高速公路隧道塌方段及其影响段处治安全技术研究

周星辰

摘 要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进公路建设项目的增多。高速公路的建设对社会发展有十分重要的作用，由于高速公路在开挖隧道过程中，受施工技术及施工环境的影响，很容易发生隧道坍塌事故，造成严重的人员伤亡和经济损失，对社会的和谐发展产生严重的影响。本文就高速公路隧道塌方段及其影响段处治安全技术展开探讨。

关键词：高速公路;隧道塌方;处理方案

引言

隧道頂部覆盖层薄，节理发育，围岩破碎，地下水变化起伏大、支护不及时的高速公路隧道洞段出现塌方，对塌方段及塌方影响段的安全处治方式进行分析研究，为公路隧道类似塌方事故提供借鉴，预防塌方事故发生。

1塌方机理

隧道或地下洞室在施工过程中发生的塌方形式是多种多样的，为简单、直观，可将所有塌方形式划分为三大类：（1）洞口塌方。由于洞口一般为堆积层或风化严重、破碎的岩体，其自稳能力以及整体稳定性均较差，同时又处在浅埋地段，如果进洞前采取的技术措施未能达到要求，进洞后，必然引起上端围岩应力重分布，在重力作用下出现下沉或开裂变形，当这些变形发展到一定程度时，平衡被打破，导致大面积的整体失稳，进而发生整体坍塌，这就是洞口塌方。（2）洞内石质类塌方。隧道或洞室开挖后，使其周边的岩石处于悬空状态，同时发生下沉或收敛变形，以释放其内部应力，由于岩石体中存在层理和节理（有时还有软弱夹层），使周边的部分岩块在重力作用下，具有下落和挤出的趋势，如果此时未采取相应的支护措施或所采取的支护措施达不到控制其变形发展的要求时，必然会出现“掉块”现象，当这种“掉块”的数量达到一定数值时，就是塌方。这类塌方一般沿结构面形成塌腔的形状极不规则。（3）洞内土质类塌方。土质类隧道或洞室开挖后，由于围岩的C，值较低，周边一定范围内很快发生松弛变形，随着这些变形的逐渐扩展，围岩的整体强度降低，同时土压增加，进而引发局部的塑性破坏，在围岩（土质体）内部出现空洞导致局部发生坍塌，局部（浅埋时在地表）出现下沉，塑性区进一步扩大，土压力剧增最终导致整体失稳，大面积坍塌，这就是塌方。这类塌方表现为：塌体为松散的砂、土（或碎石）混合体，数量较大，塌腔形状较为规则，一般为圆弧形或拱形。

2高速公路隧道塌方处理原则

在高速公路隧道塌方处理时首先要遵守安全原则，在保证安全的情况下，处理塌方事故。发生塌方以后，要及时的将施工人员和施工设备撤离到安全的区域，然后对塌方地段进行监测，等隧道塌方稳定下来以后，采取措施，不能在隧道不稳定的情况下，盲目的施工。隧道塌方处理时要遵守先分析后处理的原则，在处理塌方事故之前，要先认真的分析隧道塌方的原因，调查清楚隧道塌方的范围，了解隧道塌方后的形状、塌方处的地质结构，最后根据调查的结构作出合理的处理方案，有效的处理隧道塌方事故。在处理隧道塌方事故时要注意“瞻前顾后”原则，“瞻前顾后”原则是指对隧道前方采用有效的手段进行地质勘测，对隧道后方没有塌方的地段采用有效的措施进行加固，抑制隧道塌方范围的扩大。

3塌方段处理安全技术

3.1塌方段处理前准备工作

（1）塌方段处理前需用了解塌方范围，塌腔大小及形状，并做好记录。（2）量测塌方影响段初期支护的变形和断面尺寸情况。（3）将塌方影响段加固做到位，二次衬砌施作至塌方里程处，阻止围岩变形继续坍塌。（4）施工人员、设备等配套设施完备。

3.2浅埋段塌方处理技术

高速公路隧道发生塌方后，对于土埋比较浅的地段，要使用不可渗水的土夯将裂缝、地表沉降的位置整平，要挖设排水沟，防止地下水渗透到塌穴中，对塌方处理造成一定的影响，塌陷穴口出要进行填土处理，填土标高要比地面高，同时要将穴口封住，防止其他物质进入塌穴中。

3.3监控量测

量测工作在隧道的防塌工作中起着重要的作用，它是新奥法的三大核心之一。围岩的失稳破坏总有一定的先兆，通过将量测结果与设计给出的判断标准（也称为管理值）比较，即可得出围岩，包括初期支护是否稳定的结论。但是必须指出的是：量测结果超过标准值时，隧道并非一定发生塌方;相反，量测结果没有超过标准值时，隧道也并非一定安全稳定。

3.4大规模塌方处理技术

当发生大规模塌方事故时，首先要确保施工人员的生命安全，将施工人员撤离到安全地带，由于塌方规模大，很容易将隧道堵死，因此，要采取先维护后挖掘的方法进行临时处理。当发生塌方后，先查清穴顶的位置，采取有效的措施加固周围的岩体，防止岩体滑落，常用的加固方法有注浆固结法和管棚法，等情况稳定后，从上到下一次清理干净塌渣，然后及时的调查塌方原因，并制定合理的处理方案。发生塌方后，要使用合理的填充物及时将塌方造成的地面下沉、开裂等现象整平，防止事态的扩大，塌穴壁要与模筑衬砌紧密支撑，对于大规模的塌方，可以采用浆砌片石进行回填，一般回填厚度为2m，隧道塌方地段临时处理结束后，如果探测到隧道前方的岩体为软弱破碎岩体，要采取合理的措施加固前方的岩体，等前方岩体情况变好后，在进行全面处理。

3.5设置安全逃生通道

（1）塌方段开挖和拱架安装时，设专人进行安全监控，每榀拱架均设置沉降观测点。开挖过程中注意观察初期支护状态，包括喷砼层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、支撑是否压屈变形进行观察分析;对原初期支护钢架变形进行观测，对新增加的拱架加强观测，及时进行量测结果的分析。（2）安排专人对塌方段地表进行巡视;施工过程中加强左幅隧道监控量测。（3）待高速公路隧道塌方体一旦具备安装条件时，立即按《铁路隧道施工抢险救援指导意见》的规定安装安全逃生通道。逃生管道采用直径Φ1020mm，壁厚10mm的钢管，节长12m;一端靠近掌子面，一端延伸至二衬（延伸至二衬不小于5m）;固定在隧道一侧，两管节连接应牢固;塌方处理期间在掌子面设立高频对讲机，保证通信质量;风水管紧跟塌方体处理进程，在管口附近应配备醒目的工具箱，箱内存放应急电筒、活动扳手、锤子、钢钎等应急工具，便于遇紧急情况时打开风水管法兰盘，开通救生管道，及时输送水和食物。

结语

地下工程面临地质情况不断变化，各种突发情况多的现状，隧道施工尤其如此。塌方是隧道施工过程中出现的严重灾害，因此在施工过程中，应极力避免和防止。

参考文献：

[1]云南省交通规划设计研究院.晋宁至红塔区高速公路一标宝峰段两阶段施工图设计第四册[Z].2018.

[2]云南省交通规划设计研究院.安企村1号隧道右幅1+275“4.29”塌方段处治设计图[Z].2017.

[3]安企村1号隧道施工安全专项方案.中国水利水电第十四工程局有限公司晋红高速公路总承包部Ⅰ标段[Z].2017.