浅谈隧道施工坍塌方预防及处理措施
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[摘要] 羊角隧道位于渝湘高速公路武隆至水江段武隆县羊角镇境内，该隧道为上下行分离设置，左线全长6655.5米，右线全长6682米，属特长隧道，其长度在渝湘高速全线所有隧道中排名第四，是渝湘高速公路重点控制工程之一。经过对此段工程的施工过程中的学习以及对隧道工程施工技术的研究，对隧道施工有了更近一步的了解。隧道施工过程中由于地质及施工等方面的原因，难免会出现塌方现象，这就需要作出预防和处理措施。重点介绍了隧道坍塌方预防措施，以及处理措施。
[关键词]隧道；坍塌方；预防；处理措施
1引言
提起隧道施工，对于大多数土木工程专业的行内人士来说并不会感到陌生。然而对于业余人士来说，还是一片茫然。“什么叫隧道？”隧道――以任何方式修建，最终用于表面以下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2m2以上者叫做隧道。塌方一般是指在高地应力区,隧道开挖后的围岩应力调整过程中,由于岩体弹性应变能量释放,造成岩体发生一种带有塌方前声响的岩体开裂、岩块剥落的一种地质灾害现象。
2隧道坍塌方预防措施
2.1 发生坍塌方原因
2.1.1地质原因
（1）隧道穿过断层及其破碎带，一经开挖，潜在应力释放，承压快、围岩失稳而引起坍塌；
（2）当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌；
（3）在挤压破碎带，岩脉穿插带。节理密集带等破碎结构地层中，岩块间互相挤压钳制，一经开挖则失稳，常见围岩掉块、塌落。在软弱结构面发育的情况下，或泥质充填物过多，均易产生教大的坍塌；
（4）在构造运动的作用下，薄层岩体形成的小褶曲、错动发育地带，施工中常常发生坍塌方；
（5）岩层软硬相间，或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大大降低，因而发生滑坍；
（6）地下水的软化、浸泡，冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。
2.1.2 施工方法和措施不当
（1）施工方法选择不当，或工序间距安排不合理。各工序间距拉得教大（如初期支护没有及时跟进掌子面、二次衬砌没有及时浇筑），地层暴露时间过久，引起围岩松动、风化、导致塌方的发生；
（2）喷锚不及时，或喷射混凝土质量、厚度不符合要求；
（3）采用钢支撑时，支撑架设质量欠佳，支撑与围岩不密贴，两者间的间隙填塞不密实，或者连接不够牢固，不能满足围岩压力所需要的强度要求；
（4）有时抽换支撑操作不当，或者当支撑已出现受力过大的现象而未及时加固；
（5）爆破作业不当，用药两过多；
（6）处理危石措施不当，引起危石坠落，牵动岩层坍塌。
2.2坍塌方前征兆
（1）测量信息所反应的围岩变形速度或数值超过允许值；
（2）喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂；
（3）在坑道或坑壁发现不断掉下土块、小石头或构件支撑间隙不断漏出砂、石屑；
（4）岩层层理、节理缝或裂隙变大、张开；
（5）支撑梁、柱变形或折断，楔子压扁压劈，填塞木弯曲折断，扒钉受力变形，木支撑发生“噼啪”破裂声；
（6）坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。
2.3预防坍塌方施工措施
要预防隧道施工坍塌，首先做好地质预报，选择相应的安全合理的施工方法和措施。在施工中注意掌握以下几个要点：
2.3.1 先排水
在施工前和施工中均应采取相应的防排水措施，尽可能将坑外之水截于坑道之外。
2.3.2 短开挖
各部开挖工序间的距离要尽量缩短，以减少围岩暴露时间。
2.3.3 弱爆破
在爆破时，要用浅眼、密眼，并严格控制用药量或用微差毫秒爆破。
2.3.4 强支护
针对地压情况，确保支护结构有足够的强度。
2.3.5 快衬砌
衬砌工作必须紧跟开挖工作面进行，争取衬砌尽快成环。
2.3.6 勤检查、勤量测
对围岩发现有变形或异状，要立即采取有效措施及时处理隐患。
3隧道坍塌方处理措施
3.1一般处理坍塌方步骤及方法
3.1.1防止坍塌方扩大范围
坍方发生后，首先应防止坍方继续扩大；
（1）在坍方范围顶部、侧壁上的危石及大裂缝，应先行清楚或锚固；
（2）对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方扩大；
（3）在坍塌方范围内架设支撑或喷射混凝土，必要时加设锚杆；
（4）加快衬砌。对坍方两端应尽快作好局部衬砌，以保证坍塌方不再扩大。
3.1.2处理坍塌方措施
（1）如坍塌方体积较小，且坍方范围内已进行了喷锚，或已架设好较为牢固的构件支撑，可由两端或一端先上后下地逐步清楚坍渣，随挖随喷射混凝土，随架设临时构件支撑支顶；
