浅谈高速公路隧道施工塌方及控制

林文新

（福建省交通建设工程监理咨询公司　福州　350000）

浅谈高速公路隧道施工塌方及控制

林文新

（福建省交通建设工程监理咨询公司福州350000）

随着我国社会经济的高速发展，交通运输在国民经济发展中的作用将会越来越突出，高速公路作为交通运输中重要的枢纽，高速公路的安全施工问题是关乎经济发展大计和人民日常出行的重大民生问题。随着我国高速公路隧道技术的不断进步和经济纵横发展的需求，出现了越来越多的大隧道工程，由于隧道所经地区地质条件复杂，施工管理不到位等等原因，导致公路隧道塌方的情况屡屡发生，给国家和人们带来了重大经济损失，本文将结合笔者多年的公路隧道施工经验，探讨造成高速公路隧道施工的成因及控制处理的措施。

高速公路；隧道施工；塌方事故；控制

自改革开放以来，公路隧道平均每年新建350km，28座水下公路隧道已建成通车，目前公路隧道已由重丘走向深山、由陆地走向水下、由山区走向城市。面对地震、火灾和暴雨等灾害日益频发，面对高地应力、活动断裂、高寒、高海拔和富水等复杂地质条件，面对保护环境和节约能源等日益增强的建设理念，面对我国跨江海、穿高原等重要战略通道建设的实际需要，公路隧道建设尚存在很多亟待解决的问题[1]。

1　国内高速公路隧道施工的发展情况

1.1我国公路隧道发展历程简介

①我国最早的交通隧道是陕西古褒斜道上的石门隧道，始建于公元66年。②建国60～70年代，我国开始在干线公路修建百米以上的隧道，但标准不高。④80年代后期，我国才真正开始兴建高速公路和高速公路隧道。⑤90年代开通的成渝高速公路的中梁山隧道，把我国公路隧道单洞长度提高到3000m以上，并在处理通风、塌方、瓦斯、地下水和营运管理与交通监控技术等方面取得了突破性进展。⑤云南楚大高速公路的九顶山隧道（长3204m）开创了我国山岭长大隧道的建设史；上海穿越黄浦江江底隧道（长度超过3000m）标志着我国水下沉埋隧道修建技术达到了新的水平；辽宁沈大高速公路韩家岭隧道（亚洲最宽的四车道公路隧道）[2]。⑥进入21世纪，我国公路网交通逐渐向崇山峻岭穿越，向离岸深水延伸。

1.2国内公路隧道建设技术和产业发展状况

（1）基础理论方面。“新奥法”原理的引入和推广，公路隧道技术人员逐渐注意到隧道围岩为“三位一体”（产生荷载、承载结构和建筑材料）的特性，控制爆破、锚喷支护和现场监测等手段成功应用，浅埋暗挖法正在探索实践当中。

（2）研究手段方面。借助计算机对隧道工程进行全过程数值模拟的研究方法逐渐得到了广泛应用，总体上，工程类比法、经典解析法、数值模拟法和实验法构成了隧道工程的研究方法体系，特别是后两者已成为解决重大技术难题的主要有效手段。

（3）勘测设计技术方面。地质勘察手段方面，如现代物探工具和高速地质钻机的使用；初测地质勘查和施工阶段地质超前预报工作中普遍采取了地震波反射法、声波反射法、红外线探水法和地质雷达等；在设计理念方面，环保意识有所加强；计算机技术的采用为设计提供了量化依据；计算机辅助设计（CAD）手段的普及，使绘图工作的状况大为改观。

（4）结构形势方面。出现了连拱式和小净距式的隧道结构型式，此外，分岔式隧道结构型式、桥隧混合结构型式、地下立交结构型式的工程实践也日益增多。

2　造成我国高速公路隧道施工出现塌方事故的原因——以天竺寺隧道ZK22+841～ZK22+889处塌为例

天竺寺隧道是泉州市环城高速公路的一座连拱浅埋短隧道。隧道进洞口（南安端）桩号K22+690，出洞口（石井端）桩号K22+ 926，长236m，最大埋深约55m，隧道净空（宽×高）14.5m×5.0m。洞内采用电灯照明，自然通风。2012年8月21日下午17：10，K22+ 841～K22+889段左主洞坍塌，冒顶。

2.1地质方面的原因

（1）该段位于隧道出口段，岩体为黄色坡积土和砂土状全风化凝灰岩，自稳性极差，埋深4～26m，浅埋，向出口和左侧呈斜坡状，严重偏压。前期连续两个台风，导致大量降水，洞身四周土体中渗入大量水，土状全风化凝灰岩（俗称“高岭土”）遇水膨胀，自稳性急剧下降，拱架基础局部因渗水变得软弱，大量渗水增加负重，严重偏压，导致崩塌。

（2）施工期间多降雨，地下水丰富，通过裂缝进入岩体，造成顶板受水量加大，泥夹层交互，结构松散，长期受地下水软化、冲蚀，使得岩层之间出现相对滑动，使得隧道结构出现受力不均，加之隧道施工跨度大，在重度施工作用下，围岩失去平衡出现坍塌事故。

