隧道施工中塌方的预防

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摘要：由于地质条件复杂，隧道在施工时很容易出现局部开裂、甚至坍塌等情况，严重影响工程进度，对施工人员的危害更大。本文通过对隧道塌方分析，以便大家更好地了解在隧道施工时一些值得注意的地方,尽早采取改进措施，防范于未然。简要分析了隧道施工中，发生塌方事故的各种原因，并介绍了几种预防塌方的常用方法和手段。

关键词：隧道；塌方；预防

Abstract: due to the complicated geological conditions, tunnel in construction is easy to appear when local crack, even collapse, etc., seriously affect the construction schedule, the harm to construction personnel more. Based on the analysis of tunnel collapse, so all a better understanding of some noteworthy during tunnel construction, take corrective action as soon as possible, and respond. In tunnel construction are analyzed, the collapse accident of a variety of reasons, and introduces several commonly used methods and means to prevent landslides.

Key words: tunnel; Landslides; To prevent

中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

0.引言

隧道开挖时，因土压等作用和地层出现临空面后的应力调整，在软弱围岩内产生裂缝或破坏，或者是由于围岩内已有的层理和节理等松弛、剥离，使岩石和泥砂等发生大量坍落的现象，称之为坍方。它是和剥落相类似的现象，但坍落的规模比剥落大。坍方过程大致为：开挖一围岩塑性变形一支护过大变形一支护局部破坏一支护与围岩破坏失稳一坍方。隧道开挖时、开挖后、施工支护后，甚至在衬砌之后，都可能发生隧道坍方。

1.隧道施工中塌方出现的因素

隧道出现塌方是受到很多方面的影响所造成的，归纳来说，其主要集中在地质条件不良及水文地质条件、施工方法和措施不当以及隧道设计考虑不周这三个方面。

1.1地质条件不良及水文地质条件

隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的小褶曲、错动发育地段、堆积体、软弱构造面通过时，一经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，引起围岩掉块、坍落；穿越地层覆盖过薄，特别是沿河傍山、偏压地段、沟谷凹地浅埋和丘陵浅埋地段时极易发生坍方；岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用下，软弱面的强度大为降低，发生坍方。

1.2施工方法和措施不当

施工方法与地质条件不相适应；地质条件发生变化时，没有及时改变施工方法；工序间距安排不当；施工支护不及时，支撑架立不合要求，或抽换不当（先拆后支）；地层暴露过久，引起围岩松动、风化，导致坍方；喷锚支护不及时，喷射混凝土的质量、厚度不符合要求；新奥法施工的隧道，没有按规定进行量测，或信息反馈不及时，决策失误，措施不力；围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌；对危石检查不重视、不及时，处理危石措施不当，引起岩层坍塌。

1.3隧道设计考虑不周

隧道选定位置时，地质调查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能坍方的因素，没有绕开可以绕避的不良地质地段；缺乏详细的地质及水文地质资料，引起施工指导或施工方案的失误。

2.预防隧道施工中塌方的措施

面对塌方这个突然性的事件应该以一个“预防为主”的态度来实施，因为塌方一旦发生，对其的处理会耗费大量的人力和物力，而且在第一次处理的过程中如果实施不当，会引起二次塌方的出现。

2.1选择安全合理的施工方法和措施

对预防坍方来说，选择安全合理的施工方法和措施至关重要。在掘进到不良地质围岩破碎地段时，应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工方法，制定出切实可行的施工方案及安全措施。

（1）当遇到松散破碎地层时，隧道施工采用分部开挖的施工方法。单线隧道宜采用上导坑先拱后墙进行开挖，起拱线以上用上导坑及分部扩大、环形开挖预留核心土等方法进行开挖支护，起拱线以下用拉中槽、跳槽开挖马口的方法开挖支护边墙；双线隧道采用双侧壁导坑先墙后拱法进行施工。在分部开挖过程中，应严格贯彻“短进尺、弱爆破、强支护”的原则。采用爆破法掘进时，应严格控制炮眼数量、深度及装药量，尽量减小爆破时对围岩的扰动；采用分部开挖法时，其下部开挖宜左右两侧交替进行。衬砌应紧跟开挖面，衬砌断面应尽早封闭。

