范亮

（中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司 湖北十堰 442013）

1 引言

自改革開放以來，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)發(fā)展極為迅速，其建設(shè)規(guī)模也逐年擴(kuò)大。針對(duì)當(dāng)前高速公路隧道施工中的實(shí)際狀況而言，因?yàn)闃O易受到各方面因素的影響，主要包括施工技術(shù)、地形條件以及地質(zhì)狀況等，所以在施工過程中時(shí)常會(huì)發(fā)生塌方事故。一方面嚴(yán)重威脅了現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全，另一方面也延誤了施工工期，不利于施工單位合理控制施工成本?；诖?，在對(duì)高速公路隧道進(jìn)行施工的過程中，相關(guān)單位需要對(duì)誘發(fā)隧道坍塌的因素進(jìn)行全方位分析，從而制定針對(duì)性的防控措施，盡可能減少或者規(guī)避隧道塌方事故。因此，不難看出，深入研究高速公路隧道施工塌方的原因及其控制措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 當(dāng)前高速公路隧道施工中塌方出現(xiàn)的主要原因分析

2.1 地質(zhì)問題帶來的隧道塌方

在誘發(fā)隧道塌方的各類因素之中，地質(zhì)因素絕對(duì)占據(jù)了較大的比例。不同的地質(zhì)條件會(huì)帶來不同種類的隧道塌方。當(dāng)前地質(zhì)因素主要涉及泥石流、滑坡、溶洞、斷層帶以及變質(zhì)巖體等方面。當(dāng)高速公路隧道工程在此類地質(zhì)條件中進(jìn)行施工的時(shí)候，施工單位需要提前對(duì)其展開深入的調(diào)查與分析，否則會(huì)增加后續(xù)施工中塌方事故出現(xiàn)的幾率。

2.2 地下水下滲帶來的隧道塌方

如果高速公路隧道工程周邊的巖石中或者上方區(qū)域存在大量的地下水，則極易誘發(fā)隧道坍塌事故。這是因?yàn)榈叵滤拇嬖?，?huì)大幅降低隧道巖層的安全性以及穩(wěn)定性，從而降低巖石的強(qiáng)度，導(dǎo)致隧道整體的耐壓性大幅下降，進(jìn)而對(duì)整個(gè)隧道結(jié)構(gòu)面的穩(wěn)定性帶來極其不利影響。一旦超過一定的閾值，就會(huì)出現(xiàn)隧道塌方事故，從而使施工人員的生命安全得不到有力保障。

2.3 施工因素帶來的隧道塌方

由于隧道的地質(zhì)條件不是一塵不變的，因此在某些地質(zhì)條件下，一旦施工人員施工方法不得當(dāng)勢(shì)必會(huì)帶來不同程度的隧道塌方事故。具體來看，主要包括以下幾個(gè)方面：①當(dāng)隧道穿過節(jié)理裂隙發(fā)育地帶、斷層結(jié)構(gòu)以及褶皺構(gòu)造等區(qū)域，因?yàn)閲鷰r基本被切割成大量碎石塊，自身穩(wěn)定性大幅下降，所以節(jié)理面留有大量巖屑以及有泥物質(zhì)，結(jié)構(gòu)較為松散，整體強(qiáng)度較低，一旦施工人員及時(shí)對(duì)其實(shí)施支護(hù)，在長(zhǎng)時(shí)間的暴露下，勢(shì)必會(huì)使圍巖在風(fēng)化作用下，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)一步下降，從而誘發(fā)隧道塌方事故。②當(dāng)隧道施工穿過斷層地帶時(shí)，一旦遭遇較高水壓的富水洞段，則會(huì)使大量地下水朝著洞室內(nèi)下滲，從而沖刷掉斷層結(jié)構(gòu)中原本存在的填充物以及破碎巖體等，進(jìn)而降低斷層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，引發(fā)隧道塌方事故。③巖層產(chǎn)狀不利或者存在巖爆等狀況。在對(duì)高速公路隧道進(jìn)行實(shí)際事故的時(shí)候，因?yàn)槭┕と藛T沒有提前對(duì)目標(biāo)隧道工程全過程施工需要穿過的地質(zhì)狀況進(jìn)行全面了解，也就無法精確觀測(cè)到圍巖存在的各種細(xì)微的變化，也就沒有對(duì)圍巖自身的穩(wěn)定性進(jìn)行精確判斷，所以會(huì)存在思想上的麻痹大意，從而沒有及時(shí)對(duì)不良地質(zhì)洞段進(jìn)行合理的支護(hù)以及采取合理的開挖方案，盲目追求施工進(jìn)度，未設(shè)定合理的施工工期。不僅如此，隧道開挖過程中，未對(duì)爆破強(qiáng)度給圍巖帶來的影響實(shí)施綜合分析，從而使爆破給圍巖帶來的擾動(dòng)超出了預(yù)先設(shè)定的閾值，且在開挖完成后沒有對(duì)圍巖采取必要的保護(hù)措施，使其長(zhǎng)時(shí)間暴露在外界空氣環(huán)境中，進(jìn)一步加劇了圍巖的風(fēng)化程度。

