公路工程中隧道施工塌方治理技術應用研究

鐘金靈

（湖南湘隆建設項目管理有限公司，湖南郴州 423000）

隧道施工是公路工程施工中重要的地下施工部分，是公路運輸中不可或缺的部分，對公路發展具有重要的意義。與地上施工相比而言，隧道施工環境和地質狀況更為復雜，使得施工難度明顯增加。雖然我國的公路施工技術發展迅速，但是隧道施工環境、地質條件、水文條件等更為復雜，導致隧道施工面臨諸多問題。基于此，本文針對常見的隧道施工塌方問題，分析塌方治理技術，為提高公路工程隧道施工效率提供參考。

1 常見公路工程隧道塌方誘因分析

1.1 不良地質條件因素

雖然在公路工程施工之前對擬施工區域進行了詳細的地質勘查工作，對隧道擬建區域的巖土結構有一定的了解，但是隧道工程是地下施工，因此具備多樣性和不可預見性，也是誘發隧道塌方的主要因素。隨著我國公路網絡的不斷完善，尤其是我國西南地區，公路工程的規模逐漸增大，施工環境也越來越明顯，使得公路工程不可避免的經過斷裂破碎帶、高應力區、軟弱結構曲面、膨脹巖石區、軟弱底基層等不良地質條件區域。若在不良地質區域進行隧道開挖施工，在施工過程中隧道周邊的巖土體因受力結構突變而導致巖土體變形、彎曲甚至是破裂進而引起塌方，嚴重影響了隧道工程的正常施工。

1.2 不當施工過程因素

隧道施工塌方是極為常見的施工事故，誘發因素是復雜的，與人類施工活動具有密切的聯系，其中不當施工是導致隧道工程塌方的主要原因之一。隧道施工中不當施工過程包括：①爆破施工不當，若在施工爆破過程中對巖土體物理力學性能等掌握不準確，則容易導致爆破參數選擇不當，進而引起巖土體松散塌方；②施工操作不當，主要指的是施工人員的施工經驗等欠缺，導致施工過程中開挖方式錯誤進而引起的塌方；③支護不當問題，在隧道施工過程中支護方式極為重要，是避免巖石松散的主要解決措施，若支護不當，則容易出現塌方。

1.3 水文地質條件因素

隧道施工為地下施工過程，因此水文地質條件對隧道施工的影響較大，也是誘發隧道施工塌方的主要因素之一。擬建區域的水文地質條件越復雜，對隧道施工的難度越大，如某地區地下水受地表降水補給明顯，則在隧道施工過程中容易受到地表水體的侵蝕作用等進而造成塌方。此外，隨著水工區域地下水水位的變動，使得原來不含水的地層逐漸充水，進而改變了原來巖土體的物理力學性能，如巖土體的承載力等明顯降低，巖土體的抗剪切能力顯著降低，進一步誘發隧道塌方問題出現。若施工場地區域地下水水位隨季節變化明顯，如地下水水位上升、下降交替變化頻繁，則容易造成巖土體不規則收縮和膨脹，進而影響各類巖土體的物理力學性質，造成隧道施工區域不均勻沉降或者產生地裂縫，對隧道造成嚴重的破壞。地下水位上升、下降反復交替對隧道施工的影響主要表現在：①原來充水的巖土體補充水，導致巖土體結構發生改變，容易出現巖土體收縮現象，進而誘發上部巖土體下沉或產生地裂縫；②原來不充水的巖土體充水后，導致巖土體結構發生改變，容易引起巖土體的膨脹，對上部巖土體的應力增加，容易造成隧道地面不均勻凸起現象；③若施工區域地下水水位隨季節性、周期性變化較大，在隧道施工工程中極易出現隧道施工突水、涌水等事故，甚至誘發隧道巖爆等重大事故出現。因此，地下水位上升、下降反復交替對隧道施工的影響較大，必須加強施工區域地下水的調查研究工作，將地下水對巖土工程的影響降到最低。

1.4 設計不合理因素

公路工程隧道施工設計不合理是造成隧道施工塌方的另一重要原因。隧道施工設計方法包括現場監控法、工程類比法和理論計算法等，設計方案的制定與早期階段進行的巖土工程勘察、水文地質條件分析以及區域地質資料等密切相關，尤其是理論計算法，因此不合理的巖土體參數確定等均可使得隧道施工設計不合理。此外，工程類比法是根據區域范圍內其他隧道施工參數確定擬建施工區域的參數，常常遇到對比區域與施工區域地質條件、水文地質條件等不相符進而引起隧道塌方。因此，隧道施工不僅需要可靠的巖土體參數數據，而且要充分考慮臨近隧道施工參數的參考性等因素綜合考慮確定。

