浅谈隧道塌方处理及防治措施

 

        隧道塌方作为隧道建设使用中容易出现的问题，一旦发生，就会造成交通阻塞，道路阻断，甚至造成人员伤亡事故，导致较大的经济财产损失。因此，在隧道建设中，应采取合理有效的科学措施，对于隧道塌方进行预防和防治。同时，在隧道塌方后，要及时的进行处理和善后工作，将塌方问题更快解决，从而使隧道塌方造成的经济损失降到最低，避免出现由于延误处理救援时机而导致的更大事故发生。本文主要以四方山隧道塌方事故的处理方案为依据，对于隧道的塌方处理及防治措施进行了较为深入的探讨。

 

        塌方是隧道施工中比较常见和典型的一种事故。一旦塌方发生，不仅延误工期、大幅度增加工程费用，而且会危及施工人员的生命安全。如果处理不当，则会给工程质量遗留隐患，给后期维修养护工作带来极大的困难。但由于塌方原因众多，形式多样，因此处理时必须全面分析，根据工程具体情况提出综合治理方案。

 

        1.隧道的地形地质因素。隧道工程属地下工程，地质情况千变万化，施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造的影响巨大。公路隧道工程受多变的地质条件影响，如遇到地下水、岩溶、断层破碎带、高地应力、岩爆、瓦斯、偏压浅埋、膨胀土等条件，使施工难度大，安全性差；而且公路隧道开挖跨度大，单洞三车道隧道开挖跨度可达16 m，形状扁平，且防水要求高，加之受勘查水平及其他很多相关因素的制约，这些无疑加大了公路隧道的施工难度和塌方事故产生。

        2.隧道的受力状况。隧道塌方从受力因素来说，包括洞口塌方的受力状况和隧道内洞身塌方的受力状况。洞口仰坡变形破坏主要是在变形过程中产生强烈的松动，并在边坡的坡顶附近产生一系列的拉张裂缝。由于边坡岩体一般较为破碎，在隧道开挖产生变形破坏后，并不出现清晰的底滑面，而是表现为破坏区岩体的强烈松动变形。隧道内洞身塌方的受力，从结构观点出发，如把喷层与部分围岩组合在一起，视作组合梁或承载拱，或把锚杆看作是固定在围岩中的悬吊杆等。往往由于支护时机不当或支护强度不够，满足不了围岩稳定的需要，不能有效地控制围岩变形，导致围岩失稳。

        3.隧道的设计不当。公路隧道工程设计方法当前主要有工程类比法、理论计算法及现场监控法等，这些方法又以工程类比法运用得最为广泛。在设计过程中若对围岩判断不准或情况不明，从而设计的支护类型与实际要求不相适应，也是导致施工中产生松驰坍塌等异常现象的原因，而且设计中的地质勘查周密详尽与否也是造成施工塌方事故产生的诱发甚至主导因素。

        4.施工的多种因素。施工中的不规范施工也是导致塌方的重要因素之一。目前，中国公路隧道施工队伍的技术、管理及施工水平参差不齐，加之一些建设环节的操作不规范，有的施工企业及人员对新奥法原理缺乏深入学习、认识、研究和应用，导致不规范施工现象较为普遍。

         5.认识因素。不可否认的是，“不塌方、不赚钱”的观念目前还在一定范围内存在。有些施工单位及施工人员甚至期盼着塌方，从而增加工程量或者设计变更以带来更大的施工利润。另一方面，“地质工作是设计人员的任务，而不是施工人员的事”这一传统观念致使减弱甚至忽略了施工过程中的地质勘测及预报工作，从而也加大了施工塌方事故产生的可能性。

 

        1.安全第一原则。塌方发生后，本着安全第一的原则，掌子面施工应立即全面停止作业，将人员和机械撤至安全地段，并对塌方处进行观察，待情况稳定后再作进一步打算，不可盲目施工。

        2.查明分析塌方原因后再处理原则。处理塌方前，应详细调查其范围、形状、塌穴地质构造，查明其诱发原因和塌方类型，再据此确定处理方案。

        3.“瞻前顾后”先行原则。首先“顾后”即对后方未塌方段进行加固，防止塌穴扩大；再“瞻前”即采取科学有效的方法和手段对前方地质情况进行探测，运用TSP203地质探测仪、HSP声波反射法、地质雷达、超前钻探等综合超前地质探测与预报手段，提前推测前方地层岩性及异常情况，及时制定针对性措施，以指导塌方处理及下一步施工。在“瞻前顾后”以后，方可进行塌方部位的处理。

 

         1.四方山隧道右洞K77+027～K77+072段隧道塌方冒顶塌方发生在南端洞口附近，靠近开挖面10m长度的初期支护包括钢格栅全部跨塌，并一直坍塌至地表，形成冒顶塌方，地表形成9.0m×15.0m的凹形漏斗，在坍口周围35m半径范围内出现大量裂缝，已做好的排水沟出现多处拉裂，塌方高度达32.0m，塌方数量为3760m3。该塌方事故的处治工作中，先采用了喷锚支护封闭地表，用粘土堵塞裂缝，用M10水泥砂浆修补截、排水沟裂缝，并设置变形观测点；在坍体稳定三天后，清刷坍口松动土方，刷方、夯填后打设地表注浆管，灌注水泥砂浆。然后采用锚喷网封闭坍口，局部用沙袋回填仰坡上方的凹部；按设计坡率分台阶清刷仰坡，进行减载；清理隧道两侧排水沟，并在临近坍体处设集水坑集中抽水，仰坡顶设钢管降水井并不断降水；设止浆墙，采用浆砌条石。

