高速公路隧道施工塌方原因及控制措施分析

文/胡卓

1 引起隧道塌方的主要原因

1.1 地質(zhì)原因

高速公路施工都是在戶外進(jìn)行的，高速公路隧道的施工面臨的施工環(huán)境更為惡劣，一般情況下高速公路隧道施工都是在山區(qū)和地質(zhì)較為復(fù)雜的地帶，這類地區(qū)通常都具有巖體薄、曲折小的特點(diǎn)，所以在隧道開挖的過程中極為容易出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)的情況。其次，在高速公路隧道開挖過程中施工現(xiàn)場會有著多種的雜物和雜碎巖石，對于這類巖石的處理一般都是堆積存放，各種堆積體在開挖之后也會由于地質(zhì)的松散引起隧道的坍塌。除此之外，當(dāng)對巖石擠壓情況較為嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行隧道的開挖時，一部分的巖石失去穩(wěn)定性之后也會導(dǎo)致另一部分的巖石松動，這類的問題造成的坍塌事故主要是地質(zhì)本身的問題所導(dǎo)致的。

1.2 地下水原因

高速公路隧道施工中由于要進(jìn)行隧道的開挖所以必然會有著相應(yīng)的地下水處理措施，在高速公路隧道施工中不論是在隧道的上方還是周圍一般情況下都會存在大量的地下水，地下水的存在對隧道周圍的巖石穩(wěn)定性有著直接的影響，所以在隧道的施工中沒有通過合理的方式對地下水進(jìn)行處理也會由于地下水問題影響到巖石穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致隧道的耐性逐漸變低，當(dāng)巖石的耐性低到一定程度時就會影響隧道結(jié)構(gòu)面的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致塌方事故的出現(xiàn)。

1.3 設(shè)計(jì)不當(dāng)

施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是施工中的重要環(huán)節(jié)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的合理性對施工的質(zhì)量和施工能否順利開展都有著直接的聯(lián)系，通過對我國多數(shù)的高速公路隧道施工研究發(fā)現(xiàn)，在高速公路隧道正式施工之前一般是根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并沒有根據(jù)實(shí)際施工場所的地質(zhì)情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種情況就會導(dǎo)致一些數(shù)據(jù)存在誤差，最終導(dǎo)致圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不合理也無法對施工中的混凝土施工厚度以及支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量、間距、角度等精確的內(nèi)容進(jìn)行確定，當(dāng)這些環(huán)節(jié)中的任何一項(xiàng)有不合理施工之處都會引起隧道施工場所周圍巖石出現(xiàn)松動的情況。

1.4 施工原因

高速公路隧道的施工具有施工環(huán)節(jié)多，施工困難的特點(diǎn)，所以進(jìn)行施工時任何一項(xiàng)環(huán)節(jié)有差錯都會導(dǎo)致施工質(zhì)量問題的出現(xiàn)。首先，工程在施工之前都會對施工的方案進(jìn)行規(guī)劃和制定，高速公路隧道也是如此，在高速公路隧道施工之前如果施工方案的安排不合理就會導(dǎo)致每一環(huán)節(jié)施工之間的工序時間過大，當(dāng)一些環(huán)節(jié)中的施工長時間在空氣中暴露就會出現(xiàn)風(fēng)化和松動，這種情況下不及時解決就會導(dǎo)致隧道塌方。其次，在混凝土的施工過程中，如果對于混凝土施工的厚度與實(shí)際施工要求不符，那么就會埋下安全隱患。鋼筋結(jié)構(gòu)也是高速公路隧道施工中的重要施工結(jié)構(gòu)，在采用鋼筋進(jìn)行施工時出現(xiàn)鋼筋質(zhì)量和強(qiáng)度不符合施工標(biāo)準(zhǔn)以及與圍巖沒有緊貼時也會導(dǎo)致坍塌事故的出現(xiàn)，這種情況下導(dǎo)致坍塌事故出現(xiàn)的主要原因就是鋼筋結(jié)構(gòu)質(zhì)量的不符使得鋼筋結(jié)構(gòu)受到較大的壓力時就不能進(jìn)行有效的支撐。

