周志波

摘 ?要：文章對隧道塌方的原因進行了綜合的探討分析，提出了隧道塌方的超前地質預報的應用方法，并研究出了隧道塌方事故控制的防治對策，從而確保隧道施工的安全順利進行。

關鍵詞：隧道塌方;超前地質預報;防治對策

引言

在隧道施工建設的過程中，較為常見的安全事故就是塌方，塌方等安全事故的發(fā)生，不僅會導致工期受影響，增加工程費用，還會對施工及技術等人員造成人身傷害，甚至威脅到其生命安全。因此，對隧道塌方進行超前預報，有效預防并處理塌方等安全事故的發(fā)生，從而保證施工的安全性，這對于施工企業(yè)來說有著重要意義。

1 造成隧道塌方的原因

根據(jù)多年來作者對隧道塌方事故的總結分析，得出造成隧道塌方的原因主要有以下幾點：（1）地質條件方面的原因。如果所建的隧道位于結構較為松散的堆積體，開挖后會因無法承載重力而塌方;如果穿過斷裂帶、褶皺帶、斷層帶，開挖后會使圍巖失去穩(wěn)定性而出現(xiàn)塌方;如果建在破碎帶，由于泥質物太多而易發(fā)生塌方;如果所建隧道地段的地下水比較豐富，巖石經(jīng)過水的浸泡、沖蝕和溶解降低了巖石的強度而易造成塌方。（2）施工方面的原因。在修建隧道時，由于測量人員對隧道的設計勘測不合理而造成塌方;在施工過程中，由于施工人員施工方法不當或者在施工中沒有責任意識，使修建的隧道存在質量問題和安全隱患而造成塌方;施工管理人員自身素質不夠，隧道質量及安全意識淡薄，在施工中缺乏科學有效的管理而使修筑的隧道塌方。（3）隧道塌方的預報工作做得不夠好，從而增加了塌方發(fā)生的概率。以上三個方面便是引起隧道塌方的主要原因。

2 隧道塌方的地質超前預報

2.1 地質超前預報的目的及內容

如果在施工前能夠很好的掌握隧道所建地的地質情況，就會大大減少隧道塌方發(fā)生的可能性。地質超前預報即對隧道所在地段的地質條件進行預報，使施工人員能清楚的了解掌子面的地質情況和圍巖條件，為施工單位制定科學的施工方案、選擇正確的施工方法提供依據(jù)，從而達到降低隧道塌方事故的可能性。其預報的內容主要包括：不良及災害地質預報;斷層構造及斷層破碎帶位置、性質、充填物狀態(tài)、是否充水等的預報;地下水狀態(tài)的預報;圍巖類別的預報等。

2.2 地質超前預報的方法

超前地質預報的方法按照時空距離可劃分為短期預報和中長期預報;按實施方法可劃分為超前探孔法和物探方法。目前在我國物探方法是應用較為廣泛的方法，文章就主要探討地質超前預報的物探方法，如TSP超前地質預報法、GPR超前地質預報法、紅外探水法。

2.2.1 TSP超前地質預報方法。TSP技術即通過向鉆孔內爆破，因爆破引發(fā)的地震波向巖體四周傳播，當向隧道前方傳播的地震波遇到障礙時就會被反射回來，反射回來的地震波經(jīng)過傳感器被處理，使反射時間與波傳速度具有可計算性，從而確定隧道反射界面與掘進面的距離。其主要優(yōu)點是適用范圍廣、預報距離長和對隧道的施工干擾小。但也有預報的信息有限，預報的精度偏低，對于形狀不規(guī)則的小溶洞預報不準等缺點。

2.2.2 GPR超前地質預報方法。GPR方法即地質雷達法，主要用于短距離的超前地質預報。其利用的是不同的圍巖對電磁波的作用是不同的原理，來對圍巖進行探測的一種方法。其具體過程為通過地質雷達發(fā)射出高頻電磁波，當電磁波遇到帶電的圍巖界面時被反射、折射或散射，因此回波和接收天線之間就有了時間上的空缺點，最后通過對回波的分析推測出目標圍巖的狀態(tài)，從而實現(xiàn)對隧道的地質預報。其具有對短距離的不良地質體預報準確、對洞穴及水靈敏度強，因此可準備地預報溶洞。其缺點是探測距離較近，不利于長距離隧道探測;反射的電磁波比較容易受影響，對探測的條件要求比較高;比較容易受雜波干擾，對探測人員的經(jīng)驗及技術要求也較高。

