徐兆明

（中交第三公路工程局有限公司交通軌道分公司， 北京 100000）

1 隧道塌方及其危害

1.1 隧道塌方

塌方事故主要是因?yàn)樗淼勒谱用婊蛞验_(kāi)挖未襯砌段因圍巖自穩(wěn)能力差，支護(hù)措施又不夠，造成圍巖坍塌，或者是隧道掘進(jìn)過(guò)程中，不了解前方地質(zhì)情況，當(dāng)遇到不良地質(zhì)段時(shí)，圍巖失穩(wěn)，造成塌方。

1.2 塌方的危害

隧道一旦發(fā)生塌方事故，后果將非常嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是會(huì)危及洞內(nèi)人員的生命安全，損壞機(jī)械設(shè)備。由于塌方事發(fā)突然，作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備有可能沒(méi)來(lái)得及撤離就可能被塌方體掩埋了，洞內(nèi)空間狹小，救援困難，因此被困人員的傷亡率很高，設(shè)備受損嚴(yán)重。二是造成較大的社會(huì)影響，一旦發(fā)生塌方事故，往往會(huì)面臨停工、罰款、追責(zé)等處罰，對(duì)施工單位的社會(huì)形象產(chǎn)生負(fù)面影響。

2 塌方產(chǎn)生原因

隧道塌方的原因主要有地質(zhì)原因、設(shè)計(jì)原因、施工原因等。

2.1 地質(zhì)原因

地質(zhì)條件對(duì)隧道工程有重大影響的大。因技術(shù)手段的制約，施工時(shí)對(duì)地質(zhì)情況的了解不準(zhǔn)確?，F(xiàn)在的公路、鐵路雙線隧道的跨度較大，如遇到斷層、溶洞、地下水、承壓水、軟巖夾層、地質(zhì)破碎帶等不良地質(zhì)時(shí)，圍巖的整體性差，自穩(wěn)能力弱，在地下水的作用下，很容易造成隧道塌方。

2.2 設(shè)計(jì)原因

隧道設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，以便掌握隧道的地質(zhì)情況，對(duì)圍巖級(jí)別作出準(zhǔn)確評(píng)判并選擇合理的支護(hù)參數(shù)，但實(shí)際工作中，受自然條件和交通條件的限制，有些地質(zhì)勘測(cè)工作無(wú)法進(jìn)行，只能用工程類比法對(duì)隧道地質(zhì)進(jìn)行估判，容易與實(shí)際地質(zhì)產(chǎn)生偏差較大。

2.3 施工原因

施工隊(duì)伍的管理水平低，整體素質(zhì)差，風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)弱，施工措施不當(dāng)，注重進(jìn)度輕視安全是造成隧道塌方的重要原因。主要有以下幾點(diǎn)：①安全意識(shí)淡薄，施工過(guò)程中，蠻目搶進(jìn)度，圍巖變化后，仍然不改變施工方法和支護(hù)措施；②沒(méi)有作好光面爆破，超欠挖嚴(yán)重，巖面凹凸不平，造成圍巖因應(yīng)力集中而發(fā)生塌方；③開(kāi)挖進(jìn)尺過(guò)長(zhǎng)，沒(méi)有及時(shí)施作初期支護(hù)，開(kāi)挖面到仰拱和二襯步距過(guò)大，圍巖暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而失穩(wěn)；④不按設(shè)計(jì)要求施工，偷工減料，沒(méi)有作好支護(hù)措施，如鋼架間距過(guò)大、錨桿長(zhǎng)度、數(shù)量不夠、噴混凝土厚度不夠等。

3 塌方防治措施

3.1 掌握地質(zhì)情況，正確判定圍巖級(jí)別

設(shè)計(jì)階段要按要求進(jìn)行地質(zhì)勘探，勘探資料完整準(zhǔn)確，能全面反映隧道地質(zhì)情況，對(duì)隧道地質(zhì)作出準(zhǔn)確的判定。對(duì)設(shè)計(jì)階段不能進(jìn)行地勘的地段，在施工過(guò)程中，要重點(diǎn)關(guān)注，運(yùn)用各種手段，提前進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)，并根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)資料，進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，避免給施工留下隱患。

