隧道工程塌方地段的预防措施

摘要:通过分析隧道塌方发生的原因，探讨了从工程地质、施工技术预防塌方的措施，有针对性地提出了小塌方、大塌方、塌方冒顶、洞口塌方的处治措施，并通过云中山隧道发生的塌方案例，总结塌方处理方案，为隧道工程塌方处理提供借鉴经验。

关键词:隧道，塌方地段，预防和处治措施

1案例介绍

忻保高速公路云中山隧道左线LK42+642～LK42+660段修建于2010年4月28日，施工至LK42+642时，施工断面出现破碎断层夹有大量泥砂，左侧拱顶出现掉块现象，含水量大，后来继续发展，施工断面多处出现剥落、涌泥现象，喷射混凝土封闭掌子面后停止作业，经四方代表查看后决定，对LK42+642～LK42+660段采用Ⅴ级浅埋支护参数进行施工。2010年5月3日凌晨，云中山隧道左线按变更后Ⅴ级支护施工至LK42+651时，掌子面围岩稳定性变差，为强风化花岗岩，呈松散碎裂状，有少量渗水，拱顶左侧出现坍塌，清理拱脚两侧坍塌体后进行喷混凝土作业，至下午3:40，喷混作业基本完成时，拱顶地下水逐渐增大，随后发生较大塌方，将已施工完成LK42+647～LK42+651段初期支护砸坏，形成约高8m、宽7m、长4．5的空腔，致使LK42+643～LK42+647段已做好初期支护变形开裂出现较大变形侵限，最大下沉约38cm，LK42+636～LK42+643段初支出现细小裂缝.

2探析塌方的根源及其防控对策

2．1出现塌方的根源

2．1．1水文影响以及地质影响

在本次施工时，隧道所处的多数地带都表现为破碎带以及断层等现象。在特殊状况下，隧道还需要穿越断层错动或者小型褶皱等不良地带。对于此类薄弱的地带如果擅自进行开挖，那么很可能将会表现为岩层失稳、隧道坍塌或者围岩掉落等各种各样的现象。究其根源，就在于隧道释放了过多的潜在应力。与此同时，某些颗粒体与结构体本身缺乏稳定结构，颗粒之间表现为相对较差的粘附作用力。一旦进行开挖，那么很可能将会突然塌陷，进而干扰到了整体性的施工稳定。受到特殊状态的影响，某些地带包含了较多的填充物，因而也可能引发坍塌。除此以外，针对偏压地带、邻近河流或者山体的地带、凹陷的沟谷地带等如果要展开施工，那么也将会表现为突然塌方等不良现象。在这之中，很多塌方现象都根源于水体的不稳定。这是由于，受到长期以来的浸泡作用、软化作用以及冲蚀作用影响，岩体将会由于遭受地下水的频繁浸泡因而表现为迅速溶蚀的现象。遇到特殊状况时，某些岩层还可能包含硬度较小的岩体，此类岩体包含了相对较多的软弱面，加剧了塌方与塌陷等隐患。

2．1．2欠缺全方位的隧道设计

从隧道选址的角度来看，针对某些隧道地带欠缺全方位的深入调研。受到上述要素带来的影响，很多隧道地带都表现为频繁塌方等不良现象。究其根源，就在于某些施工方在查找涉及到隧道塌方的各项要素时并没有做到认真谨慎，对于塌方风险较强的区域也没有进行回避。除此以外，针对特定的隧道位置欠缺必要的水文以及地质类资料，进而造成了较大的开挖偏差。

2．1．3欠缺合适的施工手段

某些情况下，施工方并没有密切关注现场所在的真实地质状况，对于其中涉及到的各项施工流程没有予以全方位的考虑。例如:施工方没有把施工支护安排在特定位置上，或者选择了强度较小的支撑架等施工设施。在此种状态下，隧道施工很可能将会面对潜在性的施工风险或者安全隐患。由于欠缺全方位的施工安全举措，以至于某些围岩表现为频繁风化或者松动等不良现象。针对特定类型的隧道如果没有设置及时的喷锚措施，或者在喷射混凝土时没有兼顾其厚度以及质量等要素，则有可能干扰到整体性的隧道施工。在爆破围岩时，施工方对此填入了过多的炸药，以至于围岩震动进而表现为坍塌现象。此外，针对危险性较强的某些岩石没有予以全方位的查看，或者没有选择与之相适应的查处措施。

2．2探求防控对策

1)为了从源头入手来防控隧道塌方及其他不良现象，作为施工方有必要密切关注前期性的施工预备措施。具体来讲，如果涉及到某些不良地质，那么有必要遵照特定的施工流程来完成全过程的隧道开挖。例如:一旦涉及到破碎围岩或者其他不良地质，则必须给出与之相适应的施工举措，因地制宜开展全方位的施工测量。2)及时预测塌方。从基本特征来讲，隧道塌方通常都会涉及到多种多样的根本原因。因此为了从源头入手来避免多样化的塌方风险，作为施工方有必要密切结合观察法及其他方法来预测塌方隐患。具体来讲，如果涉及到特殊类型的水文状态或者地质状态，则有必要借助探孔观察的方式来提升施工预测流程的精确度，对于潜在性的塌方隐患予以全方位的精确预测。每隔特定的时间段，施工方针对围岩受力表现出来的变化状态就要予以全方位的观察，因地制宜开展多层次的支护检查。一旦察觉到某些节理缝隙、岩层纹理或者其他部位表现为异常状态，那么立即予以深层次的查看。如果涉及到掉落混凝土或者表层缓慢下沉等多种多样的不良现象，则应当予以全方位的深入观察.通过运用常规性的测量手段，针对各个测点表现出来的应力状态以及位移状态就能予以全方位的精确判断，而后给出与之相适应的受力异常现象。近些年以来，技术人员已经开始借助声学测量以及微地震学的测量方式，因地制宜给出潜在性的塌方隐患判断，遵照防患未然的宗旨来开展全过程的塌方监控。