2.2施工组织方面的原因

①施工单位不能及时根据地质条件变化适时调整支护参数和施工方案。②施工缺乏有效管理和指挥，应变能力和防危意识差。施工期间连续两个台风，导致大量降水，围岩裂隙含水量增加，重量加大，出现变形和滑动趋势，造成支护结构下沉；施工时方法不当，开挖尺度过大，过分扰动围岩，拱脚处基岩承载力较低，而初期支护没有及时跟进，在进行上边墙施工开挖时，扰动围岩和拱圈，使支护拱圈的下沉量更加严重，日积月累，最后造成塌方。

2.3施工质量方面等其它原因

据施工现场检查时发现有的材质老化严重，没有及时维护更换且加固不够，例如：锁脚锚杆数量不足，施打深度不够；初期支护背后回填不密实；支护拱圈的厚度与设计厚度有出入；变更设计后导管注浆不密实，连接部位焊接或栓接不牢固等等。

3　针对我国高速公路隧道施工出现塌方事故的控制及处理措施——以天竺寺隧道ZK22+841～ ZK22+889处塌为例

因为塌方的情况各有差异，笔者在此归纳总结三种塌方的处理方案及塌方处理过程和结论：

3.1塌方处理的施工要求

①地表注浆从低处向高处进行，洞顶注浆完成后方可进行暗洞施工；②做好监控量测，监控信息及时反馈，以便指导设计和施工，确保施工人员安全；④项目部由领导带班、技术人员和安全员轮流值班，遇到突发事件，立即采取应急处理措施；⑤在施工过程中，应以安全为重，为了防止作业人员疲劳，宜采用4班以上工作制，禁止无关人员进入洞内，安全员应随时注意观察围岩变化。若有突变，所有人员必须立即撤离；⑤开工前做好施工技术交底，施工安全交底；⑥编制隧道塌方段施工安全应急预案；⑦如现场实际情况发生变化，相应施工方案可以做局部调整。

3.2塌方的处理过程

（1）应急处理。对凹槽四周施做截水沟防止降水进入塌方体，采用彩条布覆盖凹槽。封闭进出口，安排专人值班。

（2）塌方过渡段的处理。①对凹槽部位边仰坡喷锚支护，对塌方体进行地表注浆，塌方体掌子面双层双向小导管，开挖先进行侧壁导坑施工，即对进出口掌子面坍塌坡脚堆叠沙袋，形成工作平台，其他部位表面喷20cm厚C20混凝土封闭；后采用多台阶法开挖主洞（挖掘尺寸不超过60cm），进行初期支护（按照设计LS5c样式进行施工），下台阶开挖后施做仰拱（仰拱紧跟主洞掌子面，开挖控制在3～5m，使拱架尽早闭合成环）、二衬（按照原设计要求施工，二衬应紧跟初支护施工）。②地表注浆。对山体坍塌凹槽进行适度夯实，边仰坡进行喷锚支护：坍塌凹槽部位采用φ70小导管支护注浆，间距1.5m×1.5m布孔，洞顶注浆范围为初期支护拱外5m范围，拱内钢拱架拱脚以上范围。地表注浆施工应控制好角度，保证注浆质量，以达到固结松散塌体的目的（注浆控制要点：a.注浆孔位置可根据实际地形进行调整。b.采用φ80mm地质钻机成孔，钻进过程中控制垂直度，成孔后及时安装φ70PVC进行注浆作业。c.单孔注浆可采用间断注浆，即若浆液从其他山体裂隙中流出可暂停注浆，待围岩内浆液基本初凝时补充注浆，防止浆液溢流。d.浆液配比采用1：1水泥浆，压力控制在0.5～1MPa，终压控制在1.5MPa。e.注浆人员配备专用防护面罩。f.注浆前工程试验人员应做好注浆试验）。

（3）监控测量。加强对塌方体的与隧道地表的监控量测，对洞周塌方范围与地表进行定时、定位的观测，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，修正和完善处理方案。根据不间断的监测的结果发现对塌方采取以上处理措施是可行有效的[4]。

4　结束语

综上所述，截止2013年底，全国公路隧道为7433处、537.42万m，其中，特长隧道267处、114.15万m，长隧道1221处、206.53万m。秦岭终南山隧道、上海崇明隧桥、厦门翔安海底隧道等重大工程相继建成，目前我国公路隧道建设规模主要表现为众多超特长隧道和超大跨扁平隧道的建设，隧道的施工技术水平已接近国际先进水平，部分已达到国际领先水平。但是我们依然要正视自己的不足，加强高速公路隧道施工过程中的安全管理，做好预防措施，减少塌方事故给国家和人们带来的损失。

[1]合华，杨林德，桥正本.深基坑工程动态施工反演分析与变形预报[J].岩土工程学报，2010（4）：133～135.

[2]王运金.九岭山隧道塌方治理及塌方治理效果检测[J].现代隧道技术，2013（2）：234～235.

[3]邱礼球，王彦虎.高速公路隧道通过煤矿采空区施工技术[J].隧道建设，2009（5）：616～619.

[4]姜杰，常明.灵石隧道之石膏矿采空区设计研究[J].山西交通科技，2009（4）：137～138.

U458.3

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1673-0038（2015）19-0232-02

2015-4-22