隧道坍塌冒顶事故的原因分析与施工预防措施

刘 臻

(贵州路桥集团第三工程有限公司)

1 工程概况

1.1 工程简介

百纳隧道的进口位于大方县百纳彝族乡龙峰村长兴组内，出口位于大于村偏坡组，隧道里程:左线ZK1708+275～ZK1709+782，长 1 507 m;右线 YK1708+235～YK1709+765，长1 530 m。为分离式隧道。

1.2 工程地质

隧道区属低中山峰丛岩溶沟谷(洼地)地貌区，山体主要由二叠系下统茅口组(P1m)和栖霞组(P1q)中厚层～厚层状中风化含燧石灰岩、灰岩夹硅质岩、粉砂岩构成。地面标高一般1 724.3～1 888.3 m，相对高差约 164.0 m。隧道区山峦起伏相连，局部地形陡峭，进口段山势较陡，自然坡度角在35°～40°，地形切割深度最大达到80 m，局部地段基岩出露;洞身段起伏较大，自然坡度在20°～30°，植被稀疏。出口段地形相对平缓，地表可见岩溶洼地，地表覆盖粘土夹碎石，呈半岩半土状，植被稀疏，地表水体发育。

2 隧道坍塌冒顶事故的原因分析

2.1 地质构造

隧道所处位置的地质构造对施工具有重要影响，在隧道规划施工当中，必须进行详细的地质勘测，了解隧道施工区域及周边地质构造，只有地质构造符合隧道工程的施工要求，方能进行隧道施工。但是地质构造本身就是一项非常复杂的学科，在地质勘测当中不可能将施工区域的地质构造全面掌握，这是因为地质构造在地表以下，在勘测过程中只能有一个大体的了解。如在百纳隧道坍塌冒顶事故当中，隧止区地层为单斜向地层，据物探测试反映:在K1708+590(YK1708+575)处出现纵波波速异常区，波速相对较低，物探推断为断层破碎带所致，该处工程力学性质稍差，裂隙和岩溶较发育，岩体的完整性和稳定性较差。

2.2 地层发育

地层发育是地质构造的一个基本条件，地层发育对于隧道施工也有重要的影响，因此施工之前在隧道走向、施工方案等都要考虑到地层发育的影响。在百纳随带施工当中，隧道区内地表水体不发育，地下水主要有第四系孔隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水等几种类型。隧址区局部岩溶较为发育，多形成岩溶洼地、溶洞、落水洞、地下暗河，地下水埋深较大。由于垂直节理裂隙较发育，该处岩溶洼地可能贯穿至隧道洞身，施工开挖时易产生突水、突泥等现象。

2.3 流水侵蚀破坏

在隧道施工当中不可表面的要受到流水作用的影响，冒顶处地表地形处于四周环山呈U字型的低洼处，无排水沟渠，该区域汇集的地表水只能往下渗透排出，冒顶位置覆盖层极厚，表层为耕植土、粘土围岩主要为中～微风化含燧石灰岩，设计上据物探推断为断层破碎带，裂隙及岩溶发育，岩石完整性差，围岩稳定性差，开挖易产生坍塌、断层破碎带具有异水性，地下水主要为岩溶裂隙水及脉状构造裂隙水，有一定水量，有可能产生瞬时涌水。

2.4 设计施工不当

在隧道方案论证和设计阶段，虽然必须进行地质勘测，但是现有的勘测条件有限，而地质构造本身就是非常复杂，受到技术条件、隧道经过区域客观地质条件等多方面因素的影响，在勘测的过程中一旦对区内地层、构造、隧道围岩状况认识不准确，影响到设计方案的科学性和合理性，将会对隧道施工留下巨大的安全隐患。此外，在施工当中如果没有严格按照施工方案进行，或者施工机械作业不达标，对岩层的破坏力超出了要求，或者在雨季或防护措施尚未建好的情况下组织施工，也会导致坍塌冒顶事故的发生。

3 隧道坍塌冒顶事故的预防措施

3.1 加强地质勘测

在选线、施工方案设计之前，施工单位必须组织地质勘测单位对规划范围内的地质情况进行详细的勘测，取得详细的、科学的地质勘测资料，在此基础上进行选线和施工方案设计。在地质勘测的过程中一方面可以通过其他工程资料了解该地的地质灾害情况、地质构造情况，要重点做好地表坡体拉裂隙和围岩变形的观测，尤其是要注意断层穿越和结构的稳定性等资料，在此基础上选择地质最稳定、灾害少的、最经济的线路。在方案设计上要考虑到不良地质条件可能对施工造成的影响，针对可能出现的状况在施工当中提出相应的对策，避免出现坍塌冒顶事故。这样可以在规划设计阶段，最大程度的减少不良地质对隧道施工道的影响。

可以随着隧道掘进的需要拍摄高清数码照片，以便于更加清晰的掌握前方的地质情况。另外，在施工过程中要根据实时掌握的围岩变化情况，及时调整和完善开挖和支护手段，在掘进的过程中速度应该控制在1.5～2.0 m/分，每循环开挖完成以后必须进行初期支护施工，根据具体的施工需要采用栅钢架、钢筋网、锚杆和喷射混凝土联合支护体系，同时根据岩层变化情况可以适度加强支护措施，保证支护参数和质量达到隧道施工设计规范要求。

3.2 做好施工区域的排水工作

做好施工区域内的排水工作是预防隧道坍塌冒顶事故的重要措施，在隧道施工当中排水工作主要可以分为两部分，也就是隧道外排水和隧道内的排水。在隧道外的排水当中，主要是在坡顶、坡面的排水工作，在施工之前施工单位要平整坡顶和坡面，避免在坡顶和坡面上出现积水现象，同时可以先修建排水渠、排水管道等等，一旦出现降水能够及时从坡顶和坡面上排出。隧道内的积水主要是通过隧道排水渠、水泵等设施设备排出，在施工当中应该配置足够的排水设备，在阴雨天施工中要适当的增加排水设备以便于能够及时排出隧道内的地下水。

3.3 不断优化设计和施工方案

在施工之前，施工单位必须详细了解施工图纸，并将图纸设计与施工现场的地质情况进行对比分析，领悟设计单位的设计意图，并将图纸转化为具体可以执行的施工方案。在施工中必须严格按照图纸组织施工，未经监理和施工技术人员批准，不得擅自改变开挖方法和支护形式，并指派专门的质量管理人员负责施工现场的监督管理工作，绝对违规操作的行为，避免因施工不当引发坍塌冒顶事故。

总之，在隧道施工当中必须做好坍塌冒顶的预防工作，这就需要从地质勘测开始做起，通过优化施工方案，做好支护体系设计等措施，构建起完善的预防体系，降低坍塌冒顶事故出现的几率。

:

［1］田志萌，黎学文.云南嵩待公路3号隧道坍塌冒顶原因及施工措施［J］.西部探矿工程，2003，(12).

［2］栗斌.冒天山隧道水平岩层稳定性分析及施工措施［J］.铁道建筑技术，2010，(3).