2．3处理隧道塌方的可行对策

隧道如果表现为塌方的不良现象，那么对此有必要予以全方位的及时处理。具体在处理时，应当紧密结合隧道的真实状态，因地制宜查看潜在性的塌方成因。针对地下水以及其他要素予以全方位的观察。具体来讲，如果涉及到总面积较小的隧道塌方，那么针对两侧的洞口位置有必要予以全面加固。通过运用混凝土喷射的措施，针对坍塌之后的隧道支护就能予以及时修补。在必要的时候，施工方还可以把临时性的支架布置在坍塌之后的某个隧道位置上。等待整个施工流程全部终结之后，再去拆除支架。在另外的情况下，施工方也可能遇到规模较大的隧道塌方。在面对此种状况时，应当遵照先支护后开挖的基本次序加以处理。具体的措施为:针对隧道周边位置上的某些残留岩层以及碎屑予以彻底清除，然后借助管棚法或者其他措施来实现隧道支护。如果涉及到塌方冒顶，那么可以把地表锚杆布置在特定的岩层位置上，然后再去搭设钢架支撑或者运用管棚支护等手段。

3忻保高速公路云中山隧道左线

LK42+642～LK42+660段塌方处理方案综上所述，结合现场实际情况，对云中山隧道左线LK42+642～LK42+660段塌方进行如下的处治措施:1)立即对LK42+633～LK42+647段反压回填，回填至拱顶以下3m，在拱顶轮廓线内采用砂袋码砌至开挖轮廓线外18cm.2)对LK42+638～LK42+647段进行临时支撑，防止已施工完成的初期支护产生较大的变形开裂。方木长度3m，间距90cm，规格20×20cm。3)为保证下步施工安全，防止开挖后塌体下滑，采用C25喷混凝土锚、网、喷封闭坍塌面，厚度20cm，锚管间距1m×1m，长度4m，Φ8钢筋网间距20cm×20cm;对塌体进行注浆加固，注浆采用水灰比为0．8水泥浆，固结坍塌体，确保塌体开挖时的稳定性，施工数量由现场监理及施工单位现场共同确认，见图4。4)预埋混凝土泵送管3根，每根长6m，对塌腔进行C20混凝土回填，回填至拱顶上2．5m.5)注浆及泵送混凝土完成后，坍塌段采用三台阶留核心土法环形开挖，开挖进尺控制在60cm。为防止初支下沉，每个台阶每榀钢架增设8根4．5m长42锁脚锚管。6)LK42+647～LK42+660段采用Ⅴ级浅埋支护参数，锚杆采用25中空注浆锚杆，钢架间距50cm，纵向连接钢筋环向间距50cm，双层8钢筋网，间距20cm×20cm，钢架内外侧布设。施工时根据监控量测情况及时调整。该段采用双层小导管，范围拱顶120°，第一排仰角15°，间距40cm，小导管长4．5m，第二排仰角45°，间距40cm，长度4．5m，每两榀一个循环，超前小导管采用水灰比为0．8的水泥浆。7)为防止施工过程中上台阶下沉过大塌方段必要时施作临时仰拱或采用108钢管向外打入6m长锁脚钢管，左右侧各两根，角度向下35°～45°。8)对LK42+643～LK42+647段上台阶进行周壁注浆加固，纵横间距0．6m×0．8m，梅花形布置，长度4．5m;注浆采用水灰比为0．8的水泥浆，注浆压力0．5MPa～1．0MPa。注浆完成后对侵限段按Ⅴ级浅埋支护参数换拱处理，锚杆采用25中空注浆锚杆，双层8钢筋网，间距20cm×20cm，钢架内外侧布设。换拱段人工用风镐凿逐榀拆除，每榀钢架增设8根4．5m长42锁脚锚管.9)对LK42+633～LK42+643段初支进行25中空注浆锚杆加固，锚杆纵横向间距60cm×80cm，锚杆长4．5m。在初支不侵限的情况下进行锚网喷加固，防止初支变形开裂;挂Φ12钢筋网，间距20cm×20cm，补喷5cm厚C25混凝土。10)加强变形段的监控量测工作及时提供可靠的数据，当发现异常及时上报相关部门修正支护参数确保施工质量及安全。

4结语

隧道施工实践中应严格遵循新奥法原则，同时加强监控量测工作，对于坍塌的地段应增设监控量测测点，增加量测频率，根据量测信息及时研究对策，有效指导工程施工，避免塌方事故的发生或扩大。

参考文献:

［1］吴闽西，吴玥楠，章亮亮．隧道塌方事故处理的研究与实践［J］．山西建筑，2009，35(33):318-319．

［2］梁志标，何惠红．公路隧道塌方事故处理［J］．湖南交通科技，2007(3):102-103．

［3］郑海波．隧道塌方的主要原因及其处理技术措施［J］．交通世界(建养•机械)，2013(9):82-83．

作者:刘海蛟 单位:山西路桥第二工程有限公司