談隧道施工中塌方的預(yù)防與處治措施

李良全 柳志國

貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測咨詢有限公司

談隧道施工中塌方的預(yù)防與處治措施

李良全 柳志國

貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測咨詢有限公司

在特殊的地形進(jìn)行道路等工程建設(shè)時(shí)，不可避免的會進(jìn)行隧道施工，隧道施工中可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重問題就是塌方。隧道如果出現(xiàn)塌方，不僅會延誤整個(gè)工程的工期，提高工程的建設(shè)成本，還有可能造成重大的人員傷亡事故。因此，預(yù)防隧道施工出現(xiàn)塌方是工程需要考慮的重點(diǎn)。本文首先簡單介紹了隧道塌方造成的危害，其次指出了導(dǎo)致隧道塌方的主要原因，再次提出了預(yù)防隧道施工中塌方的措施，最后提出了隧道施工塌方的處治方法。

隧道施工；塌方事故；預(yù)防措施；處治方法

1 隧道施工塌帶來的危害

由于地質(zhì)條件等外部因素和人為因素的影響，隧道在施工過程中會出現(xiàn)頂端和側(cè)端部分巖石和土層掉落的現(xiàn)象，這就是隧道塌方。隧道塌方?jīng)]有不明確的時(shí)間，隨機(jī)性非常大，如果在施工過程出現(xiàn)塌方，就會大大增加施工的經(jīng)濟(jì)成本，還會耽誤工期，最嚴(yán)重的是，隧道塌方可能會造成嚴(yán)重的人員傷亡事故；在隧道投入使用后發(fā)生塌方，也會給隧道中的人們帶來社會影響極壞，不利于維持社會的穩(wěn)定。

圖1 隧道施工塌方圖

2 隧道施工塌方的主要原因

2.1 復(fù)雜的地質(zhì)和水文條件

第一，如果隧道的施工位置正處于斷裂帶地層結(jié)構(gòu)或是斷層錯(cuò)動地段，機(jī)械在開挖的過程中就容易破壞巖層結(jié)構(gòu)，引發(fā)塌方事故。第二，如果施工現(xiàn)場的地層結(jié)構(gòu)比較松散，機(jī)械在開挖的時(shí)候也容易引發(fā)大規(guī)模的塌方。第三，如果隧道的施工位置處于溝谷等地層厚度薄的地區(qū)，在施工的時(shí)候，地層若無法吸收應(yīng)力，也會引發(fā)塌方事故。第四，如果隧道周圍有豐富的地下水，巖層的強(qiáng)度就比較弱，一遇到外力也會造成滑塌。

2.2 施工設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題

隧道施工最常用的方法是工程類比法，這種方法在應(yīng)用時(shí)是有缺陷的。比如：如果在隧道施工前沒有對現(xiàn)場進(jìn)行仔細(xì)勘查，或是對圍巖的判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)方案中的支護(hù)類型可能就與實(shí)際的施工情況不相符，這就給工程埋下了巨大的塌方隱患。所以，在隧道施工前，一定要進(jìn)行實(shí)地勘查，這為后期施工打好了安全基礎(chǔ)。

2.3 施工方法出現(xiàn)問題

第一，在對隧道各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量的時(shí)候沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，一些數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致施工方案選擇不當(dāng)。第二，沒有精確計(jì)算好開鑿隧道所需要的炸藥和爆破方位，如果炸藥用量過多或者方位偏移，都會造成隧道塌方。第三，支護(hù)的方法不正確或支護(hù)的質(zhì)量不合格。

3 預(yù)防隧道施工中塌方的方法

3.1 一般測量法

一般測量法指的是采集參考點(diǎn)的應(yīng)力變化和位移情況，如果發(fā)現(xiàn)異常特征要及時(shí)上報(bào)修改，預(yù)測是否會發(fā)生塌方。測量的頻率要根據(jù)每天的位移速度和斷面離開挖的距離來確定。

3.2 觀察法

在隧道施工過程中，要使用探孔技術(shù)分析隧道中的巖層結(jié)構(gòu)和水文狀況，在隧道掘進(jìn)過程中要時(shí)時(shí)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，判斷塌方發(fā)生的可能性。預(yù)防隧道塌方的關(guān)鍵步驟是對圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，通過檢測圍巖的應(yīng)力變化和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可以判斷出圍巖的節(jié)理裂隙的具體情況。判斷地表結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)下沉的有效方法是觀察動壁松動的情況和混凝土掉落的狀況。

