隧道塌方防治措施研究

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摘要：隧道塌方不仅延误工期、极大增加工程费用，还会对人身造成伤害，研究塌方的原因，预防塌方的发生并在塌方后积极有效的治理是隧道施工中极为关键的一项技术。鉴于此，笔者分析总结了塌方的常见因素，提出了施工中预防塌方、处理塌方的常用措施，并结合某些工程问题给予阐释，以期给予隧道工作者一些实质性指导。

关键字：隧道塌方；施工；围岩；塌方预防；塌方治理

隧道施工是一个复杂的系统工程，任何一个方面、一个阶段、一个环节的工作没有做好都有可能酿成重大事故，导致严重的后果，会给隧道施工造成极大的危害，比如延误工期、出现比较严重的机械损失，甚至威胁着施工人员的生命安全。隧道塌方是隧道建设中发生频率最高的工程灾害，以成昆线为例，全线共有415座隧道，施工中约有25%的隧道发生过大型塌方。笔者参建的锦屏水电站对外交通专用公路，全线共设隧道9座，平均每座隧道塌方约3次。针对国内在建的或者已建的隧道多次塌方，交通部专门总结了十八字口诀“管超前、严注浆、短开挖、快封闭、勤量测、快衬砌”，对减少隧道塌方起到了一定的作用。但应对多变的地质环境，有待我们更深入的分析与经验总结，减少建设中的塌方损失，创造出优质、安全、经济的工程产品。

1. 隧道塌方原因

塌方是围岩失稳的一种表现方式，当支护结构刚度不够或支护不及时，引发围岩大面积的坍塌，即为塌方。防治塌方，首先是要找到塌方的原因。隧道塌方产生的原因是多方面的，主要包括客观地质因素和主观人为因素两方面的原因。

1.1 客观原因。客观原因主要是地质差异性造成的。隧道施工时穿过断层或者地层覆盖比较薄弱的地段，例如穿过水源比较丰富的土层如水塘、冲沟、水库等，穿过风化比较严重的岩层；或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、软硬差异比较大的岩层分界处，这些都是会引起隧道塌方的比较常见的不良地质现象。容易产生塌方的常见地质不良有：第四系各类堆积层、断层破碎带或软弱夹层、高地应力、溶洞、涌水等。

1.2 主观原因

1.2.1设计时考虑不周。隧道施工前的设计对施工的安全性起着重要作用，如果在勘测设计阶段对隧道要经过的地段的地质情况掌握的不全，就不能正确地分析该地段是否存在着比较特殊的或者不良地质现象。如果不能正确分析，就有可能把隧道设在地质条件不好的位置，增加了塌方的几率。隧道设计还要考虑地质条件可能会发生的变化，并根据变化及时地对支护参数进行调整。

1.2.2施工方法不当。施工人员忽视围岩细微变形，对不良地质洞段没有采取合理的开挖方法，爆破参数设计不合理，对围岩的扰动过大，开挖后支护不及时，围岩暴露时间过长，引发掌子面或掌子面附近洞段坍塌。同时为了获取更多利润，一些施工人员，职业操守较差，偷工减料，减薄喷锚厚度，降低喷射混凝土质量，锚杆的数量及间距达不到设计要求。要求注浆的锚杆不注浆，要求注浆的小导管不注浆，拉拔力不满足设计要求。

2. 塌方预防

结合塌方原因的分析，可知预防塌方的关键有三点：第一、探明地质情况，通过工程超前预报，提前预测，发现前方不良工程地质状况，及时制定应对措施，选择适应的开挖及支护措施，避免打无准备之仗。第二、制定正确的施工方法。根据探明的地质岩层情况，选取适应的开挖工法，软岩少装药，弱爆破，且不可盲目装药，放大炮。严格按照对应围岩级别的支护措施及时进行支护，使围岩与初期支护及时组成一个承载体系，充分发挥围岩自身承载能力。第三、全过程、全方位进行围岩量测。对已施工地段围岩及支护状况的安全、稳定作 定性、定量分析，反馈指导于施工。