（2）如坍塌方体积较大，或地表已下沉，或因坍体堵塞，无法进入坍方外围进行支护时，则可注浆加固坍体，然后用“穿”的办法在坍体内进行开挖、衬砌；
（3）处理坍塌方的同时，应加强排水，即“治坍先治水”。
3.2处理坍塌方常用支护方式
3.2.1喷锚处理
采用喷锚处理较大型坍方，较之采用架设支撑，更加安全、快速，且省工省料。
（1）由外向内、由上而下，逐段一边清理坍塌渣，一边向岩壁先喷射一层薄砂，然后再喷射混凝土。混凝土宜分层喷射，每层厚5cm左右；
（2）喷射1～2层混凝土后，可随即加设锚杆再喷射混凝土；
（3）坍渣的清除后，随即做好衬砌。
3.2.2构件支撑处理
（1）在坍塌体不太高、坍穴略呈锥行、坍壁不太松散的情况下，使用人字架支撑；
（2）当坍塌体较高，但坍体两侧壁形状较整齐，且侧向压力不大时，可按垂直于隧道中线的方向架设横向排架；
（3）当坍塌方较大，且围岩压力也较大时，宜在坍方范围内全部用纵向棚架支撑；
（4）当坍塌方直至地表而深度不大时（小于10m），可设置井箍；
（5）当坍塌穴成斜孔时，处理方法根据斜度而定，倾角≤30°时，可按斜井的施工方法进行出渣及支撑；倾角＞35°时，运用井箍支撑及由上而下地清渣。
3.3 衬砌措施与回填方法
3.3.1衬砌施工
（1）随着坍渣的逐渐清除，衬砌逐段推进，快速成环。最好由坍体的两端对向施工。随即回填密实。在坍穴最高处或两端衬砌接头处应预留回填及进出料孔；
（2）如坍塌方范围的围岩不够稳定，在处理坍塌方中有继续坍塌的可能时，可在坍方范围内选择适当位置做坍体护拱，以掩护施工操作。护拱上应以碎渣铺填2m厚左右作为缓冲层；
（3）如坍塌体未进行预先注浆加固，而采用“穿过”的施工法时，拱脚处的衬砌圬应加宽灌抵开挖轮廓线（开挖轮廓不过大时），以保证拱脚稳固。
3.3.2坍体固填
（1）坍塌方清除坍渣后，则拱背应先以浆砌片石回填2～3m厚，其上再用干砌片石回填，回填高度应尽量填满坍方范围，坍体内木支撑应尽量拆除；
（2）在坍塌体的护拱与拱圈间应全部回填密实，坍体护拱以上回填厚度可根据具体情况而定，但不应小于2m；
（3）如坍塌方范围高大，在坍塌穴内进行回填操作不便时，可选择适当位置另行开凿专供回填用的坑道；
（4）如坍塌方直达地表，除按规定做好拱部回填外，另用一般土石回天夯实至地表1～2m，再用粘土回填至略高于地表并向四周倾斜，周围做好排水沟。
4、坍塌方处理的施工要求
(1)项目部一定要由领导带班、技术人员和安全员轮流值班，遇到突发事件，立即采取应急处理措施。
(2)及时汇报，先期监控频率按2 h／次，待变形基本控制住后可每班监控1次，及时向业代处和总监办汇报监控结果。 (3)在施工过程中，应以安全为重，为了防止作业人员疲劳，宜采用4班工作制，禁止无关人员进入洞内，安全员应随时注意观察围岩变化。若有突变，所有人员必须立即撤离。
(4)应加快处理速度，以尽量减少裂缝发展。
5、结论
通过隧道塌方的处理得到以下体会：
(1)隧道塌方不仅出自于自然因素，而且人为因素也尤为重要。地质勘测、施工工序以及施工现场的管理对隧道塌方都起到决定性的作用。
(2)处理塌方事故必须分秒必争，适时地安排应急人员、机械投入应急抢险工作。塌方事故发生后，及时上报监理、业主、设计单位。并组织各方相关领导、隧道地质专家、工程技术人员等迅速到塌方点，详细勘察塌穴高度、宽度、纵向长度及塌穴稳定情况；研究工程地质、水文地质、洞顶水的流向和涌水特点、范围；检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域；分析塌方的主要原因和塌方可能继续发展的趋势等。在施工现场中掌握具体情况的基础上，认真研究处理塌方的处理措施。
(3)塌方处理方案是至关重要得，直接影响塌方体周围洞室的稳定性、人员生命安全以及国家的财产，所以应该认真制定处理坍方的步骤、方法及预防坍方的施工措施。
(4)启动工程施工编制的应急救援预案，到达施工现场先下达抢险口头指令，明确工作烦任务的分工和要求。这样施工队既能正确理解领导意图，又能明了关键部位的所在和处治措施，使施工安全得以充分保证。
(5)前方封堵，后方加固，对塌方区形成合围，是防止塌方恶化的有效方法。隧道塌方后，不要轻易去清除塌方渣体，应先待塌方体相对稳定后，对塌方体表面进行喷射混凝土封闭，防止塌方体滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范围扩大，最后向塌方体注浆加固为后序开挖做好准备。
(6)公路软弱围岩段隧道施工必须早封闭成环及紧跟二次衬砌，使其与初期衬砌共同参与受力，避免初期支护被压垮，出现大塌方。
参考文献
[1] 周爱国，隧道工程现场施工技术，人民交通出版社，2004。
[2] 黄成光，公路隧道施工，人民交通出版社,2006。
[3] 卓益平，萝卜顶隧道塌方处理探讨，公路交通技术.2007(4).-102-105。
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