（2）当遇到膨胀性围岩时，在施工中应以尽量减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则，宜采用无爆破掘进法，如采用掘进机、风镐、液压镐等开挖。隧道开挖后，膨胀性围岩风干脱水或浸水，都将引起围岩体积变化，产生胀缩效应，因此，必须及时喷射混凝土封闭和支护围岩。如有地下水渗流的隧道，应采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围岩的浸湿等，同时初砌结构及早闭合。

（3）当遇到富水断层破碎围岩时，应按“以堵截为主，排引为辅”的原则对地下水进行处理。止水措施有：一类是整个富水段进行注浆止水，并加固松散岩体；另一类是对富水地段洞隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，形成止水帷幕，防止或减少地下水进入开挖工作面。排水辅助措施有导坑、钻孔等方法，目的是排水降压。在开挖方法上有半断面法、正台阶预留核心土开挖法、双侧壁导坑法，采用非钻爆开挖（如利用十字镐、风镐开挖或利用小型挖装机开挖）或控制爆破措施（如松动爆破、微振动爆破等），尽可能地减小开挖对围岩的扰动。

（4）当遇到黄土围岩时，施工时应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，采且短台阶法或分部开挖法（预留核心土法），初期支护紧跟开挖面施作。必要时可采用超前锚杆、管棚支护加固围岩。

2.2加强对坍方的预测

坍方似乎是突然性的，但实际上是有一定征兆的。围岩的变形破坏、失稳坍方，是从量变到质变的过程，在量变到质变的过程中，必然会在围岩工程地质和水文地质特征及岩石（体）力学上反映出一些征兆，根据这些征兆来预测围岩的稳定性。

2.2.1观察法。在掘进工作面采用探孔对地质情况或水文情况进行观察，同时对掘进工作面进行地质扫描，分析判断掘进前方有无可能发生坍方；定期和不定期地观察洞内围岩的受力及变形状态；检查支护结构是否发生了较大的变形；观察岩层的层理、节理裂隙是否变大，坑顶或坑壁是否松动掉块；喷射混凝土是否发生脱落；地表是否下沉等。常见的一些征兆如下：

（1）遇特殊和不良地质条件，如断层及其破碎带、滑动层、溶洞、陷穴、古河槽、堆积体、流沙、淤泥、地下水、松散地层等情况，则是稳定性差的围岩前兆。

（2）水文地质条件的变化，如干燥围岩突然出水，地下水突然增多、涌水量增大、水质由清变浊（地下水将断层泥带走）等都是即将发生坍方的前兆。

（3）开挖面上有可能不稳定块体出露，尤其是由小断层或其他软弱结构面和围岩的节理裂隙构成的可能不稳定块体的出露处，往往是局部围岩坍方的部位。

（4）拱顶不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生坍方。

（5）岩石裂缝旁出现岩粉或洞内无故发理有岩粉飞扬时，也说明可能即将发生坍方。

（6）围岩发生裂缝，并逐步扩大，很可能要发生坍方。

（7）支护受力（敲击发声清脆有力，接头挤偏或压劈等）变形甚至发出声响时，说明围岩压力增大，有坍塌的可能。

（8）喷射混凝土出现大量的明显裂纹，亦说明围岩压力增大，有可能出现失稳坍方。

2.2.2一般量测法。按时量测观测点的位移、应力，对所测数据进行分析研究，及时发现不正常的受力、位移状态，及有可能导致坍方的情况。围岩或隧道支护，拱脚附近的水平收敛大于0.2mm/d或拱顶下沉量大于0.1mm/d并继续增大，说明围岩仍在变形，处于不稳定状态。

通过上述预测坍方的方法，发现征兆后高度重视，及时采取有力措施处理隐患，防患于未然。

2.2.3加强初期支护，控制坍方。当开挖出工作面后，应及时有效地完成喷锚支护或喷锚网联合支护，并应考虑采用早强喷射混凝土、早强锚杆和钢支撑支护措施等，防止局部坍塌。

4.结语

预防隧道坍方，必须加强管理，若发生坍方造成经济损失甚至人员伤亡后往往追悔莫及。经过综合分析和现场实践，总可得出这样一个结论，那就是“短进尺、弱爆破、早封闭、强支护、勤量测”。正所谓“居安思危”，在施工过程中通过采取一系列的预防手段，避免了隧道发生塌方，带来了巨大的经济效益和时间效益。

【参考文献】

[1]JTJ042-94

[2]才《隧道工程》人民交通出版社 2006年6月