隧道坍塌冒頂事故的原因分析與施工預防措施

劉 臻

(貴州路橋集團第三工程有限公司)

1 工程概況

1.1 工程簡介

百納隧道的進口位于大方縣百納彝族鄉龍峰村長興組內，出口位于大于村偏坡組，隧道里程:左線ZK1708+275～ZK1709+782，長 1 507 m;右線 YK1708+235～YK1709+765，長1 530 m。為分離式隧道。

1.2 工程地質

隧道區屬低中山峰叢巖溶溝谷(洼地)地貌區，山體主要由二疊系下統茅口組(P1m)和棲霞組(P1q)中厚層～厚層狀中風化含燧石灰巖、灰巖夾硅質巖、粉砂巖構成。地面標高一般1 724.3～1 888.3 m，相對高差約 164.0 m。隧道區山巒起伏相連，局部地形陡峭，進口段山勢較陡，自然坡度角在35°～40°，地形切割深度最大達到80 m，局部地段基巖出露;洞身段起伏較大，自然坡度在20°～30°，植被稀疏。出口段地形相對平緩，地表可見巖溶洼地，地表覆蓋粘土夾碎石，呈半巖半土狀，植被稀疏，地表水體發育。

2 隧道坍塌冒頂事故的原因分析

2.1 地質構造

隧道所處位置的地質構造對施工具有重要影響，在隧道規劃施工當中，必須進行詳細的地質勘測，了解隧道施工區域及周邊地質構造，只有地質構造符合隧道工程的施工要求，方能進行隧道施工。但是地質構造本身就是一項非常復雜的學科，在地質勘測當中不可能將施工區域的地質構造全面掌握，這是因為地質構造在地表以下，在勘測過程中只能有一個大體的了解。如在百納隧道坍塌冒頂事故當中，隧止區地層為單斜向地層，據物探測試反映:在K1708+590(YK1708+575)處出現縱波波速異常區，波速相對較低，物探推斷為斷層破碎帶所致，該處工程力學性質稍差，裂隙和巖溶較發育，巖體的完整性和穩定性較差。

2.2 地層發育

地層發育是地質構造的一個基本條件，地層發育對于隧道施工也有重要的影響，因此施工之前在隧道走向、施工方案等都要考慮到地層發育的影響。在百納隨帶施工當中，隧道區內地表水體不發育，地下水主要有第四系孔隙潛水、基巖裂隙水、巖溶水等幾種類型。隧址區局部巖溶較為發育，多形成巖溶洼地、溶洞、落水洞、地下暗河，地下水埋深較大。由于垂直節理裂隙較發育，該處巖溶洼地可能貫穿至隧道洞身，施工開挖時易產生突水、突泥等現象。

2.3 流水侵蝕破壞

在隧道施工當中不可表面的要受到流水作用的影響，冒頂處地表地形處于四周環山呈U字型的低洼處，無排水溝渠，該區域匯集的地表水只能往下滲透排出，冒頂位置覆蓋層極厚，表層為耕植土、粘土圍巖主要為中～微風化含燧石灰巖，設計上據物探推斷為斷層破碎帶，裂隙及巖溶發育，巖石完整性差，圍巖穩定性差，開挖易產生坍塌、斷層破碎帶具有異水性，地下水主要為巖溶裂隙水及脈狀構造裂隙水，有一定水量，有可能產生瞬時涌水。

2.4 設計施工不當

在隧道方案論證和設計階段，雖然必須進行地質勘測，但是現有的勘測條件有限，而地質構造本身就是非常復雜，受到技術條件、隧道經過區域客觀地質條件等多方面因素的影響，在勘測的過程中一旦對區內地層、構造、隧道圍巖狀況認識不準確，影響到設計方案的科學性和合理性，將會對隧道施工留下巨大的安全隱患。此外，在施工當中如果沒有嚴格按照施工方案進行，或者施工機械作業不達標，對巖層的破壞力超出了要求，或者在雨季或防護措施尚未建好的情況下組織施工，也會導致坍塌冒頂事故的發生。

3 隧道坍塌冒頂事故的預防措施

3.1 加強地質勘測

在選線、施工方案設計之前，施工單位必須組織地質勘測單位對規劃范圍內的地質情況進行詳細的勘測，取得詳細的、科學的地質勘測資料，在此基礎上進行選線和施工方案設計。在地質勘測的過程中一方面可以通過其他工程資料了解該地的地質災害情況、地質構造情況，要重點做好地表坡體拉裂隙和圍巖變形的觀測，尤其是要注意斷層穿越和結構的穩定性等資料，在此基礎上選擇地質最穩定、災害少的、最經濟的線路。在方案設計上要考慮到不良地質條件可能對施工造成的影響，針對可能出現的狀況在施工當中提出相應的對策，避免出現坍塌冒頂事故。這樣可以在規劃設計階段，最大程度的減少不良地質對隧道施工道的影響。

可以隨著隧道掘進的需要拍攝高清數碼照片，以便于更加清晰的掌握前方的地質情況。另外，在施工過程中要根據實時掌握的圍巖變化情況，及時調整和完善開挖和支護手段，在掘進的過程中速度應該控制在1.5～2.0 m/分，每循環開挖完成以后必須進行初期支護施工，根據具體的施工需要采用柵鋼架、鋼筋網、錨桿和噴射混凝土聯合支護體系，同時根據巖層變化情況可以適度加強支護措施，保證支護參數和質量達到隧道施工設計規范要求。

3.2 做好施工區域的排水工作

做好施工區域內的排水工作是預防隧道坍塌冒頂事故的重要措施，在隧道施工當中排水工作主要可以分為兩部分，也就是隧道外排水和隧道內的排水。在隧道外的排水當中，主要是在坡頂、坡面的排水工作，在施工之前施工單位要平整坡頂和坡面，避免在坡頂和坡面上出現積水現象，同時可以先修建排水渠、排水管道等等，一旦出現降水能夠及時從坡頂和坡面上排出。隧道內的積水主要是通過隧道排水渠、水泵等設施設備排出，在施工當中應該配置足夠的排水設備，在陰雨天施工中要適當的增加排水設備以便于能夠及時排出隧道內的地下水。

3.3 不斷優化設計和施工方案

在施工之前，施工單位必須詳細了解施工圖紙，并將圖紙設計與施工現場的地質情況進行對比分析，領悟設計單位的設計意圖，并將圖紙轉化為具體可以執行的施工方案。在施工中必須嚴格按照圖紙組織施工，未經監理和施工技術人員批準，不得擅自改變開挖方法和支護形式，并指派專門的質量管理人員負責施工現場的監督管理工作，絕對違規操作的行為，避免因施工不當引發坍塌冒頂事故。

總之，在隧道施工當中必須做好坍塌冒頂的預防工作，這就需要從地質勘測開始做起，通過優化施工方案，做好支護體系設計等措施，構建起完善的預防體系，降低坍塌冒頂事故出現的幾率。

:

［1］田志萌，黎學文.云南嵩待公路3號隧道坍塌冒頂原因及施工措施［J］.西部探礦工程，2003，(12).

［2］栗斌.冒天山隧道水平巖層穩定性分析及施工措施［J］.鐵道建筑技術，2010，(3).