试论隧道施工中塌方的处理措施

周开礼

(贵州省遵义市交通勘察设计有限公司)

1 前言

在城市道路或公路隧道的施工过程中，当施工地段的地质条件比较差时，常常因为地勘勘察资料的不完善或设计深度不够，常会遇到侧壁滑动、洞顶围岩下塌等现象，甚至会发生冒顶等危险事故，在施工中出现的这些现象就称之为塌方。塌方的发生会严重威胁着施工人员的安全、造成施工工期的延误，同时对围岩的稳定也造成了极为不利的影响。故在施工过程中对塌方的治理应以预防为主，在塌方发生后应立即采取有效的措施，从而减少由于塌方造成的危害。

2 隧道塌方的原因

2.1 主观因素

(1)开挖隧道后，首层混凝土的喷射没能及时完成，导致围岩无法及时封闭，或没能及时实施格栅钢架、喷混凝土、锚杆、钢筋网等支护措施，导致围岩裸露时间过久，进一步导致围岩的风化，加剧了围岩的收敛变形，从而增大了围岩出现局部失稳的可能性，最终导致塌方的发生。

(2)由于锚杆安装方向没有适应节理或裂隙的走向，锚杆安装工艺不正确，砂浆或锚固剂充填不实，锚杆间距不合理等原因，造成锚杆的抗拔力达不到设计要求，悬吊能力降低，大大减弱了其对层状岩体的连接作用和对有节理、裂隙软弱岩体的加固能力。

(3)格栅钢架加工质量不合格，尤其在安装时，钢架支撑构件的连接不牢固、未安装底板、钢架周边与围岩没有贴紧，只有局部接触，使得钢架局部受力超强，这些原因造成格栅钢架受力后发生严重变形或下沉，甚至发生倾倒、扭曲等现象，从而起不到应有的加固预防作用。

(4)在施工过程中，遇到软弱围岩、不良地质地段，随着爆破震动次数增多、地下水侵蚀加剧，当围岩变形达到一定限度时，即使不应塌方地段，也会因岩体失稳而坍塌。

2.2 客观因素

工程地质本身就具有多样性的特征，有的地质构造能够满足围岩的稳定性要求，而有的地质构造则存在着严重的安全隐患。

(1)由于不合理的岩体构造组合，如当隧道通过褶皱、断层和节理裂隙发育地带，或通过两种物理力学性质不同的岩层交界处时，由于围岩本身不稳定或已切割成碎块而强度降低，很容易引起塌方。

(2)当隧道通过较大的断层带，或断层虽不大但有较宽断层破碎带处，或数条断层的交汇处时，由于断层附近的岩石一般比较破碎，且风化严重，断层又多夹有糜棱岩、断层泥、角砾岩等充填物，围岩整体性极差，因此也容易产生塌方。

(3)地下水是隧道施工过程中经常遇到的地质问题，也是影响围岩稳定的主要因素之一。

3 塌方的处理措施

3.1 对施工地段进行观察与测量

在隧道的施工过程中，应随时对现场围岩收敛变形程度及工程地质的变化进行测量和观察，对围岩的稳定情况及时预报，当围岩产生异常收敛，或出现其他塌方预兆时，应马上采取相应的措施进行衬砌或加强支护。察看并描述开挖工作面周围的裂缝情况和支护状况，这对围岩的稳定性判断较为有利。而在开挖支护施工完成后对围岩的位移测量，直接反应了隧道各项动态指标的变化，这些量测数据为围岩安全稳定的判定提供了有效的依据。通常采用五点量测法对围岩位移进行测量，五点为两侧边墙中部、两侧拱脚、拱顶，严格根据规范的要求确定测量的频率，并由专人进行操作，及时处理测量数据，保证其可靠、及时、准确，为隧道的安全施工，防治塌方提供依据。量测频率按每天位移速度和量测断面距开挖面距离确定，具体见表1。

表1 净空位移和拱顶下沉的量测频率表

3.2 塌方后方的加固处理

(1)增设挂网喷混凝土、锚杆、钢拱架进行加固，从而适应于变形明显的状况。

(2)也可以采用径向注浆加固措施，其范围为开挖轮廓线以外5 m，采用梅花形布置的注浆孔同时与开挖轮廓线相垂直，开孔的纵向间隔为1.5 m，环向间隔为1 m，选用普通水泥单液浆作为注浆材料。当局部渗漏水较为严重时可选用水玻璃-水泥双液浆，对变形不显著但存在渗水的情况比较适用。

3.3 塌方地段的处理

(1)当桩号初期衬砌区域产生裂缝时，应该采取相应的初期支护处理，通常选用Φ50 mm×5 mm规格的小导管来进行，采用梅花形将小导管排开，并且其相互之间的间距大约保持在100 cm×100 cm左右，布置完成后应及时对围岩进行注浆加固处理，以避免洞室周围的岩塑性区进一步延伸。经由大量的施工经验确定，这种措施的使用可以有效的降低围岩的变形，并且具有比较好的效果(见图1)。

图1 坍塌影响段上部处理

(2)采用打底梁的措施来作为支撑，以进一步进行加固处理。首先要在各个钢拱脚底部的每测都打入长度约为3.5 m、向下约为45°的两根用来注浆的导管锁脚来固定，然后再选用工字型钢作为临时的支架，用工字钢、槽钢作为底梁。完成这些钢支撑之后，还应设置水平横向支架或支撑，使它们构成一个环状结构，工字钢的纵向连接应选用Φ25钢筋，在环形设置时，应保持其间距在100 mm左右(见图2)。

图2 坍塌影响段下部处理

4 对于塌方处理措施的总体要求

发生塌方事故后，其造成的危害和影响较大，在事故的处理过程中应满足安全、彻底、快速的要求。首先要对塌方地段做好密切的监控工作，并且满足一定的监控频率，一般要求每班监控一次或者更多，等到变形基本稳定之后，每天监控一次即可满足要求，但应及时将监控结果向监管部门和工程设计部门上报，以及时进行分析。在塌方事故的处理过程中，当发生突发事件时，一定要迅速制定相应的处理方案，在施工的整个过程中，应保证施工人员具有足够的安全性，虽然在事故处理过程中时间比较紧迫，但也要注意避免施工人员疲劳作业，具体调节方式可以采用三班工作制，同时还要安排专门的安全人员对塌方周围的围岩稳定情况进行观察，一旦出现安全隐患时，应在最短时间内通知并撤离现场人员。

5 结束语

在隧道的施工过程中，对塌方的预防非常关键，这不仅关系到企业的信誉，而且对施工人员的生命财产安全的保证也至关重要，必须引起高度重视，除按以上经验进行处理外，还应注意观察，发现问题及时采取补救措施。对于塌方的处理措施应以预防为主，施工前选择合理的施工方法并对设计文件进行仔细核对，开挖过程中对围岩变化情况进行监测，从而保证隧道施工的安全进行。

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