浅谈复杂地质条件隧道施工中的塌方成因及预防

张文洪

中铁十一局集团第一工程有限公司

浅谈复杂地质条件隧道施工中的塌方成因及预防

张文洪

中铁十一局集团第一工程有限公司

在地质不良的地段修筑隧道，常会遇到洞顶围岩下榻、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重事故，这些现象在施工中称为塌方。塌方威胁人身安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生，发生塌方后需及时准确处理，减少塌方带来的危害。

复杂地质条件；隧道施工；塌方成因；预防技术

引言

隧道地质情况千差万别，施工方法也多种多样，但经过综合分析和现场实践，总可得出这样一个结论，那就是“提前加固预防，要比处理塌方容易得多”。正所谓“居安思危”，通过采取一系列的预防手段，避免隧道塌方，其带来的经济效益和时间效益都将是不可估量的。随着隧道施工技术的不断提高，塌方预防技术也会在施工生产实践中不断得到改善和加强，逐步形成一套系统的施工方法，从根本上杜绝隧道施工中塌方事故的发生。

一，造成塌方的原因

笔者主要从四个方面来分析造成塌方的主要原因，主要是地质因素；设计因素；施工因素；认识因素；

1，地质因素

隧道工程属地下工程，地质情况千变万化，施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造的影响巨大。公路隧道工程受多变的地质条件影响，如遇到地下水、岩溶、断层破碎带、高地应力、岩爆、瓦斯、偏压浅埋、膨胀土等条件，使施工难度大，安全性差；而且公路隧道开挖跨度大，单洞三车道隧道开挖跨度达16 m，形状扁平，且防水要求高，加之受勘查水平及其他很多相关因素的制约，这些无疑加大了公路隧道的施工难度和塌方事故产生。 此隧道中地层岩性为砂土状及碎块状强风化熔结凝灰岩层，厚度大、地层渗透系数大，属强过水通道，水量丰富。水渗入围岩使软化系数大的岩石强度降低，结构面的抗剪强度减小，导致塌方。洞室埋深浅，大部分处于埋深小于40m的浅埋地段。塌方处地表人工采土开挖范围较大，未采取防护措施。

2，设计因素

公路隧道工程设计方法当前主要有工程类比法、理论计算法及现场监控法等，这些方法又以工程类比法运用得最为广泛。在设计过程中若对围岩判断不准或情况不明，从而设计的支护类型与实际要求不相适应，也是导致施工中产生松弛坍塌等异常现象的原因，而且设计中的地质勘查周密详尽与否也是造成施工塌方事故产生的诱发甚至主导因素。

3.施工因素

施工是引起塌方的直接因素，对地质情况掌握不够，从而选择不合适的施工技术，（如不恰当的急于进洞、炸药用量过多、支护不及时不牢靠、围岩暴露时间过长、爆破方法选择的不恰当等），或选择了不合适的围岩情况的施工方法（如本应小断面开挖，结果采用了大断面开挖法，或应先拱后墙法，而采用了先墙后拱法等），并且又未采取其他补救措施，则会造成围岩塌方，甚至由于塌方处理不当也会造成再次塌方或引起更大的塌方。施工中的不规范施工也是导致塌方的重要因素之一。目前，中国公路隧道施工队伍的技术、管理及施工水平参差不齐，加之一些建设环节的操作不规范，有的施工企业及人员对新奥法原理缺乏深入学习、认识、研究和应用，导致不规范施工现象较为普遍。

4,认识因素

不可否认的是，“不塌方、不赚钱”的观念目前还在一定范围内存在。有些施工单位及施工人员甚至期盼着塌方，从而增加工程量或者设计变更以带来更大的施工利润。另一方面，“地质工作是设计人员的任务，而不是施工人员的事”这一传统观念致使减弱甚至忽略了施工过程中的地质勘测及预报工作，从而也加大了施工塌方事故产生的可能性。

二，预防塌方的措施

首先要认真做好勘察工作，必要的钻探及所需要的地质和水文地质资料的收集工作，应详尽做好。隧道位置选择应尽量避免不良地质区段，洞口位置选择要慎重，施工设计，支护设计要合理，要符合实际情况。

其次，施工前要仔细核对设计文件，并需作必要的补测和验证。预防可能发生塌方的区段，事先做好必要的准备，并在施工中采取相应的措施，如在不良地质段采用先排水、短开挖、弱爆破、强支护、快衬砌、各工序紧跟的措施，消除不利因素，尽快修好衬砌，避免塌方发生。

第三，塌方似乎是突然发生的，但实际上是有一定征兆的，在施工中还需要加强观察分析。例如顶部围岩裂缝旁出现岩粉，或洞内无故尘土飞扬、或不断掉小石头、或围岩裂缝逐渐张大等，说明塌方即将发生；支撑压坏或变形加大，说明围岩压力再加大，有塌方的可能性；围岩中突然出水或水压突然增加，要注意是否即将发生塌方；地下水冲走裂隙中的填充物，会使围岩松动下榻，当水由浊变清，说明裂隙中充填物已冲走很多，水量加大，则可能有塌方；洞顶滴水位置不定，来回移动，表明岩体在变形，当变形达到一定程度有可能塌方，即所谓“汉留淋漓，塌方先兆”。还有许多，在实践中总结得出的塌方征兆，应当在施工中注意观察。一般说来，塌方是可以预见的。 当发现支撑变形加大，或被压坏，则应及时加固，以防围岩进一步松动而造成塌方。观察到异常情况，应认真分析，交接班时要交代清楚，做好准备，及时处理。

结束语

隧道施工预防塌方非常关键，也关系到企业信誉、职工的生命和财产，必须高度引起重视，除按以上经验处理外，要多注意观察，发现问题及时处理好，山体内的围岩是千变万化的。地质复杂，必须选择有经验的施工队伍和技术管理人员，有条件尽量选用先进的施工技术。洞口处理好也是关键，“洞口如咽喉，只有洞口段安全可靠，使施工得以顺利进行，故在施工中要充分重视。”

[1] 陈豪雄，殷杰，主编.隧道工程.北京：中国铁道出版社.2003

[2] 关宝树编著.隧道工程施工要点集.北京：人民交通出版社.2003

[3] 朱汉华，尚岳全，符文熹，等著.公路隧道设计与施工新法.北京：人民交通出版社.2002

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.034