2 隧道塌方的控制以及整治

在我國當(dāng)前的高速公路隧道施工發(fā)展中，雖然科技的進(jìn)步使得高速公路隧道質(zhì)量和效率有了一定的提升，但是由于我國的高速公路隧道施工起步較晚，與發(fā)達(dá)國家相比還存在著一定的差距，面對這種情況，要提升隧道施工的質(zhì)量就必須不斷地對施工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，并對隧道施工中常見的施工問題進(jìn)行預(yù)防，防止塌方事故出現(xiàn)造成不可預(yù)計(jì)的后果，在我國現(xiàn)階段的高速公路隧道施工中對于塌方事故的整治措施主要是從以下方面進(jìn)行的。

2.1 洞口塌方控制措施分析

在高速公路隧道出現(xiàn)洞口塌方時，由于引起塌方事故出現(xiàn)的原因不同所以導(dǎo)致了對于塌方事故處理方式也不相同，對于洞口塌方事故處理的措施有著一定的差異性，當(dāng)高速公路隧道洞口的塌方是中小型事故時，在進(jìn)行處理時必須從上向下對塌方產(chǎn)生的碎石進(jìn)行處理，在對碎石處理完成之后其洞口的坡面出現(xiàn)時就要根據(jù)坡面的實(shí)際情況來對坡面進(jìn)行卸載處理，在該階段進(jìn)行處理時一般是采用噴錨來從上向下來進(jìn)行邊仰坡的加固。在高速公路隧道洞口塌方嚴(yán)重時，進(jìn)行事故的處理時就必須采用挖臺階的方式進(jìn)行，這種修復(fù)方式能夠有效地提升洞口土體的安全性。由此可見，在對洞口塌方事故進(jìn)行處理時，不論塌方事故嚴(yán)重與否，在處理的過程中都必須根據(jù)要求進(jìn)行處理，處理方式的選擇時也要根據(jù)實(shí)際的情況來進(jìn)行選擇，這樣才能實(shí)現(xiàn)洞口塌方合理的處理并有效地避免二次塌方的出現(xiàn)[1]。

2.2 洞內(nèi)塌方控制措施分析

洞內(nèi)塌方相比于洞口塌方來說具有一定的復(fù)雜性，工作內(nèi)容也較多，當(dāng)隧道的洞內(nèi)出現(xiàn)塌方時，要想合理地進(jìn)行處理必須根據(jù)一定的施工順序和要求來進(jìn)行，這樣才能在進(jìn)行塌方處理時避免其他事故的出現(xiàn)。對于隧道洞內(nèi)塌方的主要控制方式是在進(jìn)行初期處理時，必須通過適當(dāng)方式來避免洞內(nèi)塌方事故的擴(kuò)大，在高速公路隧道洞內(nèi)塌方事故中其塌方和隧道洞內(nèi)的寬度有著正比例的關(guān)系，所以只要隧道內(nèi)部的寬度不變就不會加大洞內(nèi)塌方的力度，在對洞內(nèi)塌方進(jìn)行處理時首先應(yīng)該根據(jù)隧道洞內(nèi)的長和寬的數(shù)據(jù)對塌方的穩(wěn)定程度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完成之后再對圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行估測，通過計(jì)算和估測的結(jié)果來進(jìn)行后續(xù)的處理，在該階段進(jìn)行的過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)塌方延續(xù)到地表，為了保障塌方事故處理的安全合理進(jìn)行，還應(yīng)該及時做好截水的處理，以防地下水?dāng)U大塌方。在高速公路隧道洞內(nèi)塌方處理完成后，還應(yīng)該通過一定的措施對地表的穩(wěn)定性進(jìn)行提升，我國當(dāng)前的隧道塌方事故處理中對于地表穩(wěn)定提升的主要措施就是對洞內(nèi)進(jìn)行土石的夯填，在土石回填之后還要進(jìn)行漿砌片石鋪砌操作[2]。

3 加強(qiáng)隧道施工塌方控制的建議

3.1 短開挖進(jìn)尺

在隧道的開挖中為了避免工序時間間隔長所帶來的塌方問題在進(jìn)行開挖時就要采用短開挖的方式進(jìn)行工作，在開挖的過程中第一道工序完成之后需必須快速進(jìn)入第二道工序，通過工序時間間隔的縮短來提升巖體的穩(wěn)定性[3]。