2.2.3 紅外探水方法。由于不同地質的導熱性不同，紅外探測儀利用不同地質有不同的導熱性對隧道潛伏的含水構造進行探測。一般來說水的導熱性要比巖石的導熱性低，紅外探測發(fā)出時，如果隧道外圍存在隱伏的含水構造時，紅外發(fā)射場就會出現(xiàn)異動，最終根據(jù)探測曲線圖來進行判斷預報。紅外探水預報方法簡單易操作，測量和分析的速度都很快，但是只能探測到含水的地質構造，無法應用于無水情況下的地質災害的探測預報，而且其很容易受隧道內如通風、燈管發(fā)熱等環(huán)境的影響。

不同的超前地質預報的方法都有各自的優(yōu)點和缺點，只有把它們結合起來應用，取長補短，才能更好的實現(xiàn)對隧道塌方的地質預測。在今后的超前預報中，不斷升級并完善硬件設備及處理軟件，并綜合超前地質預報，將各種物探方法結合起來應用。除此之外在地質預報中要清楚了解隧道所在區(qū)域的地質情況并實現(xiàn)跟蹤預測，并且還要具體問題具體分析，對于不同的圍巖結構產(chǎn)生的災害采取不同的措施，從而不斷提高預報的準確性和實用性。

3 隧道塌方的防治對策

3.1 預防施工中隧道塌方的措施

在施工之前，通過綜合超前地質預測方法對工程進行超前預測，如果發(fā)現(xiàn)不良的地質情況，要重新制定出施工方案并交由上級審批，審批之后方可進行。然后就是要對圍巖進行全面的探測，并對其安全性和穩(wěn)定性做出全面詳細的分析，以用于對施工進行指導。圍巖的穩(wěn)定性在一定程度上決定了隧道的安全穩(wěn)定性，因此在必要時可通過增加預應力錨索，以保持工程地質的穩(wěn)定性。其次，當在施工中實施光面爆破技術時，要嚴格保持周邊開挖輪廓的平整度，并且在初期支護中要保證其可靠性，嚴格控制其施工質量。

3.2 處理隧道塌方的措施

在施工過程中，當發(fā)生了塌方時，首先應確保人員安全，并及時上報塌方情況。共同分析找出塌方的原因，根據(jù)具體的原因采取相應的處理措施才能將塌方有效地控制。下面就簡單介紹幾個常見的塌方情況：（1）掌子面發(fā)生坍塌，主要是因為對前方地質條件沒有準確了解或者是施工方法不合理，因此可采取使用應力錨桿、掛網(wǎng)、噴射混凝土進行支護的措施，必要時還可應用加長小導管進行超前支護。（2）在初期支護后的地段發(fā)生了塌方，主要是由于初期支護的施工質量不符合要求或者是后期支護不及時，沒有形成閉合，因此要加強施工質量監(jiān)督管理力度，加強支護。（3）如果發(fā)生的是小型塌方，應及時做好清理工作;如果發(fā)生的是中型塌方，則不能回填實塌方塌洞，在支護體頂面要做好保護層及坍塌緩沖層;如果發(fā)生的是大型塌方，一般隧道洞口都會被堵塞，因此可對塌體采用大導管或長大管棚等方法進行注漿固結，然后再做好加強支護工作。（4）如果是因為地下水引起的塌方，應結合“引、排、堵”的方法，將地下水進行有效的控制后，再采用噴射混凝土將塌方面封閉，將塌方土石方清理。（5）冒頂塌方，主要由于覆蓋層薄，沒有有效地施做超前支護等原因。對于冒頂塌方首先就要做好地表水徑流的排泄工作，以盡最大可能減少塌方的范圍。

4 結束語

隧道出現(xiàn)在各種高速公路、公路、鐵路等地段，每天都要經(jīng)過大量的車流人流，如果發(fā)生塌方，帶來的危害是巨大的，其不僅會造成巨大的人員傷亡，還會嚴重影響交通從而給經(jīng)濟帶來巨大的損失，并且也會對工程經(jīng)濟效益造成巨大損失。因此隧道施工隊伍要高度重視施工工程的質量及安全。在施工中，應綜合應用各種地質超前預報技術，實現(xiàn)對隧道施工地質條件的準確預測充分認識，從而降低塌方發(fā)生的可能性。而且還要重點把握隧道塌方的防治措施，并且一旦發(fā)生塌方要及時處理解決，盡可能減少損失。施工管理人員在施工中要做到科學管理，嚴格控制施工方法及嚴格監(jiān)督施工質量，盡量避免由于主觀因素造成的塌方。

參考文獻

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