公路隧道施工塌方成因及处理措施探讨

公路隧道施工塌方成因及处理措施探讨

【摘 要】随着我国基础设施的大规模建设，我国的高等级公路得到了大力发展，在公路隧道的施工过程中，由于前面的地质情况较复杂，经常可能会遇到断层、破碎围岩等不良地质，而导致塌方、涌水等工程事故，从而影响工程进度。本文主要是对隧道不良地质情况引起的塌方原因和预防，以及处理方式做了简要分析。

【关键词】隧道；施工；不良地质；处理

隧道施工的过程中，发现灾害的原因很多，有人为管理的问题，有管理体制的问题，更主要的是地质方面的问题。隧道工程是个隐蔽性的工程，难以对整条隧道工程有准备的判断，因此采用先进的技术，合理的管理，丰富的经验进行探测和判断隧道的地质构造，采用合理的施工方案，是确保隧道施工过程中尽量避免事故发生的重要措施，不良地质引起隧道出现质量问题主要是表现在塌方。以下主要是对引起隧道塌方的原因，预防和处理措施做了简要分析。

一、引起隧道塌方的主要原因

1、断层

断层是隧道施工中最常见的不良地质现象，是造成隧道塌方，大变形等隧道施工地质灾害的主要原因。断层对隧道围岩稳定性的影响很大，能改变岩体的物理性能，降低围岩的整体强度。因此要避免断层引起隧道事故的发生，首选应该做好断层的超前预报。可以采用的方式有断层探测技术。①浅层地震勘探。浅层高分辨地震勘探是断层浅部探测中极为有效的探测方法，对于浅层的地震勘探极为有效。②电法勘探。电法勘探主要是利用地下介质的电性特征，对活动断层的不同深度进行研究，其缺点是精确度较低。③地质雷达。地质雷达又称为探地雷达。是利用高频率电磁脉冲来判断地下物质分布的一种方式，而且具有较高的分辨率。④井间层析（CT）技术是新发展起来的一种高新技术，其主要包括电磁波、声波、电阻率层析成像技术。能有效的判断地下介质的情况，根据电磁波有效的成像。

2、岩溶

岩溶对隧道工程的影响，主要是岩溶水、岩溶洞穴及其填充物等的危害。隧道围岩范围内岩溶水的存在，改变了隧道围岩的工程地质条件和水文地质条件。溶洞的存在是隧道围岩的物理、力学性质发生了变化，进而引起隧道地层刚度和应力场的变化。地下洞体的存在使隧道部分悬空，隧道底部的溶洞充填物厚度大且松软或暗河水流给隧道基底处理造成一定的困难。

3、涌水

涌水主要是指在开挖的过程中，遇到了地下暗流，或者泉眼等，突然冒出从而引起隧道内塌方，而且容易携带泥石等堵塞隧道内通道，改变了隧道内围岩的地质情况，容易引起事故的发生。

二、防坍塌的措施

隧道施工预防塌方，除选择相应的安全合理的施工方法和措施。在施工中主要做到以下几点：

1、先排水：在施工前和施工中采取相应的防排水措施，尽量将开挖范围外之水截住，不使流进洞内，一般采取注浆处理。

2、短开挖：在围岩石质较差地段，控制每循环开挖进尺，每次立一榀工字钢拱架且拱架必须紧贴掌子面，使拱顶与拱架间无空隙。

3、强支护：针对围岩和地压情况加强初期支护确保支护结构有足够的强度，采取增加拱架的本身刚性强度、减小拱架间距及喷射砼的厚度，有时也可采取模注砼尽早封闭。

4、快衬砌：必要时二次衬砌工作紧跟开挖工作面进行，力求衬砌尽快成环，和初期支护共同受力。

5、勤检查：安排专人对支护及围岩等进行检查和量测变形，发现围岩有变形或异状，立即采取有效措施进行处理。做好超前地质预报工作，及时了解前方的地质和水文条件。

6、方案合理正确：隧道塌方是最容易造成施工安全事故的主要原因，工人时刻处在危险当中。因此，只有方案正确、处理及时、方法恰当、组织严密、措施得力，才能使抢险得以顺利完成。

7、在隧道掘进施工中，要随时观察围岩变化情况，并密切注意现场所揭示的岩性和勘察、设计岩性的差别，及时进行相应的设计变更。

三、处理塌方

1、如塌方体积较小，且塌方范围内已进行喷锚或已架设了较为牢固的支撑时，可由两端或一端先上后下地逐步清除塌方，清除时注意观察拱顶及周边的围岩有无变化的可能，避免出现二次塌方。随挖随架设临时支撑，临时支撑必须紧顶到塌腔面。如塌体稍大些时不能完全保证能否引起二次塌方时，不要清除塌体，在塌体上先对拱顶进行临时锚喷支护、钢拱架支撑或进行模注砼作为临时支护，在保证安全情况下再对拱脚进行欠挖处理进行刚性支护。

2、如塌方体积较大，因塌体堵塞无法进入塌方范围进行支护时，可采用长管棚或注浆加固塌体，待其稳定后，采用“穿”的办法按照短进尺、弱爆破、早封

闭的原则挖开塌体，并尽早衬砌，有时为了减少塌腔的暴露时间支护可采取一次性模注砼进行封闭。塌方段围岩整体性较差或富水，还应对该段周边围岩进行预注浆加固处理。

3、如塌方冒顶，在处理塌体前应先支护陷穴口，锚喷封闭洞穴周围岩面，避免洞内二次开挖塌体时上顶二次坍塌。地质条件较差时，还应该对陷穴口周边地表进行打设锚杆或地表注浆加固措施。地表周围及陷穴口上空要做好防排水措施，避免雨天雨水进注塌腔内软弱围岩。如果塌腔顶部地表埋深非常浅且塌腔比较大时，可以视情况将地表揭开进行明处理。

4、一般塌方段的支护和衬砌需加强处理，模注衬砌背后与塌腔周壁间必须采取紧密支撑。塌方衬砌背后空洞的处理，当塌方较小时，可采用浆砌片石或干砌片石回填密实。当塌腔较大时，可用浆砌片石回填，厚度宜为2米，其上空间采用钢支撑等顶住稳定围岩。当塌方冒顶时，要根据上顶回填炉渣及土的荷载确定支护及模注衬砌的类型，做好形成设计强度后再进行冒顶回填，一般采用轻质材料如炉渣，至地表1-2米后用粘土封层防水，封层要高出原地表50cm左右，回填及封层要夯填密实防止塌陷进水。

5、处理坍方的同时，应加强防排水工作。坍方往往与地下水活动有关，治坍应先治水。防止地表水渗入坍体或地下，引截地下水防止渗入坍方地段，以免坍方扩大。

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