高速公路隧道施工塌方成因及相關對策研究

潘天軍

（貴州省公路工程集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

隨著我國高速公路工程建設的持續推進，隧道工程施工階段，地質條件差的區域時有塌方問題。導致隧道塌方的原因有很多，通常是多種因素疊加導致。塌方事故會嚴重影響隧道建設的整體質量，拖慢隧道工程建設工期[1]。為避免隧道塌方危及高速公路工程施工安全和施工質量，需要深入探討高速公路隧道施工塌方的原因及防治對策。因此，在開工前要對施工現場的地質條件進行全面勘測，基于勘測結果制定更加合理的施工方案，有效防治隧道塌方，提高施工人員應對塌方事故的能力。

1 隧道施工塌方控制的意義

塌方事故是高速公路隧道工程施工中的常見安全事故，給公路工程建設造成諸多困擾。因此，解決隧道施工塌方問題是確保高速公路工程建設順利開展的關鍵。要解決塌方問題必須先查明塌方原因，預防和處治隧道塌方事故，真正保障施工人員的安全，降低施工成本，加快施工進度，實現利潤最大化。

2 高速公路隧道施工塌方原因分析

2.1 地質原因導致的塌方問題

高速公路隧道工程施工周期較長，容易受周邊地質影響。施工時往往有不少施工場地跨越地質斷裂帶，給隧道工程順利施工帶來負面影響。施工過程中斷層地帶局部失穩，打破原本的承載力平衡，累積的壓力達到一定數值后就會引發隧道塌方[2]。因此，在正式開始隧道施工前應該開展實地勘測，深入了解該施工區域的地質構造，認真審閱施工設計圖紙、勘測資料，避免在未全面掌握地質條件的情況下盲目施工。為避免類似原因引發隧道塌方事故需在隧道工程施工前仔細研究施工現場地質情況，制定詳細的施工組織方案，總結以往類似工程隧道塌方處治經驗。

2.2 施工組織設計造成的塌方問題

合理的施工組織設計是保證高速公路隧道施工安全和施工質量的前提。工程實踐中，很多隧道塌方事故都是由于施工組織設計不合理，對各種影響隧道施工的因素考慮不足導致的。

（1）施工前需全面深入地研究施工區域的地質條件以及施工環境，結合實際情況制定合理的施工方案，避免因施工組織設計不合理導致隧道塌方。應盡可能細化施工方案，充分預測施工過程中可能發生的安全事故，制定有效的應對措施。在施工過程中必須按時、按計劃進行施工。

（2）高速公路隧道工程屬于地下工程，整體建設規模較大。由于整個隧道工程需經過不同地質條件的山體，因此很難獲得完整詳細的整體地質勘測資料。現有勘探技術難以全面地了解整個隧道工程施工區域的地質情況，這就需要施工人員具備豐富的施工經驗，專業技能過硬，施工方案完善，避免隧道塌方事故的發生。

（3）施工設計人員應具備良好的專業素質，以應對施工設計問題。但在施工設計過程中，由于施工和地質資料不全，存在較大的施工安全風險，這也是導致高速公路隧道施工塌方事故的重要原因之一。

2.3 施工過程中造成的塌方問題

除了合理的施工方案，自然災害等不可抗力因素也是導致隧道塌方的重要因素，部分高速公路隧道施工塌方事故并不是地質原因或施工組織設計不合理導致，而是由于自然災害等不可抗力因素導致的。

（1）公路隧道工程施工自然環境千差萬別，如自然環境嚴苛，部分施工材料還和外界產生特殊反應導致材料質量下降，影響隧道工程施工質量，甚至引發隧道塌方。例如，部分高速公路隧道工程施工區域處于地質活躍板塊，活動的板塊會導致地震、泥石流等自然災害，給隧道施工帶來無法預測的安全風險。

