公路隧道施工塌方的预防及处理措施

高丽芳

摘要：公路隧道施工中发生塌方事故的风险较大,隧道塌方不仅影响工程施工进度和安全生产,更直接影响到隧道的施工费用,如何减少隧道塌方,是设计和施工人员共同关心的问题，文章结合施工经验论述了隧道塌方的原因和预防措施。

关键词：公路隧道塌方预防措施

在地质不良的地段修筑隧道，常会遇到洞顶围岩下塌、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。塌方威胁人生安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生，发生塌方后需及时有效处理，减少塌方带来的危害。

1、塌方产生原因

1.1 设计因素

公路隧道工程设计方法主要有工程类比法、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情况不相适应，也是导致施工中产生坍塌等异常现象的原因，且设计中的地质勘查资料详细与否也是造成施工塌方事故产生主导因素之一。

1.2 地形及地质因素

隧道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因素及地质构造的影响巨大。公路隧道受多变的地质条件影响，如遇到地下水、断层破碎带、岩爆、瓦斯、偏压、浅埋等条件，使施工难度大，安全性差；且公路隧道开挖跨度大，单洞三车道隧道开挖跨度达15m，形状扁平，无疑加大了公路隧道的施工难度和塌方事故的产生。

1.3 施工因素

有些施工单位及施工人员为了能赚取更多的利润，甚至期盼着隧道塌方，从而增加工程数量或者设计变更以带来更大的施工利润。另一方面，有些施工单位抱着“地质工作是设计人员的任务,而不是施工人员的事”的观念致使减少甚至忽略了施工过程中的地质勘查及超前预报工作，从而加大了隧道施工塌方事故产生的可能性。

2、塌方的处理方法

塌方事故发生后，要及时对塌方体进行封闭处理，对塌方体表面喷一层25cm厚的C25早强喷射混凝土并挂网将塌方体封闭，然后进行超前小导管注浆预支护加固、稳定围岩。

2.1 初期支护变形及侵限段的加固处理

塌方会导致相邻段初期支护拱部下沉变形较大，会出现裂缝、拱顶侵限等问题。为了防止塌方范围继续扩大，对初期支护出现裂缝、侵限地段采取了如下加固措施:

(1)对初期支护变形地段的加固支护。施工后及时注浆以加固围岩，防止洞室周围围岩在围岩裂隙水的作用下进一步扩张。

(2)对侵限的钢拱必须及时进行更换处理，更换采取间隔换拱。拱架在更换前，要对更换部位施工径向注浆小导管，稳定拱架背后岩体，并在拆除拱架的接头处打锁脚导管，注浆固结后对侵入二衬范围的喷射砼、拱架进行拆除。

2.2 塌方处理总体方案

在处理、加固好未塌方段后，在做好隧道地表排水和保证安全的前提条件下，按照下列方案和工艺进行塌方体处理。

2.2.1 加强对塌方体的监控量测

对隧道塌方范围进行定时、定位观测，随时掌握塌方体动向，并将现场数据进行回归分析，以便对围岩稳定进行分析，修正和完善应急方案。

2.2.2 洞内塌方影响段处理

(1)对塌方体表面喷一层25cm厚的C25早强喷射混凝土并挂网将塌方体封闭，保持塌方体稳定。应在塌方体下部打入Φ50mm×5mm成梅花形布置的小导管，对所布置的小导管内进行注浆处理，且在裂隙水流向处预留导管，以利于塌方体内排水问题。

(2)在塌方影响段内采用Φ89 mm×6mm 超前注浆钢管,环向间距分别为50cm，扇形布置,外插角为30°,长度以伸入前方稳定岩体2m以上为宜。

(3)待塌方体注浆强度及超前支护强度达到设计要求后，方可对塌方段进行开挖。

(4)初期支护采用Φ50 mm×5mm小导管(长为5 m,外插角为60°)，小导管纵、环向间距分别为1m、0.3m和挂网喷C25砼(厚30cm)，工字钢支撑(间距为50cm)。

(5)二次衬砌比原设计加强加厚处理，厚度按60cm（原设计为50cm），混凝土标号采用C30钢筋混凝土，钢筋直径采用Φ22mm,间距为10cm。

(6)注浆:为了保证水泥静浆在土体中一定范围内扩散，注浆材料采用C30细粒水泥浆和环氧树脂混合料，注浆压力为3.0MPa。施工时注浆量根据现场试验进行确定。

(7)初期支护完成后,仰拱、填充紧跟施作,尽快形成隧道断面封闭成环，并要求二衬紧跟，使塌方体变形小并保证塌方体稳定。

2.2.3 洞頂地表处理

(1)修筑洞顶塌陷坑周边的截排水沟,以阻止地表水继续向塌方区汇集。

(2)在山体周边表面裂缝填灌C20水泥浆(上边大裂缝可用黏土填筑,表面再用水泥砂浆隔水),回填地表凹陷处并进行夯实,在其上喷一层厚20 cm的C20早强混凝土将塌方体封闭,保持地表塌方体的稳定。

2.2.4 塌方处理的监控量测要求

先期监控频率每班监控1次,待变形基本控制住后可改为每天1次,及时向设计代表和总监办汇报监控结果，根据量测结果排后序工序施工。

3、塌方的预防

3.1 设计过程中塌方的预防

隧道是典型的地质工程，大量的理论研究和实践表明，地质条件是制约隧道工程施工安全、质量、投资的关键因素，塌方的产生与地质条件的好坏有着密不可分的关系，所以在设计阶段，进行详尽合理的地质勘察是非常有必要的，这能使设计时能采取最优的选线及合理的设计参数，在施工时能引起施工单位的重视，对通过不良地质洞段，有很好的思想、技术方案和物资准备，及时采取有效的支护，预防塌方的产生。

3.2 施工过程中塌方的预防

因设计阶段的地质勘察只能从宏观上分析整个隧道的基本地质情况，对可能出现的大断层、富水段和高应力段无法进行勘察，造成局部地质资料不足，因此为确保隧道施工安全，加快隧道施工进度，在施工中必须采用超前地质预报技术。对可能出现的局部地段围岩破碎引起的失稳、塌方和可能遇到的断层、涌水等都能及时预测。在提前获得可能的不良地质的情况下，施工单位必须采取合理的开挖和支护方法，预防塌方的发生。

4、结语

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，在施工中要多注意观察围岩情况，及时对量测数据进行分析，并在隧道施工中切实做好各种预防塌方的措施，防止塌方的发生。