公路隧道塌方成因分析和处治措施分析

公路隧道塌方成因分析和处治措施分析

冯旅遥

陕西路桥集团有限公司  陕西西安710000

摘要：在公路隧道施工过程中，坍塌一直是较为常见且危害系数巨大的安全问题，其发生原因除自然地质原因外，也有一定的人为管理不当等。公路隧道的施工难度相较于一般工程建设的难度偏大，因而对技术的运用、管理的形式等均有更高的要求，本文针对隧道塌方事故的成因、处治措施及预防举措进行分析。

关键词：公路隧道；塌方成因；处治措施

引言：目前来看，我国的多数公路隧道建设没有精尖技术作为后盾，因而造成工程建设资源和成本耗费大、工程工期长、意外情况多以及建设环节复杂等问题，以上均会对隧道工程带来塌方的隐患。在实际施工期间由于缺乏对洞身底层进行实时探索的技术，从而导致在此期间极易发生灾害。

1公路隧道施工塌方的原因分析

1.1人为施工

在公路隧道的建设期间会有多种因素导致隧道塌方，其中由于人为原因导致塌方的事故较多。主要有以下几点原因：一、由于建设单位在施工期间所用方式方法不得当，施工流程不完善，致使建设工期较长，易发生问题。二、在工程建设期间如果由锚杆和喷射混凝土面板组成的支护没有完全贴合围岩、支撑设备本身的质量不合标准，或所使用的混凝土质量未达要求，将会对隧道的围岩带来巨大的压力，也容易造成塌方。三、在隧道建设中，需要搭建临时支撑架，且随着工程的进度需置换临时搭建的支撑架。若在置换期间为遵循正规的程序进行操作，则可能造成隧道塌方事故。四、在岩石地质路段修筑隧道时，通常采用爆破的方式展开施工进程，而爆破的主要爆炸物便是炸药。在实施爆破时，炸药的使用量十分考究，若量过大则可能导致直接塌方，爆破位置、爆破方式的不当同样会导致塌方事故。

1.2自然地质

由于自然地质原因引发的塌方事故也不在少数，归纳以下几点原因：一、隧道建设工程建设时常会遇见各种地质情况，较为常见的是地质破碎和断层。若遇到地质破碎的情况，施工活动会将地质中隐藏的应力全部释放出来，导致工程中的围岩短时间内承受较大的压力或者由于一方应力的突然消失导致整体围岩不稳定，致使出现塌方事故。二、部分隧道在建设时会存有地质堆积情况。此种地质结构的特点是地质整体结构不牢固，较为松散，并且土壤颗粒之间的胶结度较低，因而出现塌方情况。三、建设施工地带在选址的过程中可能选择了地质运动较为频繁的地带，此种地带常会出现由厚度较低的薄层岩体所形成的交错运动发育的地带，或者是带有褶皱形式的地质区域，两种地质均容易引发塌方。四、隧道建设地质属于夹层岩地质，此类地质通常较为软弱或者软弱交错、相间。此岩层中地下水的流动会使原本脆弱的地质层强度继续降低，引发坍塌事故。五、在隧道工程中，若有水流长时间的对隧道周围的土壤、岩层进行浸泡、冲刷等作用，会使周围岩体的整体稳定性降低，导致坍塌事故。五、自然环境的变化会直接或间接的影响施工地段、施工现场的地质地层变化，造成周围岩石层出现分化、松动等现象，引发塌方事故。

2公路隧道施工塌方的处理措施

2.1隧道洞口塌方处理

发生塌方时，若主要发生在隧道口，则属于是小型塌方事故，可以按照从上到下的顺序进行清理。以实际情况作为参考依据是否进行刷坡卸载的操作，与此同时，及时运用喷锚网支护对整个塌方坡面加固，防止二次坍塌[1]。在塌方严重的情况下，则需要优先建造台阶，然后逐步清理出塌方现场的残渣，接着开始对塌方体加固。若遇到仰坡情况，可以利用浆砌片石挡墙稳固塌方体。

