高速公路隧道塌方成因与控制措施研究

摘 要：本文简要介绍了高速公路隧道塌方产生的危害，并阐述了隧道塌方产生的原因，然后分别从施工、监测、处置等方面总结出了隧道塌方有效控制措施，最后结合实例工程，对隧道塌方预防及控制处理措施进行了研究，以期为高速公路隧道塌方的预防与处置提供参考。

关键词：高速公路;隧道塌方;控制措施

中图分类号：U452.+1                                文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2022）01-0001-03

0 引言

在公路建设高速化发展、高速公路施工技术愈加成熟的今天，隧道工程成为了公路建设的重点，虽然隧道建设成绩卓著，然而由于受到发展时代较短等因素的限制，公路隧道工程建設中会因施工规划设计缺乏合理性、施工操作不规范或管理经验不充足等问题而出现塌方事故。

1 公路隧道塌方产生的危害

高速公路隧道塌方是一项危害严重、损失巨大的事故，极易导致施工人员遭受健康损害或生命威胁，会影响整体工程施工质量，或是导致工期拖延，也会因返修而增加施工成本，从而影响高速公路效能的如期展现。此外，一旦高速公路出现隧道塌方事故，可能会引发不良的社会影响，会使群众陷入恐慌，影响抢救效率增加抢救成本。因此，高速公路建设中要加强对隧道工程的重视，通过有力举措避免塌方问题发生，从而减少由此所带来的危害。

2 公路隧道塌方的诱发成因

2.1 规划设计因素

高速公路建设中会受到多种因素的影响，由于隧道修建时常会同时跨越不同的山体或穿越多种类型的地形或地质，若是前期勘察不全面、测量统计不精准，则会影响施工规划设计的合理性与可行性，从而会为后期施工遗留安全隐患，也会影响施工质量，或是导致塌方事故出现。塌方事故的产生，与规划设计的关联十分紧密，人工勘测模式下，会因气候、技术等多方因素影响勘察的精准性，基于不精准的数据规划出的施工设计方案，是引发塌方事故的主要诱因[2]。

2.2地质条件因素

公路隧道工程施工中需要穿越地层，因而会对地质情况产生一定的扰动，并且不同工程的地质情况并不一致，若是未能于施工前做好地质勘测，在地质情况了解不足的前提下开展施工便可能引发隧道塌方问题。经过考察分析发现，施工区域存在地下水流时，塌方事故的发生率较高。历史发生的塌方事故中50%都是由地下水所引发的，这是由于水流的冲击会引发地质变化，会逐渐侵蚀岩石，从而使土层密度降低，且水流会冲走土壤填充物，并逐渐弱化岩石硬度，这些问题的出现均会使高速公路隧道出现塌方事故[3]。

2.3施工因素

施工材料选用时，若是未能将施工现场的气候条件、地质情况纳入考量，可能会出现所选用施工材料与施工环境不契合的问题，会因施工材料问题导致施工质量达不到规定标准，甚至引发塌方事故。同时，施工方存在为节约施工成本而私自降低材料等级或减少用量的情况，或是简化施工流程、施工操作不按规范进行，这些问题也是引发公路隧道塌方的重要诱因。此外，隧道挖掘时可能会破坏附近岩石结构，导致实际施工环境与设计不相符，进而会引发塌方事故[4]。

2.4管理因素

公路隧道工程施工过程通常管理要求相对严格，若是施工企业为保障施工效率而忽视了施工管理，会因施工管理不够规范而引发材料问题、施工操作问题。若是管理人员不够注重施工人员安全意识、质量意识的树立，未实施安全维护管理，情况预报管理实施不到位，或是因管理疏忽或管理不积极，而使施工人员产生消极的施工态度，会因细节关注度不高而使小问题逐渐积累成大问题，从而引发塌方事故。

2.5主观因素

通常隧道塌方事故发生后，施工方会得到远高于施工收益的补救款，一些施工者可能会期望塌方事故发生。同时，施工中管理人员认识塌方事故规避属于设计人员的职责，未于施工过程中及时预报安全隐患，进而导致隧道塌方。此外，因塌方事故极易发生，施工方已司空见惯，因而并不够重视对塌方事故的预防，或是未能做好塌方预防措施，也会导致塌方事故发生率的增加[5]。

3高速公路隧道施工塌方控制处理的具体方法及保障措施

3.1控制处理方法

3.1.1 隧道洞口塌方控制方法

公路隧道洞口出现不同类型的塌方时，要采用差异化的方法进行控制与处理。应遵循加固为主、塌方土体处理为辅的原则，结合洞口塌方严重程度选择适合的控制方法，以免出现二次塌方事故。

（1）中小型隧道洞口塌方处理。中小型隧道洞口的塌方，应按照自上而下的顺序对塌方体进行全面清除，使洞口塌方坡面可充分暴露，并根据坡面具体情况通过刷坡卸载方式进行处理，之而再由上至下在仰坡上安装喷锚网，从而增强仰坡的稳固性。

