谈隧道施工中塌方的预防与处治措施

李良全 柳志国

贵州宏信创达工程检测咨询有限公司

谈隧道施工中塌方的预防与处治措施

李良全 柳志国

贵州宏信创达工程检测咨询有限公司

在特殊的地形进行道路等工程建设时，不可避免的会进行隧道施工，隧道施工中可能出现的最严重问题就是塌方。隧道如果出现塌方，不仅会延误整个工程的工期，提高工程的建设成本，还有可能造成重大的人员伤亡事故。因此，预防隧道施工出现塌方是工程需要考虑的重点。本文首先简单介绍了隧道塌方造成的危害，其次指出了导致隧道塌方的主要原因，再次提出了预防隧道施工中塌方的措施，最后提出了隧道施工塌方的处治方法。

隧道施工；塌方事故；预防措施；处治方法

1 隧道施工塌带来的危害

由于地质条件等外部因素和人为因素的影响，隧道在施工过程中会出现顶端和侧端部分岩石和土层掉落的现象，这就是隧道塌方。隧道塌方没有不明确的时间，随机性非常大，如果在施工过程出现塌方，就会大大增加施工的经济成本，还会耽误工期，最严重的是，隧道塌方可能会造成严重的人员伤亡事故；在隧道投入使用后发生塌方，也会给隧道中的人们带来社会影响极坏，不利于维持社会的稳定。

图1 隧道施工塌方图

2 隧道施工塌方的主要原因

2.1 复杂的地质和水文条件

第一，如果隧道的施工位置正处于断裂带地层结构或是断层错动地段，机械在开挖的过程中就容易破坏岩层结构，引发塌方事故。第二，如果施工现场的地层结构比较松散，机械在开挖的时候也容易引发大规模的塌方。第三，如果隧道的施工位置处于沟谷等地层厚度薄的地区，在施工的时候，地层若无法吸收应力，也会引发塌方事故。第四，如果隧道周围有丰富的地下水，岩层的强度就比较弱，一遇到外力也会造成滑塌。

2.2 施工设计出现问题

隧道施工最常用的方法是工程类比法，这种方法在应用时是有缺陷的。比如：如果在隧道施工前没有对现场进行仔细勘查，或是对围岩的判断出现错误，设计方案中的支护类型可能就与实际的施工情况不相符，这就给工程埋下了巨大的塌方隐患。所以，在隧道施工前，一定要进行实地勘查，这为后期施工打好了安全基础。

2.3 施工方法出现问题

第一，在对隧道各项数据进行测量的时候没有严格按照标准来执行，一些数据出现错误，导致施工方案选择不当。第二，没有精确计算好开凿隧道所需要的炸药和爆破方位，如果炸药用量过多或者方位偏移，都会造成隧道塌方。第三，支护的方法不正确或支护的质量不合格。

3 预防隧道施工中塌方的方法

3.1 一般测量法

一般测量法指的是采集参考点的应力变化和位移情况，如果发现异常特征要及时上报修改，预测是否会发生塌方。测量的频率要根据每天的位移速度和断面离开挖的距离来确定。

3.2 观察法

在隧道施工过程中，要使用探孔技术分析隧道中的岩层结构和水文状况，在隧道掘进过程中要时时对地质结构进行检测，判断塌方发生的可能性。预防隧道塌方的关键步骤是对围岩结构进行检测，通过检测围岩的应力变化和支护结构的稳定性可以判断出围岩的节理裂隙的具体情况。判断地表结构是否出现下沉的有效方法是观察动壁松动的情况和混凝土掉落的状况。

3.3 微地震测量法

判断微小地震对工程造成的影响可以应用微地震检测技术，它的监测原理是声传播。微地震监测技术主要有三个环节，首先是指标数据的采集，然后是微震源成像，最后是反向演化分析。采集到的信号波形特征是分析隧道断层和周围岩层应力状态的主要依据，可以预测隧道的应力变化和塌方的程度。微地震监测技术主要具有如下三个优势：第一，监测的面积非常广。第二，它可以准确判断出隧道岩层断裂的具体位置。第三，监测技术是利用地震波来进行监测的，所以它所用的传感器可以放置安全的地方，监控系统可以长期正常运行。

3.4 声学测量法

声学侧量法是通过检测岩层的声波变化来对岩层应力变化进行分析，以此来预测是否会发生塌方。

4 隧道施工中塌方的处治策略

4.1 处理隧道塌方要首先加固没有塌的地段，防止塌方蔓延，扩大事故

如果塌方的隧道长度比较短、洞口高度低，就应该首先加固洞体两端的岩层，可以先采用锚喷联合支护技术加固岩层，在残渣清理完成后，撤掉临时支架。如果塌方的隧道洞口高度比较高，掉落的岩石和土层又比较多的时候，应该首先支护洞口，然后检测隧道内部塌方的规模和具体方位，再应用注浆加固技术对渣体进行封堵，等到岩层结构稳定之后按照从上到下的顺序清理渣体。如果在因施工现场的地质构造造成塌方出现冒顶的情况下，应该及时在陷穴口周围设置地表锚杆，并用钢架进行支撑。如果隧道口的塌方已经延伸到了地表层，这时最好采取暗洞明作的方式，以免塌方的范围进一步扩大。

4.2 在处理隧道塌方时，应该注意地下水的影响

要防止地下水侵蚀塌方地段，否则就会造成二次塌方。

(1)如果隧道周围的岩层出现了裂缝或者下沉的现象，应该采用不透水土壤夯实结构，并采取一定的措施以防地下水深入到塌方地段。

(2)塌方位置如果存在地下水活动，应该及时将地下水引流出去。

(3)如果塌方出现通顶的现象，要使塌方地段的回调高度比地表面高一些，要将回填口封堵起来，封堵的材料可以用不透水黏土，还要在周围开挖排水通道，并用防水布将陷穴口遮盖起来。4.3如果隧道塌方的规模比较小，只需要及时封堵住塌穴就可以；对于小型的塌方，可以清除危险的岩石，并进行加固和支护，同时在施工中进行围挡

如果塌方的规模较大，则需要首先回填干砌片石，然后再用钢架支撑周围的岩层；如果塌方规模特别大，则应该与上级部门一道设置应急处理方案。

图2 塌方支护加固图和拦石网图

5 结束语

在隧道工程中难免遇到塌方的问题，其塌方程度对整个工程所造成的损失可大可小，因此要引起足够的重视。本文通过对隧道施工的危害和方法的分析，探讨出一些可行的预防措施，对提升隧道施工有现实意义。

[1]申志军．运营隧道缺陷与病害整治技术[M].北京:人民交通出版社,2016．

[2]黄欣.断层破碎带隧道施工技术要点分析[J].佳木斯职业学院学报，2014(12):195～196．

[3]毕旭冰,吴孝清,刘胜春.公路隧道穿越断层破碎带仿真分析[J].交通科技,2014(1):5～7．

[4]李廷春,张乃杰,刘建章.断层破碎带影响下隧道的震害分析[J].山东科技大学学报(自然科学版),2014,33(1):68～74．

[5]杨新安,黄宏伟.隧道病害与防治[M].上海:同济大学出版社,2003．

[6]陈晓东.隧洞工程施工塌方预防及处理[J].人民珠江,2004(2):37～39.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.115