奠定基础，对施工过程中可能遇到的围岩破碎做好预防处理，同时对隧道形变进行系统监测，为进一步分析隧道的形变规律和受力状况提供依据，也为后期治理隧道形变问题提供数据支撑。

4 结束语

综上所述，隧道施工塌方问题是公路工程施工过程中不可避免的，对公路工程施工周期等影响较大，隧道塌方与施工环境复杂和不可预见性等关系密切。本文立足于常见的隧道施工塌方诱发因素，从整个隧道施工过程为出发点，分析常见的隧道塌方诱发因素，进而从两个方面讲述治理技术，总结隧道塌方预防解决措施，为提高隧道施工安全和施工效率奠定基础。此外，隧道施工过程中预防措施是降低隧道施工的主要解决途径，即在施工过程中将可能出现塌方的部位提前进行加固处理，使得施工过程安全。隧道形变监测是降低隧道塌方事故的主要途径，因此，在今后的研究中应加强隧道形变规律研究，为进一步分析隧道形变演变规律以及确定治理方案提供数据支撑。