（2）開挖隧道時，如隧道周邊地質結構穩定性不足，隧道圍巖結構受環境影響而發生變化，難以保障施工安全，容易引發隧道塌方。

（3）嚴苛的氣候條件也是引發隧道塌方事故的重要原因，施工管理人員必須具備豐富的施工經驗，以確保發生塌方事故時能夠及時有效地處治，盡量降低塌方事故的危害。

（4）除上述因素外，人為因素也是引發隧道塌方事故的關鍵因素。有些施工方為獲得更多的經濟利益而盲目壓低施工成本，施工方案不合理，施工時偷工減料，忽視施工過程中的安全管理，施工操作不當，容易引發隧道塌方事故。因此，高速公路隧道施工過程中須遵循施工安全規范做好施工安全管理，防止因人為因素導致隧道塌方事故[3]。

3 高速公路隧道施工避免塌方的處理方式

3.1 洞口避免塌方處理

（1）高速公路隧道出入口部位須進行洞口工程施工，洞口直接承受山體縱向作用力，以確保隧道圍巖、邊坡、仰坡結構的穩定性。

（2）隧道洞口處的塌方規模不大，處治難度相對較小，可結合隧道洞口實際情況確定是否卸載刷坡。由上而下清理洞口處塌方風險較高部位，加固邊坡坡面。洞口結構可采取端墻結構、翼墻結構等，防止隧道塌方事故發生。

3.2 易塌方地段初期處理

（1）塌方易發區域前期處治尤為關鍵，因此，應高度重視隧道塌方易發區域的前期處治，以遏制隧道塌方事故發展。具體方法是在隧道洞身位置做襯砌圍護，襯砌材料主要為混凝土、錨桿、型鋼、鋼筋格柵等。

（2）首先隔離隧道塌方易發區域，然后對易發區域進行加固。對于部分特殊地質區域需根據普氏平衡拱理論進行挖掘作業，加強隧道塌方易發區域監測力度，重點監測區域內地質結構的穩定性，如發現異常情況需及時采取有效措施，防止塌方的產生及發展。

3.3 易塌體提前處理

（1）如隧道塌方區域土體較軟，應使用水泥砂漿填充塌方體。發生隧道塌方時應盡快隔離塌方區域，加強塌方區域監測，及時處理塌方周邊區域，防止事故進一步蔓延。

（2）待塌方區域地質情況趨穩后應制定切實可行的處治方案，盡量減少塌方對隧道圍巖結構的影響。如塌方范圍較大，需進行襯砌加固以確保隧道結構安全穩定。

4 高速公路隧道施工塌方的預防控制措施

4.1 加強排水

（1）水具有流動性，穩定性不如土壤，施工時水流沖刷侵蝕土體將導致土體密度改變，整體穩定性降低，從而引發塌方事故。因此，應做好施工階段的排水。

（2）施工初期，應做好施工期間的排水設施設計，盡量減少水流對隧道土體的影響。可利用泵送設備進行“防、截、排、堵”，保證隧道不積水，邊墻、設備箱孔不滲水[4]。

4.2 短開挖，強支護

（1）高速公路隧道工程施工時間較長，涉及工序復雜，且每個工序之間的間隔時間較長，施工過程中挖開的巖體長時間暴露在外容易出現性質改變，導致隧道圍巖結構失穩。

（2）施工時可采取短開挖，強支護的方式縮短工序之間的時間間隔，確保一道工序結束后迅速進入下一道工序，實現工序的無縫銜接，避免巖體長期外露后結構改變，導致隧道塌方事故出現。

4.3 爆破控制

高速公路隧道施工中，爆破是常見的施工環節，通過施工爆破可加快施工進度，提高施工效率。但爆破施工影響范圍大，危險性高，如控制不當可能會導致隧道塌方。因此，爆破前需做好以下幾點：