3. 塌方发生后的处理方法

塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上，根据施工经验，塌方处理方案制定的一般处理原则是先巩固后方，防止塌方扩大，塌方发生后在一定时间内就会趋于稳定，形成自然拱，经过观测和稳定分析，确定塌方稳定后，再对塌方体进行逐步加固处理。

3.1 里庄隧道K50+373～K50+390段坍塌处治。里庄隧道全长7147m。K50+373～K50+390段为强风化绿泥石片岩，局部变质，多呈薄层状构造。结合现场塌方情况分析，由于上导坑轮廓线外均为不稳定塌渣，故在上半断面均采用超前小导管配合钢拱架支护方案，钢拱架间距50cm，采用两排超前小导管，梅花型布置，超前小导管采用φ42×4的花管，L=6.0m，第一排角度控制在5°～15°，第二排角度控制在20°～30°，超前小导管环向间距30cm，纵向排距均为1.5m，为保证小导管施作角度，在钢拱架内穿孔打设小导管，并与钢拱架焊接，注浆材料采用水泥浆，终压控制在2.0MPa。挂网采用φ8盘条，间距15cm×15cm，然后喷C20砼33cm。在下半断面开挖时边墙采用径向注浆小导管代替锚杆进行支护，小导管间排距为1.0m×1.0m，小导管长度4.5m。塌腔高度较大，为防止上方陆续掉渣砸坏现有洞身结构物，在小导管加固后，设置拱顶预留孔，泵送C20砼（2m厚）于拱顶上方，形成现有支护上方的砼防护层。

3.2 花椒园隧道巨型花岗岩切割坍塌处治。花椒园隧道长1135m，洞身段岩体为钾长花岗岩，节理主要有三组（1）产状234°∠54°，节理面平直光滑、无充填，间距0.3m；（2）产状277°∠82°，节理面平直光滑、无充填，间距5m，（3）产状205°∠84°，节理面平直光滑、无充填，间距0.2m。期间在隧道掘进至Ⅳ级围岩段时，发生大块花岗岩楔形掉块，砸坏施工台车，洞身周边的初期支护径向锚杆，随大块石掉落，在拱顶形成3m高的塌腔。

3.3 木珠砻隧道土夹石覆盖层洞段坍塌处治。木珠砻隧道全长118m，洞身段岩体以钾长花岗岩为主，节理发育,节理面粗糙。经过现场分析，洞身无水，冒顶堆渣较高，采用渣堆“穿”的方式较为可行，设计提出的处治方案为，封闭掌子面前渣体，堆码沙土袋压脚，在堆渣顶掌子面拱部设置环向超前小导管，注浆加固，沿现有超前小导管上挑大角度设径向注浆导管，注浆固结成临时拱圈。待拱顶部初稳之后，在塌渣上形成顶部作业台阶，分三台阶法，实施钢拱架支撑，拱周及边墙打设环向系统锚杆加固，如此循环，坍塌体就穿过了。洞外冒顶位置采用砼硬化加固，并做好防水处理。

4. 结论与展望

结合工程实际及现代隧道新奥法原理，安全建设隧道的前提条件是预防塌方为主，治理塌方为辅。

要防止塌方，我认为要做好以下工作：1）做好塌方客观因素的防备工作。通过对掌子面及开挖洞段详细的地质素描工作，借助地质人员丰富的岩土专业知识，或借助先进的地质探测仪器，对未来洞挖段地质情况进行判断，提供准确的预测，为下步开挖及支护做好资料准备。2）做好塌方主观因素的防备工作。这是一个相互协作过程。3）检查与补救阶段，同样更是新奥法的精髓所在，那就是做好变形量测工作。监测成果对历史洞挖与支护是否合理有效，发现问题可以亡羊补牢，未发现异常，对新一轮洞挖支护是一个成功的参照。

以上总结了隧道塌方的预防和塌方发生后的治理方法与措施，以期指导实际工程。隧道施工通常地质条件多变、施工作业各异，广大建设者应针对不同的围岩采用合适的工法，动态设计，以不变应万变，确保隧道安全施工。

参考文献

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[2]丁玉宝.浅谈隧道塌方处理[J]. 企业技术开发，2010,29（8）：146-147.

[3]朱文. 浅谈隧道塌方处理方法[J].工程管理，2010：45.