3.2 提高支護(hù)的強(qiáng)度

支護(hù)的施工是高速公路隧道的重要施工環(huán)節(jié)，支護(hù)的強(qiáng)度和施工環(huán)節(jié)的正常進(jìn)行對隧道的施工質(zhì)量有著直接的影響，所以要減小和避免隧道塌方問題的出現(xiàn)就必須保障支護(hù)工作合理地進(jìn)行。在進(jìn)行施工時，為了保障支護(hù)施工的合理性，首先正式施工之前需要對支護(hù)的強(qiáng)度進(jìn)行確定，支護(hù)強(qiáng)度需要根據(jù)施工場所的實(shí)際地壓和圍巖情況來進(jìn)行確定，支護(hù)的強(qiáng)度確定完成之后再對混凝土的厚度以及拱架的剛性強(qiáng)度適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增強(qiáng)，以此來從減小拱架和支護(hù)距離并提升支護(hù)強(qiáng)度來提高隧道施工的質(zhì)量。

3.3 加強(qiáng)監(jiān)測

在任何工程的施工中要想避免施工問題的出現(xiàn)都必須進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測工作，高速公路隧道也是如此，監(jiān)測環(huán)節(jié)是高速公路隧道施工中必須進(jìn)行的一個環(huán)節(jié)，為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)測工作的有效進(jìn)行必須由專業(yè)人員負(fù)責(zé)，且還要制定相應(yīng)的規(guī)章制度對員工的行為進(jìn)行約束，在對高速公路隧道進(jìn)行監(jiān)測的過程中主要進(jìn)行的工作是對圍巖和支護(hù)的變形情況進(jìn)行的測量和分析，在監(jiān)測的過程中一旦發(fā)現(xiàn)圍巖和支護(hù)出現(xiàn)變形的情況就必須及時進(jìn)行加固工作，防止圍巖和支護(hù)變形情況長時間的得不到解決而出現(xiàn)的變形擴(kuò)大情況的出現(xiàn)，為了更進(jìn)一步提升高速公路隧道監(jiān)測工作的有效性，除了對巖石和支護(hù)進(jìn)行監(jiān)測之外也要適當(dāng)?shù)貙κ┕さ牡刭|(zhì)和水文情況進(jìn)行監(jiān)測和掌握動態(tài)情況[4]。

3.4 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

高速公路隧道不但會受到人為因素的影響而造成塌方，其自然環(huán)境因素造成塌方事故的出現(xiàn)也是常見的現(xiàn)象，為了有效減少和避免自然環(huán)境因素造成的塌方事故，可以采用探地雷達(dá)法和隧道地震波法以及紅外線探水法等方式對高速公路隧道進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的合理進(jìn)行不但能夠有效地對隧道的實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行檢測，還能夠有效地對事故問題進(jìn)行提前預(yù)測。在社會科技的不斷發(fā)展過程中高速公路隧道中所用的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方式也有了一定的技術(shù)升級，對于隧道地質(zhì)預(yù)測的技術(shù)也由預(yù)測事故向著實(shí)時跟蹤預(yù)測的方式轉(zhuǎn)變，通過在高速公路隧道中進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可以對不同的圍巖結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防和處理，以此通過預(yù)防和處理來選取合理的處理措施。

4 結(jié)語

在社會的不斷發(fā)展過程中，高速公路施工行業(yè)在數(shù)量和規(guī)模得到發(fā)展的同時其施工的技術(shù)也有著一定的提升。由于在高速公路的隧道施工過程中遇到的困難較多，其施工環(huán)境也具有特殊性，所以施工中所受到的影響因素較多，當(dāng)高速公路隧道施工中出現(xiàn)塌方事故時其所產(chǎn)生的危害是極大的，對施工人員生命安全和施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量都有著嚴(yán)重的影響，因此，通過合理的方式來減少或避免高速公路隧道塌方事故的出現(xiàn)是必須進(jìn)行的一項(xiàng)工作。