公路隧道塌方原因分析及其施工处理措施

公路隧道塌方原因分析及其施工处理措施

曹峰

中铁隧道集团二处有限公司河北廊坊065201

摘要：塌方事故时有发生，它不仅给交通行车带来不便，而且给人的生命安危带来了很大的威胁，公路隧道塌方事件有很多的原因，所以从规划修建开始就要考虑多方面的因素，施工过程的每一个步骤都要谨慎，随着科学技术的提高，公路隧道的施工在未来还会有很大的发展，不足之处也将得到不断完善。

关键词：公路隧道；塌方；原因；处理措施

1隧道以及塌方概述

1.1隧道定义

隧道工程项目是当前交通工程常见的项目，经常见于地铁工程项目、公路工程、铁路工程项目中，在1970年的国际经济合作与发展组织召开了一次关于“隧道”的会议，会议上对“隧道”作出了如下的定义：“以某种用途、在地面下作用任何方法规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。”

1.2隧道塌方

隧道工程项目中经常会发生的安全事故就是塌方，隧道塌方主要是指在受到外力或者应力的作用下，位于隧道周围的岩土受影响出现了裂缝，然后从裂缝开始逐渐变大导致隧道洞顶、隧道两侧的物质出现大面积脱落，比如岩石、泥沙以及土壤等。隧道出现塌方主要表现形式有洞顶围岩下塌以及侧壁滑动等等，隧道塌方危害非常大，因此一定要做好预防和处理工作。

1.3隧道塌方造成的危害

公路隧道塌方带来的损失和危害有时候是不可估量的，首先会对施工人员或者是公路上行驶的人员带来一定的人身伤害，而且也使得施工质量降低，耽误工期，增加修复工费，使得交通通行延迟，同时发生公路隧道塌方事件也会给社会带来一定的负面影响，给人增添恐慌感，拨款补救等也会一定程度的造成社会经济损失，多次的事故发生会造成社会财富的大量损失。所以分析公路隧道塌方发生的原因并做出相应的解决办法是非常有必要的，因此需要对工程进行深入的研究分析，采取有效的预防措施预防或避免事故的发生。

2引起公路隧道塌方的原因

2.1施工规划设计问题

公路施工前要考虑多方面的因素，公路隧道一般要跨越多种地形，也是要穿越各种不同地质的山体。在施工前如果不考察好各方面的因素，或者没有经过精细的勘查测量计算，就容易导致后期施工出现一定的问题，从而导致施工质量不佳，引起后期塌方等一系列问题，所以很多问题是出现在前期的规划设计里面，过去机械设备不发达时很多都需要人工勘察测量，受种种因素的影响，勘察过程中就会出现一些大大小小的问题，所以塌方事件发生也说明其在前期的设计过程中存在一定的问题。

2.2施工因素带来的隧道塌方

由于隧道的地质条件不是一尘不变的，因此在某些地质条件下，一旦施工人员施工方法不得当势必会带来不同程度的隧道塌方事故。具体来看，主要包括以下几个方面：①当隧道穿过节理裂隙发育地带、断层结构以及褶皱构造等区域，因为围岩基本被切割成大量碎石块，自身稳定性大幅下降，所以节理面留有大量岩屑以及有泥物质，结构较为松散，整体强度较低，一旦施工人员及时对其实施支护，在长时间的暴露下，势必会使围岩在风化作用下，结构的稳定性进一步下降，从而诱发隧道塌方事故。②当隧道施工穿过断层地带时，一旦遭遇较高水压的富水洞段，则会使大量地下水朝着洞室内下渗，从而冲刷掉断层结构中原本存在的填充物以及破碎岩体等，进而降低断层结构的稳定性，引发隧道塌方事故。③岩层产状不利或者存在岩爆等状况。在对公路隧道进行实际事故的时候，因为施工人员没有提前对目标隧道工程全过程施工需要穿过的地质状况进行全面了解，也就无法精确观测到围岩存在的各种细微的变化，也就没有对围岩自身的稳定性进行精确判断，所以会存在思想上的麻痹大意，从而没有及时对不良地质洞段进行合理的支护以及采取合理的开挖方案，盲目追求施工进度，未设定合理的施工工期。不仅如此，隧道开挖过程中，未对爆破强度给围岩带来的影响实施综合分析，从而使爆破给围岩带来的扰动超出了预先设定的阈值，且在开挖完成后没有对围岩采取必要的保护措施，使其长时间暴露在外界空气环境中，进一步加剧了围岩的风化程度。

3公路隧道塌方处理措施

3.1勘察设计精细化

对于公路隧道项目，在正式开展隧道工程项目的施工工作之前需要施工项目部使用探测技术，利用这一技术手段来进行地质的勘察工作，落实好勘察设计工作精细化。通过细致的勘察工作能够获取精确度数据，利用数据制定地质报告，根据地质报告选取合理的参数进行施工设计方案的制定，按照定好的设计方案开展后续工作，在后续工作过程中也要根据实际情况进行动态调整。