（1）爆破前應結合施工現場情況詳細規劃爆破過程，提出合理的爆破施工方案，防止爆破操作不當引發塌方事故。

（2）精確控制爆破炸藥用量以及爆破點，盡量降低爆破對周圍區域巖體及構造物帶來的擾動，保證隧道施工安全。

（3）爆破后應密切關注工程地質、水文地質情況，統計地質數據，為后續施工提供可靠的數據參考。

4.4 加強監測

加強監測可以幫助施工人員及時掌握高速公路隧道施工情況，盡早發現施工安全隱患，從而避免隧道塌方事故。

（1）基于工程測量控制基準開展隧道工程監測工作，實行監測預警制度，重點監測位移參數，按照不同部位進行分級監控。

（2）組建專門的工程測量組，安排專人負責測點布設、定期測量、數據分析以及測量儀器維保等工作，及時向施工方提供測量數據。

（3）加強監測以及時發現施工安全隱患，修補施工管理漏洞，全面掌握施工動態，控制施工過程，從而保障施工安全。

4.5 變更設計

高速公路隧道施工過程中應密切關注隧道圍巖結構變化，以及時調整施工方案[5]。

（1）高速公路隧道工程施工環境復雜多變，往往難以做到全面的施工勘測，因此，為避免盲目施工引發隧道塌方，需強化施工過程監測，為施工變更設計提供參考依據。

（2）施工方可基于施工監測向施工監理方申請施工設計變更，監理方審查通過后可以對原有施工方案進行變更。

4.6 超前地質預報

（1）自然因素是導致高速公路隧道塌方的主要因素之一，利用先進的監測技術可實現對地質情況的準確預測，避免塌方事故的發生。

（2）常用地質情況預測技術主要有探地雷達法、隧道地震波法等，可對施工現場地質情況進行準確預測，是預防塌方事故的有效手段。

5 高速公路隧道施工的安全管理

5.1 安全管理的保障措施

做好安全培訓工作。目前，許多項目建設管理人員的專業素養還有待加強，安全知識儲備欠缺，許多專職的安全管理人員也存在著工作經驗不足，在實際施工過程中難以辨別風險源，無法對風險情況進行動態管理。因此，應加強對專職安全人員的培訓，提升專業人員的專業技術能力，培養能夠靈活應對各種動態風險的技術性人員。強化安全培訓的體系管理及執行力度，進一步促進安全人員執行力的提升，將有關制度落到實處。

5.2 爆破施工安全管理

做好施工安全管理是確保爆破施工安全的關鍵，爆破施工過程中需做好爆破用品管理。爆破炸藥、引爆裝置管理不當會嚴重威脅施工安全。

（1）爆破施工前需制定合理的爆破方案，經施工監理部門審核批準后才能開始施工。

（2）認真核查爆破施工人員的崗位資格，確保爆破施工人員具備爆破施工崗位資格證書，嚴禁無證上崗操作。

（3）應加強爆破施工過程監測。可用新型數碼電子雷管，通過現代信息技術精準監測爆破時間、引爆裝置的使用情況。

5.3 土石方開挖作業安全管理

高速公路隧道施工包括土石方開挖作業，由于高速公路隧道往往需貫穿復雜山地，土石方開挖作業須進行放坡。因此，土石方開挖作業安全管理直接影響高速公路隧道工程整體施工安全[6]。

（1）實地勘測施工場地周邊環境，如土石方開挖作業區有積水，應先排出積水，施工前在土石方邊坡上方挖設截水溝、排水溝，以保證施工過程中能夠順暢排出雨水。

（2）進行土石方開挖時應密切關注邊坡結構的穩定性，開挖前應設置好邊坡穩定性監測點，以掌握邊坡結構的穩定性。

（3）加強隧道圍巖穩定性監測，針對地質環境復雜的區域需布設隧道圍巖位移監測設備，安排專人定時采集位移數據。

（4）土石方開挖作業現場需安排專門的施工安全管理人員，重點關注施工現場對周邊居民的影響以及與其他施工單位施工是否存在沖突，強化施工安全管理，做好各施工環節的組織協調工作。

6 結論

隧道是高速公路工程中常見的構造形式，可以確保公路交通順暢，是我國地下工程施工技術水平的集中體現，有助于提升我國道路交通基礎設施整體質量。為防止高速公路隧道塌方事故的發生，應深入分析隧道施工塌方形成原因，并提出相應的控制對策。該文對高速公路隧道施工塌方原因進行了深入分析，探討了避免高速公路隧道施工塌方防治方案，對類似工程具有參考價值。