        对塌方段洞内空腔部分回填，可以确保后续施工效果和安全；固结塌渣堆采取环向固结方式，采用φ42×4㎜注浆小导管，4.5m/根，共计30根；注浆前全掌子面挂网（单层）喷10㎝厚砼封闭。隧道拱顶至左侧60°范围及右侧60°范围施作大管棚（φ90×8㎜），小计37根，大管棚外插角1°～3°控制，注浆采用双液浆。由于受到塌渣的影响，大管棚施作长度为16～25m，不足部分采用φ70×5㎜超前大管（钢花管）施作，超前大管环向间距20～30㎝；考虑到大管棚前端在塌方段内可能存在悬空状况，φ70×5㎜超前大管与大管棚搭接长度不小于3m，超前大管向前延伸至过渡段内。

        塌方段采用强支护型式，按设计V浅型支护进行加强和调整，塌腔区围岩采用6米长?42×4mm小导管注双液浆固结代替?25中空注浆系统锚杆；钢拱架采用I22a工字钢，拱架间距调整为 50㎝。管棚段取消小导管超前支护。

        2.四方山隧道左洞ZK76+733～ZK76+748段塌方

        2010年4月15日四方山隧道左洞ZK76+733~ ZK76+748段出现塌方，破坏已施工的初期支护。此段原设计为中风化砂岩，实际揭露的围岩为褐黄色粘土，局部粉砂质粘土，含水量较大，自稳能力差。在掌子面开挖至ZK76+748时，掌子面出现滑移，围岩和初支出现急剧变形，当即要求停止掘进，堆填掌子面，施做临时支护，施做已开挖段二次衬砌。在对ZK76+720～+746初支变形侵限段进行注浆加固和换拱支护至ZK76+733时，再次出现塌方，破坏ZK76+733～+748段已施工拱部初期支护，塌渣冲出至ZK76+726，塌方量约1500m3，洞顶地表出现开裂和轻微塌陷。处理方案如下

    1、做好地表裂缝封闭防水，防止地表水下渗软化围岩，造成二次坍塌；洞内二衬开裂段即ZK76+713～+720增设型钢支撑，防止此段二衬继续破坏开裂，防止坍塌。

    2、固结塌渣，防止加固前围岩和支护，以及清理塌渣时塌体再次滑移而扩大前方塌腔区。注浆固结桩号ZK76+726～+748，平均长度为18.5m，注浆孔径?60mm，孔距100×100cm，注浆孔数66孔，使用普通钢管作注浆管，规格为?60×4mm，总长1221m。浆液为水泥浆，灰水比1：1。

    3、修整塌体坡面，用浆砌片石和喷射混凝土封闭，并预留注浆孔。具体：底部为高1.5m，宽1.2m矮墙，中部1.5～6.5m坡面为50cm厚浆砌片石，上部6.5～9.5m坡面为锚喷防护，喷射混凝土厚度10cm，锚杆长3.0m/根，两个平台宽度均为1.2m，为50cm厚浆砌片石。

    4、塌体固结后进行前方塌方段被毁坏或侵限初支破除和修复，塌方段及前方10m即ZK76+733～+758段超前支护使用?108×6mm大管棚，大管棚进行以下调整：①、套拱厚60cm，长1.0m，使用C25喷射混凝土；后方工作长度3.0m，总共需扩洞长度4m，扩洞半径为7.28m，扩洞桩号ZK76+729～+733。②、扩洞段使用Ⅰ20a工字钢拱架支撑，纵距50cm，径向锚杆用?42×4mm注浆小导管代替，环纵向间距100×50cm，长度6.0m/根，每环25根，共9榀拱架和9环注浆小导管，浆液为水泥浆，灰水比1：1，注浆压力0.5～1.0Mpa。③、?108×6mm大管棚注浆，浆液为水泥砂浆或水泥浆，灰水比1：1，注浆压力0.5～2.0Mpa。

    5、ZK76+733～+758段支护使用Ⅰ20a工字钢拱架，纵向间距40cm，中空注浆锚杆用?42×4mm注浆小导管代替，4.5m/根，每环根数不变，小导管注浆参数进行调整,浆液为水泥砂浆或水泥浆，灰水比1：1，注浆压力0.5～1.5Mpa。二衬厚度和钢筋参照Ⅴ浅埋，使用上下导坑开挖，必须设置临时仰拱；在有条件时立即施做二衬。

    6、塌方空腔初步估计约900 m3，估算方式为充填洞室段塌方体除以松散系数，松散系数取1.6，待使用地质雷达或其它手段探明位置后用轻质混凝土充填。

    　　总的来看，地下工程面临地质情况不断变化，各种突发情况多的现状，隧道施工尤其如此。塌方是隧道施工过程中出现的严重灾害，因此在施工过程中，应极力避免和防止。本文通过分析隧道塌方的机理，提出了其预防措施及处治技术，希望能对隧道施工有所帮助。

 

    本文主要分析了隧道塌方的处理方法和措施，通过详细的分许和论证，对于隧道塌方的处理施工工法和施工手段，进行了阐述和介绍，对于隧道塌方的处理和防治，具有一定的参考意义和价值。

 

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