2 隧道施工塌方治理技術

2.1 小導管注漿技術

小導管注漿技術是隧道塌方治理的主要技術手段之一，具有靈活多變、施工速度快等優勢，因此被廣泛的應用于隧道施工過程中。小導管注漿技術是利用多臺鉆機共同對隧道巖土體進行鉆進，進而注射漿液加固巖土體的一種方法，能夠在地質條件較差的施工環境下進行補注。隧道施工過程因爆破、施工或者設計等因素導致塌方，此時巖石極為破碎，小導管注漿可以借助注漿壓力將漿液深入至碎石裂隙、縫隙等部位，使用圍巖膠將碎石粘接在一起，進而增加隧道的穩定性。小導管注漿技術施工后在隧道支護外圍形成厚約4m 的加固帶，該帶受圍巖膠粘接影響導致加固帶的整體性較好，顯著地增加了加固帶的抗沖擊性能。此外，注漿技術的施工能夠有效地降低巖土體的滲透系數，對防治地下水對圍巖的影響較重要意義。

2.2 管棚注漿法

管棚注漿法在隧道塌方治理中應用也較為廣泛，該技術是將鋼管設置在隧道開挖區域的周邊，使得隧道圍巖與鋼管之間保留一定的間距，通過鋼管能夠引起注漿管和超前管棚對隧洞起到加固拱頂，進而實現注漿圍巖，最終使得隧道塌方區域形成加固圈。管棚注漿法能夠在隧道外圍形成厚約4m 的加固圈，且加固圈具有良好的整體性能，對圍巖起良好的支護作用。此外，加固圈具有一定的承載力，使得隧道圍巖的受力結構發生改變，進一步減少圍巖的形變壓力，緩解或逐漸消除圍巖巖土體變形，逐漸實現支護隧道的目的。管棚注漿法在隧道施工過程中應用極為廣泛，與形成的加固圈的整體性能密切相關。此外，管棚注漿法形成一圈穩定的加固圈，對后期通風設施、照明設施、警示牌系統的布設提供基礎。

3 預防隧道施工塌方的措施

隧道施工塌方治理技術是解決隧道施工問題額主要技術方法，但是預防隧道施工塌方的措施是有效提高隧道施工效率和降低隧道施工事故率的基礎。因此，必須做好隧道施工塌方的預防，主要的解決措施包括以下幾點內容：①準確的巖土工程勘察，包括地質背景條件的勘查、水文地質條件分析和工程地質條件勘察等內容，為進一步確定合理的巖土體參數做鋪墊，著重分析隧道施工區域地下水水位的變化狀況，是否存在周期性水位突變現象等，若存在地下水水位突變的現象，必須在施工之前進行地下水疏排處理；②選擇合理的巖土體參數，結合早期階段巖土工程勘察結果及鄰近隧道巖土體參數綜合確定巖土體參數，為爆破參數、支護設計參數等的確定提供參考，確保參數選擇是合理的、科學的，同時合理的巖土體參數是估算巖土體支撐力的基礎，為防止隧道坍塌提供詳細的數據支撐；③做好隧道施工排水工程，地下水影響對隧道施工影響較大，需要結合水文地質條件進行排水系統的設計，將地下水的影響降到最低；④加強施工階段的施工防范措施，采用先進的監測技術，如三維激光掃描技術等進行施工全方位監測，為施工安全奠定基礎，對施工過程中可能遇到的圍巖破碎做好預防處理，同時對隧道形變進行系統監測，為進一步分析隧道的形變規律和受力狀況提供依據，也為后期治理隧道形變問題提供數據支撐。

4 結束語

綜上所述，隧道施工塌方問題是公路工程施工過程中不可避免的，對公路工程施工周期等影響較大，隧道塌方與施工環境復雜和不可預見性等關系密切。本文立足于常見的隧道施工塌方誘發因素，從整個隧道施工過程為出發點，分析常見的隧道塌方誘發因素，進而從兩個方面講述治理技術，總結隧道塌方預防解決措施，為提高隧道施工安全和施工效率奠定基礎。此外，隧道施工過程中預防措施是降低隧道施工的主要解決途徑，即在施工過程中將可能出現塌方的部位提前進行加固處理，使得施工過程安全。隧道形變監測是降低隧道塌方事故的主要途徑，因此，在今后的研究中應加強隧道形變規律研究，為進一步分析隧道形變演變規律以及確定治理方案提供數據支撐。