（2）严重型隧道洞口塌方处理。应利用挖台阶方法对相对严重的塌方洞口进行处理，应先清除塌方残渣，而后利用喷锚网加固，立足整体层面防止洞口塌方进一步扩大后，还要实施细节处理。应在仰坡面范围之内修筑浆砌片挡土墙，以之作为塌方的抵御主体，为洞口土体起到一定的保护作用。

3.1.2 洞内塌方控制方法

（1）小导管注浆法。松散地质等土质不佳的洞内塌方区或塌方范围不大的区域可应用小导管注浆法进行处理，主要是通过预注浆对塌方土体进行加固，通常是在预注浆完成之后，利用锚喷法将混凝土喷于其上，并同时搭设钢拱架以起到洞内支撑作用。4D0A12F0-B024-4D33-BECF-69D19EDF0C7A

（2）三台阶开挖法。软岩地质或隧道段塌方区常会应用三台创开挖法進行塌方处理。开挖过程中需要人工风镐技术，既要进行土体挖掘，还可视情况结合应用微爆破方法，需利用自卸车辆将塌方残渣清运出塌方区。进尺循环施工时，距离应控制在一榀拱架大小，且要尽可能防止破坏隧道内部的围岩。

（3）二次衬砌加固与回填法。塌方后荷载较大时，需要利用衬砌加固与回填的方法对隧道外围的支撑力进行提升，可将钢筋、钢轨等坚固材料应用于衬砌过程当中，并利用塌穴稳定法进行回填处理，从而实现对隧道的有效加固。

3.2保障措施

3.2.1加强施工技术控制

在高速公路隧道工程施工过程中需要优先设置好排水设施，如安装抽水设备等，及时利用排水管将坑底的积水排除。同时，要加强隧道开挖时间的把握，不同施工环节要做好衔接，避免围岩长时间暴露，以免影响施工质量而引发塌方事故。在岩石开挖时，应尽量采用人工挖掘方式，尽可能减少爆破开挖形式应用率，必须爆破时，要加强炸药量控制，防止因用量过多使所产生的爆破力过大而影响附近岩石稳定性，或因地质条件遭到破坏而影响工程质量。此外，加强施工审查与检验，做到施工项目的随时监察，针对排查出的问题即刻处理，将塌方隐患消除在源头，在开挖前做好相应的支护，增强开挖结构稳定性，为后续施工便利性、安全性开展提供保障。施工检验要针对各个施工环节展开，要做到细致排查与监管，通过细节把控做到塌方问题的有效规避。

3.2.2重视测量及检测

（1）提高测量精度。为避免公路隧道塌方事故发生，隧道工程施工时要做到精准测量，对施工时的具体情况进行及时播报，尤其要加强开挖段地形地质的分析。

（2）提高监测管理水平。管理及监测人员要具备高度安全意识，具备良好的监测与管理能力，要针对存在的隐患问题提前制定好预防应对方案，并要做好塌方事故原因引发原因分析，并针对所出现的塌方事故展开及时的抢修处理。

（3）严格执行检测标准。要遵循国家规范标准实施检测，确保施工流程契合施工要求，可在整体方向不偏离的基础上适当创新。

3.2.3隧道塌方后处理措施

（1）加强塌方后维护。出现隧道塌方事故后，应通过塌方维护措施的实施避免塌方范围扩大，可加强现有支撑保护措施，做好事故区周边的加固，加固方式可选用搭设支撑架，也可利用混凝土材料加固，加固过程中重点关注石头开裂处的加固处理。

（2）及时清理废渣与回填。若塌方事故未涉及较大范围，应于支撑完成后对所产生的废渣进行清理。若施工范围较大，因产生塌方废渣量过大而形成堆体，则可针对堆体展开浇筑，再利用钻孔设备破碎后再进行清运。废渣清理过程中要做好积水排除。塌方段支撑加固完成且塌方段处于稳定状态时，可利用混凝土等材料对塌方区域进行回填处理。

4高速公路隧道塌方的控制实例分析

4.1 工程概况

某高速公路工程的设计时速是每小时100 km，公路共设有四个车道，主线整体式及分离式路基宽度分别为26 m与13 m，桥梁半幅宽设计为12.5 m，以公路I级作为桥梁设计荷载，除特大桥的洪水频率为1/300之外，其他桥涵及路基的洪水频率均为1/100。本工程需开挖294万m3的路基，填方工程为180万m3，弃方与借方量分别为117万m3与4.8万m3。工程主线之上共需设置37道涵洞，需建设桥梁数为15座，桥梁长度共计1 776 m。工程含有三联现浇箱梁，设置一处停车场及一个互通式立交，桩基数为403根，要提前预制458片小箱梁，并要建设一座510 m的隧道。

4.2 隧方塌方预防措施

通过分析本工程隧道施工的特点，结合地质勘察结果，综合山体环境，在识别现场危险源之中，对可能出现塌方的隧道段制定了应对措施，以危险源发生概率为根据做出了相应的预防措施，希望通过危险源控制规避塌方事故出现。

