試論隧道施工中塌方的處理措施

周開禮

(貴州省遵義市交通勘察設計有限公司)

1 前言

在城市道路或公路隧道的施工過程中，當施工地段的地質條件比較差時，常常因為地勘勘察資料的不完善或設計深度不夠，常會遇到側壁滑動、洞頂圍巖下塌等現象，甚至會發生冒頂等危險事故，在施工中出現的這些現象就稱之為塌方。塌方的發生會嚴重威脅著施工人員的安全、造成施工工期的延誤，同時對圍巖的穩定也造成了極為不利的影響。故在施工過程中對塌方的治理應以預防為主，在塌方發生后應立即采取有效的措施，從而減少由于塌方造成的危害。

2 隧道塌方的原因

2.1 主觀因素

(1)開挖隧道后，首層混凝土的噴射沒能及時完成，導致圍巖無法及時封閉，或沒能及時實施格柵鋼架、噴混凝土、錨桿、鋼筋網等支護措施，導致圍巖裸露時間過久，進一步導致圍巖的風化，加劇了圍巖的收斂變形，從而增大了圍巖出現局部失穩的可能性，最終導致塌方的發生。

(2)由于錨桿安裝方向沒有適應節理或裂隙的走向，錨桿安裝工藝不正確，砂漿或錨固劑充填不實，錨桿間距不合理等原因，造成錨桿的抗拔力達不到設計要求，懸吊能力降低，大大減弱了其對層狀巖體的連接作用和對有節理、裂隙軟弱巖體的加固能力。

(3)格柵鋼架加工質量不合格，尤其在安裝時，鋼架支撐構件的連接不牢固、未安裝底板、鋼架周邊與圍巖沒有貼緊，只有局部接觸，使得鋼架局部受力超強，這些原因造成格柵鋼架受力后發生嚴重變形或下沉，甚至發生傾倒、扭曲等現象，從而起不到應有的加固預防作用。

(4)在施工過程中，遇到軟弱圍巖、不良地質地段，隨著爆破震動次數增多、地下水侵蝕加劇，當圍巖變形達到一定限度時，即使不應塌方地段，也會因巖體失穩而坍塌。

2.2 客觀因素

工程地質本身就具有多樣性的特征，有的地質構造能夠滿足圍巖的穩定性要求，而有的地質構造則存在著嚴重的安全隱患。

(1)由于不合理的巖體構造組合，如當隧道通過褶皺、斷層和節理裂隙發育地帶，或通過兩種物理力學性質不同的巖層交界處時，由于圍巖本身不穩定或已切割成碎塊而強度降低，很容易引起塌方。

(2)當隧道通過較大的斷層帶，或斷層雖不大但有較寬斷層破碎帶處，或數條斷層的交匯處時，由于斷層附近的巖石一般比較破碎，且風化嚴重，斷層又多夾有糜棱巖、斷層泥、角礫巖等充填物，圍巖整體性極差，因此也容易產生塌方。

(3)地下水是隧道施工過程中經常遇到的地質問題，也是影響圍巖穩定的主要因素之一。

3 塌方的處理措施

3.1 對施工地段進行觀察與測量

在隧道的施工過程中，應隨時對現場圍巖收斂變形程度及工程地質的變化進行測量和觀察，對圍巖的穩定情況及時預報，當圍巖產生異常收斂，或出現其他塌方預兆時，應馬上采取相應的措施進行襯砌或加強支護。察看并描述開挖工作面周圍的裂縫情況和支護狀況，這對圍巖的穩定性判斷較為有利。而在開挖支護施工完成后對圍巖的位移測量，直接反應了隧道各項動態指標的變化，這些量測數據為圍巖安全穩定的判定提供了有效的依據。通常采用五點量測法對圍巖位移進行測量，五點為兩側邊墻中部、兩側拱腳、拱頂，嚴格根據規范的要求確定測量的頻率，并由專人進行操作，及時處理測量數據，保證其可靠、及時、準確，為隧道的安全施工，防治塌方提供依據。量測頻率按每天位移速度和量測斷面距開挖面距離確定，具體見表1。

表1 凈空位移和拱頂下沉的量測頻率表

3.2 塌方后方的加固處理

(1)增設掛網噴混凝土、錨桿、鋼拱架進行加固，從而適應于變形明顯的狀況。

(2)也可以采用徑向注漿加固措施，其范圍為開挖輪廓線以外5 m，采用梅花形布置的注漿孔同時與開挖輪廓線相垂直，開孔的縱向間隔為1.5 m，環向間隔為1 m，選用普通水泥單液漿作為注漿材料。當局部滲漏水較為嚴重時可選用水玻璃-水泥雙液漿，對變形不顯著但存在滲水的情況比較適用。

3.3 塌方地段的處理

(1)當樁號初期襯砌區域產生裂縫時，應該采取相應的初期支護處理，通常選用Φ50 mm×5 mm規格的小導管來進行，采用梅花形將小導管排開，并且其相互之間的間距大約保持在100 cm×100 cm左右，布置完成后應及時對圍巖進行注漿加固處理，以避免洞室周圍的巖塑性區進一步延伸。經由大量的施工經驗確定，這種措施的使用可以有效的降低圍巖的變形，并且具有比較好的效果(見圖1)。

圖1 坍塌影響段上部處理

(2)采用打底梁的措施來作為支撐，以進一步進行加固處理。首先要在各個鋼拱腳底部的每測都打入長度約為3.5 m、向下約為45°的兩根用來注漿的導管鎖腳來固定，然后再選用工字型鋼作為臨時的支架，用工字鋼、槽鋼作為底梁。完成這些鋼支撐之后，還應設置水平橫向支架或支撐，使它們構成一個環狀結構，工字鋼的縱向連接應選用Φ25鋼筋，在環形設置時，應保持其間距在100 mm左右(見圖2)。

圖2 坍塌影響段下部處理

4 對于塌方處理措施的總體要求

發生塌方事故后，其造成的危害和影響較大，在事故的處理過程中應滿足安全、徹底、快速的要求。首先要對塌方地段做好密切的監控工作，并且滿足一定的監控頻率，一般要求每班監控一次或者更多，等到變形基本穩定之后，每天監控一次即可滿足要求，但應及時將監控結果向監管部門和工程設計部門上報，以及時進行分析。在塌方事故的處理過程中，當發生突發事件時，一定要迅速制定相應的處理方案，在施工的整個過程中，應保證施工人員具有足夠的安全性，雖然在事故處理過程中時間比較緊迫，但也要注意避免施工人員疲勞作業，具體調節方式可以采用三班工作制，同時還要安排專門的安全人員對塌方周圍的圍巖穩定情況進行觀察，一旦出現安全隱患時，應在最短時間內通知并撤離現場人員。

5 結束語

在隧道的施工過程中，對塌方的預防非常關鍵，這不僅關系到企業的信譽，而且對施工人員的生命財產安全的保證也至關重要，必須引起高度重視，除按以上經驗進行處理外，還應注意觀察，發現問題及時采取補救措施。對于塌方的處理措施應以預防為主，施工前選擇合理的施工方法并對設計文件進行仔細核對，開挖過程中對圍巖變化情況進行監測，從而保證隧道施工的安全進行。

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