2.2塌方的初期处理

有效防止塌方体对周围环境影响的扩大，需在发生塌方后及时作出反应，因而初期处理十分重要。完成初期处理应按照以下步骤：第一、发生塌方后需对现场完全封闭并做好塌方体加固工作；第二、运用理论计算出塌方的高度和理论宽度，以此为依据对塌方体的稳定性进行评估。但需考虑到围岩并非由均质构成，因而在评估稳定性后仍需对细节加以重视。第三、判断塌方体是否已经延伸至地面，若到地面，则必须进行截水工作，搭建雨棚。完成隧道内部的相关工作后，利用进行夯填且需超过原有高度。第四、等待下沉，下沉结束后进行铺砌。

2.3塌方体的处理

如果隧道塌方处的地质情况整体地质条件较差、地质土质较为松散，胶结度低，则较少出现大面积塌方事故，施工期间一般采用小导管注浆解决坍塌问题。此时周围的围岩通常较为松散，因而可用灌浆的方式对围岩和塌方体进行加固，最后利用锚喷混凝土及钢架结构进行处理即可。

遇到隧道塌方情况时，需要对软岩及坍塌地段进行处理，较为常见的方法是台阶法，将断面分成上下两个断面，错开一定距离先开挖上半断面，待再开挖下半断面，当然上、下半断面可同时掘进施工。

在塌方路段的永久性支护承受的应力远超过其本身承载量时，必须对支护采取加固措施，主要通过提升混凝土或支护内部钢筋强度的方式进行加固。在此期间，可同时加固隧道内其他路段，增强隧道整体的稳定性，达到减轻支护荷载压力的目的。

3公路隧道塌方的预防措施

在进行公路隧道工程时需注意以下几点，从施工监管和地质改善两个方面来提升隧道施工的安全性，防止坍塌事故的再次发生。

3.1加强施工监管

3.1.1缩短开挖时间间隔

为了使工程能够更安全、更快速的完成，需要施工单位缩短各个工序之间的时间间隔。在每一环节的工序完成之后，即可开始下一环节的工序开展，以保证隧道掌子面的稳定性。若两道工序间的时间拖延过长，会使原本处于地下的岩层等长时间裸露在外，致使围岩分化、松散等问题[2]。因此，缩短工序开挖时间的间隔，有助于后期工程的平稳进行。

3.1.2加强隧道施工支护

在隧道工程中不管是临时性支护还是永久性支护在实际建设中都具有十分重要的意义，且发挥着重要作用。支护设施是否能真正发挥作用影响着整个隧道工程的安全与否。在施工现场需对支护的结构强度进行测定，测定时应对施工现场做出详细的了解，尤其是在围岩和地压方面。依据调查的具体情况增加支护和拱架的强度以及混凝土的厚度。

在完成支护工作且支护结构在实际施工中安全、稳定后应开展衬砌和仰拱作业，从而实现衬砌成环的目的，并且能够前期的支护构成完整的支护系统，有效避免或减少工程坍塌的发生，为隧道的安全提供必要保障。

3.2改造地质环境

3.2.1加强排水

在建设施工的路段常会出现积水情况，因此及时做好排水，加强排水系统的建设十分重要。并且，在隧道建设时有必要将隧道外的水阻截在施工隧道之外，以免由于水流的渗入对工程建设带来影响。与此同时，在反坡掘进时应提前准备好相应的抽水设备，若在坑壁出现渗水现象时，需采用在凿眼处安装套管设备进行引流。

3.2.2超前地质预报

在工程施工期间，需合理有效的使用现代科学技术，结合隧道地震波法、探地雷达法等对施工地段的地质进行勘察，对施工隧道的地质情况做详尽的调查和研究，以推测可能发生的地质灾害等突发情况，从而避免坍塌的发生。对现今使用的设备进行更新升级，使其探测更加准确，不断完善优化硬件设备，将两者结合，提前预测，提前做出相应的应对措施。此外，针对不同质地结构的围岩要运用不同的应对办法。实时监测，根据所获得的准确信息调整相应的计划、设计，从而更好的完成工程建设。

结论：综上所述，在公路隧道的建设中，根据现场的真实数据进行详细分析，运用先进的施工理念和设备，制定有效的措施，解决遇到的突发状况。以具体的坍塌原因为依据，制定具有前瞻性的预防措施，从而有效避免事故的发生，减少经济损失、保证人员安全，进一步提高工程的质量。

参考文献：

[1]郭建东.高速公路隧道施工塌方原因分析及控制措施[J].建筑工程技术与设计,2021(13):1470.

[2]胡卓.高速公路隧道施工塌方原因及控制措施分析[J].运输经理世界,2020(18):76-77.