3.3 微地震測量法

判斷微小地震對工程造成的影響可以應(yīng)用微地震檢測技術(shù)，它的監(jiān)測原理是聲傳播。微地震監(jiān)測技術(shù)主要有三個(gè)環(huán)節(jié)，首先是指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，然后是微震源成像，最后是反向演化分析。采集到的信號波形特征是分析隧道斷層和周圍巖層應(yīng)力狀態(tài)的主要依據(jù)，可以預(yù)測隧道的應(yīng)力變化和塌方的程度。微地震監(jiān)測技術(shù)主要具有如下三個(gè)優(yōu)勢：第一，監(jiān)測的面積非常廣。第二，它可以準(zhǔn)確判斷出隧道巖層斷裂的具體位置。第三，監(jiān)測技術(shù)是利用地震波來進(jìn)行監(jiān)測的，所以它所用的傳感器可以放置安全的地方，監(jiān)控系統(tǒng)可以長期正常運(yùn)行。

3.4 聲學(xué)測量法

聲學(xué)側(cè)量法是通過檢測巖層的聲波變化來對巖層應(yīng)力變化進(jìn)行分析，以此來預(yù)測是否會發(fā)生塌方。

4 隧道施工中塌方的處治策略

4.1 處理隧道塌方要首先加固沒有塌的地段，防止塌方蔓延，擴(kuò)大事故

如果塌方的隧道長度比較短、洞口高度低，就應(yīng)該首先加固洞體兩端的巖層，可以先采用錨噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)加固巖層，在殘?jiān)謇硗瓿珊螅返襞R時(shí)支架。如果塌方的隧道洞口高度比較高，掉落的巖石和土層又比較多的時(shí)候，應(yīng)該首先支護(hù)洞口，然后檢測隧道內(nèi)部塌方的規(guī)模和具體方位，再應(yīng)用注漿加固技術(shù)對渣體進(jìn)行封堵，等到巖層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后按照從上到下的順序清理渣體。如果在因施工現(xiàn)場的地質(zhì)構(gòu)造造成塌方出現(xiàn)冒頂?shù)那闆r下，應(yīng)該及時(shí)在陷穴口周圍設(shè)置地表錨桿，并用鋼架進(jìn)行支撐。如果隧道口的塌方已經(jīng)延伸到了地表層，這時(shí)最好采取暗洞明作的方式，以免塌方的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

4.2 在處理隧道塌方時(shí)，應(yīng)該注意地下水的影響

要防止地下水侵蝕塌方地段，否則就會造成二次塌方。

(1)如果隧道周圍的巖層出現(xiàn)了裂縫或者下沉的現(xiàn)象，應(yīng)該采用不透水土壤夯實(shí)結(jié)構(gòu)，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動，應(yīng)該及時(shí)將地下水引流出去。

(3)如果塌方出現(xiàn)通頂?shù)默F(xiàn)象，要使塌方地段的回調(diào)高度比地表面高一些，要將回填口封堵起來，封堵的材料可以用不透水黏土，還要在周圍開挖排水通道，并用防水布將陷穴口遮蓋起來。4.3如果隧道塌方的規(guī)模比較小，只需要及時(shí)封堵住塌穴就可以；對于小型的塌方，可以清除危險(xiǎn)的巖石，并進(jìn)行加固和支護(hù)，同時(shí)在施工中進(jìn)行圍擋

如果塌方的規(guī)模較大，則需要首先回填干砌片石，然后再用鋼架支撐周圍的巖層；如果塌方規(guī)模特別大，則應(yīng)該與上級部門一道設(shè)置應(yīng)急處理方案。

圖2 塌方支護(hù)加固圖和攔石網(wǎng)圖

5 結(jié)束語

在隧道工程中難免遇到塌方的問題，其塌方程度對整個(gè)工程所造成的損失可大可小，因此要引起足夠的重視。本文通過對隧道施工的危害和方法的分析，探討出一些可行的預(yù)防措施，對提升隧道施工有現(xiàn)實(shí)意義。

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