2.4 設(shè)計(jì)因素帶來的隧道塌方

設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)椴僮鞣椒▎我?、勘察設(shè)備落后等原因，導(dǎo)致無法全面的勘察隧道所在區(qū)域的詳細(xì)地質(zhì)狀況，所以無法建立全面的地質(zhì)資料檔案，從而無法對(duì)隧道施工可能遇到的瓦斯、巖爆、富水以及斷層等不良地質(zhì)狀況實(shí)施較為精確的評(píng)估。不僅如此，隧道往往都是地下隱蔽工程，部分較長(zhǎng)的隧道甚至需要穿過幾座山體，橫跨多種地質(zhì)單元、多類地質(zhì)構(gòu)造以及巖層；然而當(dāng)前設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察工作，往往只能勘察到整體的機(jī)制狀況，無法對(duì)水平以及垂直埋深較大的洞段實(shí)施勘察，這就導(dǎo)致隧道局部地段的地質(zhì)資料不健全。設(shè)計(jì)因素導(dǎo)致地質(zhì)相關(guān)資料不全面也是當(dāng)前隧道施工中出現(xiàn)塌方事故的眾多原因之一。

3 當(dāng)前高速公路隧道施工塌方的控制與處理措施分析

3.1 隧道洞口塌方的控制與處理措施分析

若是隧道塌方屬于中小型類的塌方，則能夠按照從上而下的方式把塌方體全部清除掉，接著在結(jié)合清除后坡面的實(shí)際狀況，再判斷是否能夠采取刷坡卸載；不僅如此，還可以采取噴錨網(wǎng)的方式同樣按照從上而下的方式對(duì)仰坡實(shí)施加固處理。當(dāng)中，對(duì)于部分塌方較為嚴(yán)重的地方，也能夠通過挖臺(tái)階的方式，先把塌方體中存在的全部殘?jiān)鼜氐浊謇砀蓛?，之后再進(jìn)行加固施工，加固過程中也需要采取噴錨網(wǎng)的方式，詳細(xì)狀況如圖1所示。而在防護(hù)方面通常是在仰坡的適當(dāng)?shù)胤郊釉O(shè)漿砌片石擋墻來進(jìn)一步提高隧道整體的穩(wěn)定性。

圖1 隧道塌方挖臺(tái)階處理方式

以實(shí)際案例來看，某段高速公路的隧道出現(xiàn)塌方，原因是隧道洞口周邊的山體發(fā)生了活動(dòng)狀況。在出現(xiàn)塌方后，山體的滑動(dòng)體仍舊處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此施工人員首先對(duì)山體的滑動(dòng)體進(jìn)行加固，待加固完成后再對(duì)塌方進(jìn)行處理。其中，滑動(dòng)體加固過程中使用的器材主要包括長(zhǎng)錨桿、抗滑樁以及預(yù)應(yīng)力錨索等。待仰坡加固完成之后，若是隧道洞口留有露空洞身，需要通過暗洞明做或者明洞襯砌的方式，對(duì)于拱圈上部既能夠?qū)嵤┗靥钔潦材軌驅(qū)嵤{砌片石。

