浅谈高速公路隧道施工塌方原因及控制措施

雷兴渝

甘肃万泰建设工程有限公司 甘肃 兰州 730030

引言

公路事业的不断发展也带动了高速公路的建设规模的不断增大。但在实际施工过程中，自然环境和人为失误等多方不稳定因素造成的隧道塌方事故频频发生。采用有效措施避免塌方事故的出现，才能有效保证公路工程的顺利进行和完工。

1 原因及类型

（1）非人为因素。隧道塌方多是因为项目位处地势环境较差地区，以地下水和地质原因进行举例说明：①地下水。若项目段所处位置地下水丰富，则隧道会因长时间被地下水浸泡而出现软化、溶解等现象。这些现象直接破坏了项目组成部件和隧道基础，降低其稳定性、耐久性，造成塌方事故发生。②地质。隧道施工不仅需要经过节理密集带，还需要经过脉岩穿插带。这些地质所处地区大多拥有互相挤压的岩块，且其稳定性较高，若盲目开挖，则会出现“蝴蝶效应”，造成岩块大面积失稳坍塌[2]。一部分隧道项目所处地的地区具有薄层板岩体错动发育、小曲褶区域等地质问题；而还有一部分项目在开挖后由于堆积体的存放不当出现地质结构松散问题。这些问题也都会造成围岩失稳、承压快，出现围岩塌陷产生隧道塌方的现象。

（2）人为因素。除上述项目基础处于劣势等问题外，隧道塌方的原因还可能潜在于隧道设计阶段、施工阶段。①设计环节：隧道出现塌陷若追责至设计环节，大多是因为设计部门对施工现场实际情况了解不够全面、透彻，对当地地质未进行全方位的考察，所设计出的图纸在支护刚度等方面不符合设计要求的相关标准。②施工环节：隧道塌方若追责至施工环节，则问题可能出现在施工方案不合理、工序安排不符合规范、报告工作不到位、设计审核不严格、资金流转与既定不符、施工人员专业素质不高、责任意识不到位、施工环节各项工作落实不到位等。工序相差过长，会造成地层被严重风化，围岩松动，造成地基不稳的问题；项目资金缩减不合理或工序变更、工期缩短，会造成项目质量无法得到保障；施工不规范，会出现喷锚工作不到位、混凝土喷射质量不达标、钢支撑不能发挥应有效力等问题，从而出现隧道塌方的现象。

2 控制方法及整治措施

2.1 控制方法及建议

①加强管理、施工人员的素质培训力度，注重思想道德教育培训，提升员工责任意识和职业道德；②加强施工现场的监控、检测环节，加强收敛变形、接触应力的监控测量工作，组织专业勘察小组对隧道及塌方原因进行全面调查分析原因；③完善施工设计、规划方案，结合地质、地表、人为等多方因素进行计划调整，确保工序和工期符合实际情况；④建立专家数据库，为塌方原因提供更多的理论、技术指导、支持。

2.2 整治措施

（1）洞口。控制洞口塌方问题，需要采用科学合理且规范的技术方法进行防范。总控制措施大致走向是先加固再进行塌方处理，避免二次塌方造成人员伤亡和财产损失。依照塌方严重程度——严重塌方和中、小型塌方分为两种整治措施：当出现严重塌方时，应当及时修复，此处可采用挖台阶的修复方法，对塌方产生的残渣进行清理，使用喷锚网进行加固步骤收尾工作，进一步预防洞口二次塌方。为了防止塌方产生的作用力对隧道进行破坏，保证洞口土体的安全，应当将浆砌片石挡土墙设计在仰坡面的合理位置上；当出现中小型塌方时，应当根据自上而下的清理顺序清除塌方产生的残渣，当清扫出洞口坡面时可以进行刷坡卸载处理工作，同样地，应在最后使用喷锚网进行固定[3]。注意，该工作应当依照隧道实际情况进行施工。

（2）洞内。相比于洞口塌方，洞内塌方的处理工作更为复杂，实际施工中需考虑的因素也更为广泛。在处理洞内塌方时，基本顺序为：完善理论数据分析，利用普氏理论计算隧道稳定性；确认好基本塌方情况后，将设计数值与实际情况相互结合，规划好洞内塌方处理工作出现意外时的应对措施及施工计划，采用管棚法、塌腔加固回填法等针对不同地质情况对塌方土体进行加固、回填。

在理论计算过程中，我们需要知道，普氏理论并非十全十美，虽然采用该理论的公式可以算出隧道规模和塌方可能性的比值，并大致推算出可能出现的塌方高度，但考虑到围岩的不稳定性和地表变化的多样性，该理论在实际应用中并非完美的抛物线状态，因此，还需在实际施工时对多方因素进行注意，如：观察洞内塌方规模是否涉及地表，如出现此类现象应当及时安排截水处理，搭建遮雨棚，避免地表因素影响塌方控制效果；为控制地表的稳定性，还需要在洞内塌方完全被处理成功后进行土石的夯填，若没有出现回填土下沉现象，则可开展砌片石铺砌操作。

在实际施工过程中，应当根据不同地质现象选用不同的控制技术方法。如：软岩地段拥有较大的纵向塌腔，应当使用管棚法控制拱顶易掉块、变形较大的坍塌；而塌方隧道若处于土质松软、地质较差的地段，则需要使用小导管注浆法对塌方土地进行预注浆方式的加固，并结合钢拱架和锚喷混凝土对洞内塌方进行进一步处理。

在回填土施工过程中，可以使用吹砂、回填粉煤灰等工艺，且应当使用轻质材料进行回填，最大化地降低回填材料对衬砌结构产生的压力，有效保障结构稳定性、安全性。

3 结束语

综上所述，避免塌方事故发生，需要相关施工部门提高对施工规范的重视程度，将理论、实际紧密结合，配合专家建议和历年施工经验对项目进行全方位的专业分析，尽可能在施工前期就完善隧道加固控制处理措施，保证公路工程的顺利进行，促进公路事业的健康发展。