3.2隧道洞内塌方的控制与处理措施分析

3.2.1对洞内塌方初期处理

只有对塌方做好初期处理工作，才可以防止塌方体出现进一步问题，因此，需要做好以下几个方面的工作：（1）封闭好塌方体，加固好塌方体的后方。在普氏平衡拱理论中提出，在一定的地质条件情况下，开挖的宽度与塌方的实际高度是成正比的关系。因此，只要将塌方的开挖宽度控制好，就可以保证塌方维持现有高度，不会出现新的塌方。而计算塌方的高度可以使用塌方高度公式进行，这样可以将理论中开挖宽度的数值与塌方高度进行比较，发现两者数据之间的差距，以便判断塌方的稳定程度。由于普氏平衡拱理论假设围岩都是均质，而现实情况中围岩不可能都是均质，也就使得塌方的实际轮廓与理想的抛物线有差距。（2）若塌方已经发展至地表处，则应该在塌方漏斗地表采取截水措施，为了避免洞内灌入地表水，还可在塌方上方进行遮雨棚的搭建。对塌方洞内进行处理后，可与对其进行夯填处理，在夯填时，高度需要稍稍高于原本地面高度，从而保证填土下沉后的高度可与地面一致。回填土稳定不再下沉后，则可以使用浆砌片进行辅砌工作。

3.2.2洞内塌方处理

（1）小导管注浆法。这种方法一般应用于土质疏松、地质条件较差的地区，且该地区无大范围塌方区域。在进行施工时，首先使用预注浆加固松散围岩和塌方体，再结合钢拱架和锚喷混凝土处理。（2）二次衬砌加强与回填法。和没有塌方地段相比，塌方段落的衬砌荷载大，需要加强衬砌。加强衬砌的优先方案主要有提高混凝土强度等级、在衬砌内加钢轨和钢筋、对塌穴进行加固等。在回填塌方时，不能使用松散的材料。（3）三台阶开挖法。在新奥法中提到了一个施工原则，即“短进尺、勤测量、强支护、紧衬砌、弱爆破、早封闭”，该原则主要使用在塌方段落或者是软岩区域。三台阶开挖法是采用人工风镐并和微弱爆破、挖掘机一起配合使用，将余留土碴使用装载机和挖掘机送出，再由自卸汽车送出隧洞并运送至指定地点。在进尺循环的过程中，都需要保持一台拱架的距离，从而保证在通过塌方区域时不扰动周围的围岩。

3.3施工技术措施

（1）做好排水措施，从上文的原因分析来看地下水是导致事故发生的重要原因，所以施工中的排水工作是非常有必要的，排水工作主要是在施工前期，和施工中期进行，一是要挖好排水沟，步步推进，施工中必须要有抽水设备，如果坑的底部有积水，必须要设置排水管进行排水。（2）要控制好开挖的时间，尤其是控制好各项工程中间隔的开挖时间，尽量减少围岩裸露在外面的时间，由此提高施工质量，使得工程质量更加稳定，避免塌方事故的发生。（3）在进行岩石的爆破时，如果可以进行人工的开挖，尽量不要选择通过爆破的形式开挖，必要时，要严格控制炸药的用量，避免因为用过多的炸药造成其周围岩石的稳定性降低，破坏周围的地质，造成工程质量下降。（4）做好检查检验工作，在施工过程中要随时对施工的项目进行检查检验，及时查漏补缺，及时发现问题及时解决，降低问题的出现率，如果发现有异常的情况，要及时的去排除隐患，防止后患。（5）在开挖之后要及时对开挖点进行支撑保护，使得开挖结构更加稳定，也有利于下一步的施工顺利进行。

3.4隧道塌方后的处理措施

（1）首先要防止塌方再一次扩大，采取有效的措施进行一定的维护，一是在原有的支撑保护下进行加强，在其发生事故的周围进行加固，可以架设支撑架或进行混凝土加固，要注意好石头的裂缝等地方，然后进行相应的固定。（2）如果整个塌方事故涉及的范围比较小，在做好各项支撑工作时，可以组织开始清理坍塌所造成的废渣。如果整个坍塌事故涉及的范围比较大，无法收拾坍塌所造成的大量堆体，可以在原有的坍塌基础上对堆体进行浇筑，然后采用钻孔等技术对其进行进一步的施工。在此项工作进行的同时一定要避免产生积水，做好排水工作，否则容易影响整个施工工程。（3）整个塌方段稳定之后，做好各项支撑，可以用混凝土等进行回填，浇筑出初步的项目框架，然后进行后期的改进完善施工。

4对公路隧道等未来发展的建议

（1）随着信息化时代的到来，道路交通也开始逐渐适应信息化，在未来的发展中要将信息化融入到整个交通系统中，以便于提供更加便捷化的服务。（2）公路隧道交通要不断朝着人性化的方向发展，做好各项应急措施，以备事故发生对路况车辆能有所保障，要不断增强各个安全监测系统的安全检测能力，对安全隐患及时做出警报。（3）要积极引进先进施工技术，使传统施工技术的重要核心与现代先进施工技术紧密结合，提高劳动力素质，同时也将推动整个交通业的发展。

结束语

我国在公路建设方面起步比较晚，但是通过近几年的发展来看，我国公路的建设发展速度十分快，同时各项施工技术也得到了不断的发展，而公路隧道建设问题一直是公路施工中关注的焦点，我国在隧道的建设上已经取得一定的成功，也获得了许多劳动成果，但是受起步晚等诸多因素的限制，公路隧道建设方面还存在许多的问题，经验技术不足等给施工造成很多的困难。综上所述，以上内容就是对公路隧道塌方原因分析及其施工处理措施的论述。

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