3.2 選擇合理的施工方法

施工方法不當(dāng)是引起塌方的直接因素，施工前要認(rèn)真審核設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)隧道可能發(fā)生塌方的地段，要有相應(yīng)預(yù)防措施并作好必要的應(yīng)急準(zhǔn)備。根據(jù)隧道工期要求、地質(zhì)條件、人員素質(zhì)和設(shè)備配置情況等選擇合適的施工方法。當(dāng)隧道穿過(guò)地下水發(fā)育，不良地質(zhì)段時(shí)，通過(guò)改變開(kāi)挖方式，縮小開(kāi)挖斷面，調(diào)整支護(hù)參數(shù)來(lái)預(yù)防塌方的發(fā)生。如采用分臺(tái)階小段面開(kāi)挖，減少單次炸藥用量，減輕對(duì)圍巖的擾動(dòng)，嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺，加強(qiáng)初期支護(hù)并及時(shí)施作，加快仰拱和二襯施工，盡早封閉穩(wěn)定圍巖。

3.3 嚴(yán)格按照新奧法組織施工

新奧法是采用光面爆破進(jìn)行隧道開(kāi)挖，充分發(fā)揮了圍巖的自穩(wěn)能力。對(duì)圍巖及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，在圍巖的自穩(wěn)能力與初期支護(hù)共同作用下，有效控制圍巖的變形。并通過(guò)監(jiān)控量測(cè)分析圍巖和支護(hù)的變形趨勢(shì)來(lái)指導(dǎo)隧道設(shè)計(jì)和施工?！肮饷姹啤⒊跗谥ёo(hù)和監(jiān)控量測(cè)”是新奧法隧道施工的三大要素。

3.3.1 實(shí)施光面爆破

實(shí)行光面爆破能有效地控制超欠挖，使隧道周邊能形成規(guī)則的輪廓線，防止了圍巖因開(kāi)挖面凹凸不平而產(chǎn)生應(yīng)力集中，不但能為初期支護(hù)提供了良好的工作面，減少初期支護(hù)的工程量，也能減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，提高圍巖的自穩(wěn)能力。

3.3.2 作好初期支護(hù)和超前支護(hù)

作好隧道的超前支護(hù)和初期支護(hù)，能對(duì)隧道塌方進(jìn)行有效預(yù)防。超前支護(hù)能對(duì)不良地質(zhì)形成支護(hù)棚架，對(duì)松散圍巖進(jìn)行注漿，可加強(qiáng)圍巖的整體性。隧道開(kāi)挖后，應(yīng)力會(huì)重新進(jìn)行分布，局部圍巖會(huì)松馳變形，因此及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)，有效限制圍巖的變形，對(duì)預(yù)防圍巖的塌方就非常重要。根據(jù)不同級(jí)別的圍巖，應(yīng)該采取相應(yīng)的支護(hù)措施。可選用的措施有管棚，小導(dǎo)管注漿及格柵（型鋼）鋼架，網(wǎng)錨噴支護(hù)等。管棚、小導(dǎo)管要控制好角度和方向，不能侵入隧道開(kāi)挖輪廓線，也不能上挑過(guò)多而失去棚架的作用。錨桿要垂直穿過(guò)巖層面，通過(guò)錨桿將各巖層串在一起，鋼架要緊貼巖面。網(wǎng)錨噴支護(hù)要及時(shí)跟進(jìn)到掌子面，不能讓圍巖暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而失穩(wěn)，噴混凝土一次不到位時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)噴，確保支護(hù)效果。

3.3.3 監(jiān)控量測(cè)和地質(zhì)預(yù)報(bào)

監(jiān)控量測(cè)也是新奧法施工的重要內(nèi)容之一。通過(guò)監(jiān)控量測(cè)，并對(duì)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，可了解圍巖的變形情況，預(yù)測(cè)圍巖的變形趨勢(shì)，判斷支護(hù)措施是否合理。如果支護(hù)措施不當(dāng)，可及時(shí)對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，科學(xué)指導(dǎo)施工。

加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，特別是地下水的預(yù)報(bào)，對(duì)于預(yù)防隧道塌方有著十分重要的意義。通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，可提前掌握隧道前方是否有不良地質(zhì)，圍巖結(jié)構(gòu)是否完整，地下水是否發(fā)育。能有效預(yù)防隧道突泥、涌水、瓦斯等極端災(zāi)害性事故的發(fā)生，大大降低隧道發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率，也為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在保障隧道施工安全、縮短工期、控制成本等方面有重要作用，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.4 作好地下水的治理

“治坍先治水”，地下水的流動(dòng)能軟化圍巖，加劇塌方的發(fā)展，因此要對(duì)水采用“防、排、截、堵”的方法進(jìn)行處理。隧道可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生大量涌水時(shí)，就要采取順坡排水或機(jī)械抽水措施疏排地下水，也可采取對(duì)圍巖預(yù)注漿以封堵地下水等治理措施。