（1）撤离危险区：塌方事故发生时所在人员及设备均须在第一时间撤出危险区，由施工作业班组长负责及时做出撤离指令，以免施工人员健康受损或机械设备遭到破坏。同时，应结合塌方险情的严重程度，根据报告流程逐级向上汇报。

（2）现场考察：若有人员或机械设备被埋于塌方之下，应在围岩稳定的状态时通过及时防护措施的实施，对遇险人员进行施救，或挖出被埋设备。以应急领导小组作为抢救队伍，若救护抢险工作量大，则酌情增加施救人员。大规模塌方时，应派遣专业工程技术人员亲临现场实施考察，了解塌方程度，分析穿顶或其他险情是否存在，并及时向监理单位汇报。

（3）现场救治遇险受伤人员：被埋或受伤人员应及时撤出危险区，在空气流通且安全的区域实施现场救治，给予止血、包扎等救治措施。之后向医院转送，派遣专人负责护送伤员，全程观察伤者情况并向医院说明具体情况。

（4）塌方成因调查及事故处理：塌方事故发生后应对事故现场加以保护，通过询问现场作业人员了解塌方发生原因，在塌方原因合理分析的基础上处理利用对应性方法处理塌方围岩，从而控制塌方以防事态扩大，做到工程损失的尽可能降低，并及时将事故损害情况汇报给上级。对违章操作引发塌方事故的人员给予严格的惩处。

4.3 塌方监测方法

（1）观察开挖面。每次开挖完成后，应于混凝土初喷之前进行开挖面观察，在地质情况稳定的情况下每日观察一次即可，主要观察内容是工作面的地质变化以及水文情况，并要对开挖面略图进行绘制，做好工作面状态记录，并对围岩级别进行判定，填写在相应表格或记录卡上。通过影像资料分析及时掌握地质情况较为复杂区域的围岩恶化情况并针对性做出处理应对。

（2）初期支护区观察。每日对初期支护区实施一次塌方监测，重点观察锚杆安装位置、查看安装方向，了解灌浆的饱满度情况，检查垫板是否出现松动，还要检查混凝土喷射厚度是否符合要求，并对围岩贴合是否紧密进行排查，了解钢架定位的准确性，查看钢架与围岩之间的贴合度。4D0A12F0-B024-4D33-BECF-69D19EDF0C7A

（3）监测隧道洞外。应将隧道外洞口處及洞身浅埋段作为监测重点，通常第三日观察一次即可，若施工区临近洞口、或雨季施工时，则应每日观察一次，主要观察洞口处的地表变化，监测地表沉陷，了解边坡、仰坡的稳定性状态，还要关注与分析地表水的渗透情况变化，并对这些监测内容进行详细记录。

5结语

公路隧道塌方事故是一项影响交通正常运行、易损害车辆驾驶员及乘客的重大安全隐患，一旦发生可能引发人员伤亡或财产损失。由于公路隧道塌方诱因较多，为避免塌方事故发生应从公路隧道工程规划设计伊始便着手进行预防与控制，要做到各个环节的谨慎、认真对待，确保设计合理可行、施工操作规范有序、应用材料规格适宜用量充足、施工管理全面细致，并应于塌方事故发生后做到及时维护、废渣清除与回填，还要强化测量与检测，以降低塌方事故产生的影响与危害。

参考文献

[1] 李晓光.公路隧道施工塌方成因分析与控制措施[J].建筑工程技术与设计，2018（20）：1477.

[2] 张剑.公路隧道施工塌方成因及处理措施探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2016，6（2）：418-419.

[3] 张莽.公路隧道施工塌方成因分析与控制措施[J].中国建材，2017（11）：102-104.

[4] 代丹.公路隧道突发涌水引发塌方的处置与预防措施[J].交通世界，2021（27）：16-17+20.

[5] 杨晓华，肖靖，辛延甫，等.黄土隧道洞口浅埋段塌方冒顶处治及效果分析[J].建筑科学与工程学报，2021，38（5）：118-126.

Research on Causes and Control Measures of Highway Tunnel Collapse

HE Jianfei

（Henan Expressway Design Consulting Co.， Ltd.， Zhengzhou Henan  450000）

Abstract： This article first briefly introduced the hazards of highway tunnel collapse， and explained the causes of tunnel collapse， and then summarized the effective control measures of tunnel collapse from the aspects of construction， monitoring， and treatment. Finally， combined with the example project， the tunnel Collapse prevention and control measures have been studied in order to provide reference for the prevention and treatment of highway tunnel collapse.

Keywords：  expressway; tunnel collapse; control measures

收稿日期：2021-12-10

作者简介：贺健飞（1977—），女，河南扶沟人，研究生，研究方向：公路项目设计及养护管理、高级经济。4D0A12F0-B024-4D33-BECF-69D19EDF0C7A