3.2 隧道洞內(nèi)塌方的控制與處理措施分析

3.2.1 對(duì)洞內(nèi)塌方初期處理

只有對(duì)塌方做好初期處理工作，才可以防止塌方體出現(xiàn)進(jìn)一步問題，因此，需要做好以下幾個(gè)方面的工作：

（1）封閉好塌方體，加固好塌方體的后方。在普氏平衡拱理論中提出，在一定的地質(zhì)條件情況下，開挖的寬度與塌方的實(shí)際高度是成正比的關(guān)系。因此，只要將塌方的開挖寬度控制好，就可以保證塌方維持現(xiàn)有高度，不會(huì)出現(xiàn)新的塌方。而計(jì)算塌方的高度可以使用塌方高度公式進(jìn)行，這樣可以將理論中開挖寬度的數(shù)值與塌方高度進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩者數(shù)據(jù)之間的差距，以便判斷塌方的穩(wěn)定程度。由于普氏平衡拱理論假設(shè)圍巖都是均質(zhì)，而現(xiàn)實(shí)情況中圍巖不可能都是均質(zhì)，也就使得塌方的實(shí)際輪廓與理想的拋物線有差距。

（2）若塌方已經(jīng)發(fā)展至地表處，則應(yīng)該在塌方漏斗地表采取截水措施，為了避免洞內(nèi)灌入地表水，還可在塌方上方進(jìn)行遮雨棚的搭建。對(duì)塌方洞內(nèi)進(jìn)行處理后，可與對(duì)其進(jìn)行夯填處理，在夯填時(shí)，高度需要稍稍高于原本地面高度，從而保證填土下沉后的高度可與地面一致。回填土穩(wěn)定不再下沉后，則可以使用漿砌片進(jìn)行輔砌工作。

3.2.2 洞內(nèi)塌方處理

（1）小導(dǎo)管注漿法。這種方法一般應(yīng)用于土質(zhì)疏松、地質(zhì)條件較差的地區(qū)，且該地區(qū)無大范圍塌方區(qū)域。在進(jìn)行施工時(shí)，首先使用預(yù)注漿加固松散圍巖和塌方體，再結(jié)合鋼拱架和錨噴混凝土處理。

（2）二次襯砌加強(qiáng)與回填法。和沒有塌方地段相比，塌方段落的襯砌荷載大，需要加強(qiáng)襯砌。加強(qiáng)襯砌的優(yōu)先方案主要有提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)、在襯砌內(nèi)加鋼軌和鋼筋、對(duì)塌穴進(jìn)行加固等。在回填塌方時(shí)，不能使用松散的材料。

（3）三臺(tái)階開挖法。在新奧法中提到了一個(gè)施工原則，即“短進(jìn)尺、勤測(cè)量、強(qiáng)支護(hù)、緊襯砌、弱爆破、早封閉”，該原則主要使用在塌方段落或者是軟巖區(qū)域。三臺(tái)階開挖法是采用人工風(fēng)鎬并和微弱爆破、挖掘機(jī)一起配合使用，將余留土碴使用裝載機(jī)和挖掘機(jī)送出，再由自卸汽車送出隧洞并運(yùn)送至指定地點(diǎn)。在進(jìn)尺循環(huán)的過程中，都需要保持一臺(tái)拱架的距離，從而保證在通過塌方區(qū)域時(shí)不擾動(dòng)周圍的圍巖。

4 結(jié)束語

綜上所述，在對(duì)高速公路進(jìn)行施工的過程中，不管是由于事故的發(fā)生，還是由于外界環(huán)境如天氣等因素的影響，經(jīng)常會(huì)發(fā)生隧道塌方事故，事故的發(fā)生都會(huì)對(duì)高速公路隧道的穩(wěn)定造成危害?；诖?，在對(duì)高速公路的施工過程中，需要加強(qiáng)對(duì)塌方的重視程度，不僅需要重視大面積塌方，還需注意小型塌方隱藏的危害。只有加強(qiáng)對(duì)塌方的重視程度，才可以保證施工的有序進(jìn)行，確保施工人員的安全，使施工安全得到保障，從而降低施工企業(yè)的成本，提高施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。