高速公路隧道塌方段及其影響段處治安全技術研究

周星辰

摘 要：經濟的發展，城鎮化進程的加快，促進公路建設項目的增多。高速公路的建設對社會發展有十分重要的作用，由于高速公路在開挖隧道過程中，受施工技術及施工環境的影響，很容易發生隧道坍塌事故，造成嚴重的人員傷亡和經濟損失，對社會的和諧發展產生嚴重的影響。本文就高速公路隧道塌方段及其影響段處治安全技術展開探討。

關鍵詞：高速公路;隧道塌方;處理方案

引言

隧道頂部覆蓋層薄，節理發育，圍巖破碎，地下水變化起伏大、支護不及時的高速公路隧道洞段出現塌方，對塌方段及塌方影響段的安全處治方式進行分析研究，為公路隧道類似塌方事故提供借鑒，預防塌方事故發生。

1塌方機理

隧道或地下洞室在施工過程中發生的塌方形式是多種多樣的，為簡單、直觀，可將所有塌方形式劃分為三大類：（1）洞口塌方。由于洞口一般為堆積層或風化嚴重、破碎的巖體，其自穩能力以及整體穩定性均較差，同時又處在淺埋地段，如果進洞前采取的技術措施未能達到要求，進洞后，必然引起上端圍巖應力重分布，在重力作用下出現下沉或開裂變形，當這些變形發展到一定程度時，平衡被打破，導致大面積的整體失穩，進而發生整體坍塌，這就是洞口塌方。（2）洞內石質類塌方。隧道或洞室開挖后，使其周邊的巖石處于懸空狀態，同時發生下沉或收斂變形，以釋放其內部應力，由于巖石體中存在層理和節理（有時還有軟弱夾層），使周邊的部分巖塊在重力作用下，具有下落和擠出的趨勢，如果此時未采取相應的支護措施或所采取的支護措施達不到控制其變形發展的要求時，必然會出現“掉塊”現象，當這種“掉塊”的數量達到一定數值時，就是塌方。這類塌方一般沿結構面形成塌腔的形狀極不規則。（3）洞內土質類塌方。土質類隧道或洞室開挖后，由于圍巖的C，值較低，周邊一定范圍內很快發生松弛變形，隨著這些變形的逐漸擴展，圍巖的整體強度降低，同時土壓增加，進而引發局部的塑性破壞，在圍巖（土質體）內部出現空洞導致局部發生坍塌，局部（淺埋時在地表）出現下沉，塑性區進一步擴大，土壓力劇增最終導致整體失穩，大面積坍塌，這就是塌方。這類塌方表現為：塌體為松散的砂、土（或碎石）混合體，數量較大，塌腔形狀較為規則，一般為圓弧形或拱形。

2高速公路隧道塌方處理原則

在高速公路隧道塌方處理時首先要遵守安全原則，在保證安全的情況下，處理塌方事故。發生塌方以后，要及時的將施工人員和施工設備撤離到安全的區域，然后對塌方地段進行監測，等隧道塌方穩定下來以后，采取措施，不能在隧道不穩定的情況下，盲目的施工。隧道塌方處理時要遵守先分析后處理的原則，在處理塌方事故之前，要先認真的分析隧道塌方的原因，調查清楚隧道塌方的范圍，了解隧道塌方后的形狀、塌方處的地質結構，最后根據調查的結構作出合理的處理方案，有效的處理隧道塌方事故。在處理隧道塌方事故時要注意“瞻前顧后”原則，“瞻前顧后”原則是指對隧道前方采用有效的手段進行地質勘測，對隧道后方沒有塌方的地段采用有效的措施進行加固，抑制隧道塌方范圍的擴大。

3塌方段處理安全技術

3.1塌方段處理前準備工作

（1）塌方段處理前需用了解塌方范圍，塌腔大小及形狀，并做好記錄。（2）量測塌方影響段初期支護的變形和斷面尺寸情況。（3）將塌方影響段加固做到位，二次襯砌施作至塌方里程處，阻止圍巖變形繼續坍塌。（4）施工人員、設備等配套設施完備。

3.2淺埋段塌方處理技術

高速公路隧道發生塌方后，對于土埋比較淺的地段，要使用不可滲水的土夯將裂縫、地表沉降的位置整平，要挖設排水溝，防止地下水滲透到塌穴中，對塌方處理造成一定的影響，塌陷穴口出要進行填土處理，填土標高要比地面高，同時要將穴口封住，防止其他物質進入塌穴中。

3.3監控量測

量測工作在隧道的防塌工作中起著重要的作用，它是新奧法的三大核心之一。圍巖的失穩破壞總有一定的先兆，通過將量測結果與設計給出的判斷標準（也稱為管理值）比較，即可得出圍巖，包括初期支護是否穩定的結論。但是必須指出的是：量測結果超過標準值時，隧道并非一定發生塌方;相反，量測結果沒有超過標準值時，隧道也并非一定安全穩定。

3.4大規模塌方處理技術

當發生大規模塌方事故時，首先要確保施工人員的生命安全，將施工人員撤離到安全地帶，由于塌方規模大，很容易將隧道堵死，因此，要采取先維護后挖掘的方法進行臨時處理。當發生塌方后，先查清穴頂的位置，采取有效的措施加固周圍的巖體，防止巖體滑落，常用的加固方法有注漿固結法和管棚法，等情況穩定后，從上到下一次清理干凈塌渣，然后及時的調查塌方原因，并制定合理的處理方案。發生塌方后，要使用合理的填充物及時將塌方造成的地面下沉、開裂等現象整平，防止事態的擴大，塌穴壁要與模筑襯砌緊密支撐，對于大規模的塌方，可以采用漿砌片石進行回填，一般回填厚度為2m，隧道塌方地段臨時處理結束后，如果探測到隧道前方的巖體為軟弱破碎巖體，要采取合理的措施加固前方的巖體，等前方巖體情況變好后，在進行全面處理。

3.5設置安全逃生通道

（1）塌方段開挖和拱架安裝時，設專人進行安全監控，每榀拱架均設置沉降觀測點。開挖過程中注意觀察初期支護狀態，包括噴砼層是否產生裂縫、剝離和剪切破壞、支撐是否壓屈變形進行觀察分析;對原初期支護鋼架變形進行觀測，對新增加的拱架加強觀測，及時進行量測結果的分析。（2）安排專人對塌方段地表進行巡視;施工過程中加強左幅隧道監控量測。（3）待高速公路隧道塌方體一旦具備安裝條件時，立即按《鐵路隧道施工搶險救援指導意見》的規定安裝安全逃生通道。逃生管道采用直徑Φ1020mm，壁厚10mm的鋼管，節長12m;一端靠近掌子面，一端延伸至二襯（延伸至二襯不小于5m）;固定在隧道一側，兩管節連接應牢固;塌方處理期間在掌子面設立高頻對講機，保證通信質量;風水管緊跟塌方體處理進程，在管口附近應配備醒目的工具箱，箱內存放應急電筒、活動扳手、錘子、鋼釬等應急工具，便于遇緊急情況時打開風水管法蘭盤，開通救生管道，及時輸送水和食物。

結語

地下工程面臨地質情況不斷變化，各種突發情況多的現狀，隧道施工尤其如此。塌方是隧道施工過程中出現的嚴重災害，因此在施工過程中，應極力避免和防止。

參考文獻：

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