3.5 加強(qiáng)觀察，提前預(yù)防塌方

塌方事故雖然事發(fā)突然，但在發(fā)生前，一般都會(huì)出現(xiàn)一些塌方預(yù)兆，施工過(guò)程中要加強(qiáng)觀察分析。如洞內(nèi)不時(shí)有小塊巖石掉落，初期支護(hù)發(fā)生裂縫，且裂縫越來(lái)越大；洞內(nèi)地下水流量突然變大，顏色由濁變清，說(shuō)明裂隙中的充填物已基本被沖走了；洞頂?shù)嗡恢貌欢?，說(shuō)明圍巖壓力在快速增加，變形正急劇加速，發(fā)生塌方的可能性越來(lái)越大。對(duì)于異常情況，要認(rèn)真分析，作好預(yù)防。在實(shí)際過(guò)程中，還有許多塌方預(yù)兆，只要認(rèn)真觀察總結(jié)，塌方是可以預(yù)防的。

4 塌方處理

塌方發(fā)生后，應(yīng)立即停止施工，將人員和機(jī)械設(shè)備撤離到安全位置，防止損失進(jìn)一步擴(kuò)大，并馬上啟動(dòng)應(yīng)急方案。對(duì)塌方應(yīng)調(diào)查清楚原因，根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定合理的處理方案。如果塌方處治措施不正確，還可能會(huì)造成二次塌方。

塌方處理遵循“瞻前顧后”的原則。先對(duì)后方未塌方段進(jìn)行加固處理，防止塌方繼續(xù)發(fā)展，擴(kuò)大損失。

4.1 小塌方的處理

小塌方按“小塌清，先支后清”的原則處理。利用塌方間隙時(shí)間，抓緊處理。在清理前，在塌方體上方設(shè)置臨時(shí)支撐，必要時(shí)也可噴混凝土作臨時(shí)支護(hù)。在確保安全的前提下，邊清理邊支護(hù)。各后續(xù)支護(hù)措施要加強(qiáng)并緊跟?？刹扇≡鲈O(shè)型鋼鋼架，加大錨桿長(zhǎng)度和數(shù)量，增加噴射混凝土厚度等支護(hù)措施，對(duì)鋼架背后因塌方造成的空洞要用混凝土或漿砌片石回填。

4.2 大塌方的處理

塌方較大時(shí)，按“大塌穿，先棚后穿”的原則處理。較大塌方發(fā)生后，如果按小塌方的處理措施繼續(xù)清理塌方體，可能會(huì)造成進(jìn)一步塌方。應(yīng)對(duì)圍巖用管棚方式進(jìn)行支護(hù)，同時(shí)將塌方體視為松散堆積體，對(duì)塌方體進(jìn)行注漿，使塌方體固結(jié)成一個(gè)整體，在管棚的掩護(hù)下清理塌方體，邊清理邊施工初期支護(hù)，塌方段的初期支護(hù)要比設(shè)計(jì)要求更強(qiáng)，以對(duì)圍巖形成更強(qiáng)的支撐。

塌通天是隧道塌方的的一種極端情況。塌通天后，還要進(jìn)行地表塌陷穴口的處理，將穴口回填密實(shí)，封閉并作好排水系統(tǒng)，防止雨水浸泡塌陷穴口。塌方處理完成后，盡快進(jìn)行襯砌施工，盡早封閉。

當(dāng)隧道塌方特別大，處理時(shí)間長(zhǎng)，工期又很緊張時(shí)，為保證工期，還可以選擇挖迂回導(dǎo)坑，避開(kāi)塌方段直接進(jìn)入隧道前方，同時(shí)進(jìn)行塌方處理和正洞施工。迂回導(dǎo)坑位置選擇時(shí)，要認(rèn)真分析比較各種不利因素，避免在迂回導(dǎo)坑施工過(guò)程中又發(fā)生塌方。

5 結(jié)束語(yǔ)

隧道塌方關(guān)系到員工的生命安全和企業(yè)的社會(huì)聲譽(yù)，必須引起高度重視。因此作好隧道塌方的預(yù)防工作非常重要，施工過(guò)程中，設(shè)計(jì)單位要配合施工單位作好動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。要遵守新奧法的要求，綜合運(yùn)用各種措施，合理組織，科學(xué)施工，預(yù)防塌方事故的發(fā)生。當(dāng)塌方發(fā)生后，要制定切實(shí)可行的處治方案，安全高效處理塌方，確保隧道的施工安全。