趙華雨

（云南交投集團(tuán)云嶺建設(shè)有限公司，云南 昆明 650300）

0 引言

在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的大環(huán)境及國(guó)內(nèi)急需完善基礎(chǔ)建設(shè)，云南省的隧道施工水平也有了比較顯著的提升。在隧道施工的環(huán)節(jié)中，很容易受到坍塌的影響，一些段落出現(xiàn)坍塌，直接地影響了工程項(xiàng)目施工，對(duì)施工作業(yè)人員的人身安全也會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。在隧道施工坍塌問(wèn)題不可避免的情況下，需要遵循相應(yīng)的基本原則，需先對(duì)坍塌段落產(chǎn)生坍塌的根本原因做好全方面地深入分析，以此掌握坍塌問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因，并妥當(dāng)采取相應(yīng)舉措加以解決。坍塌路段處理后，首先要從已經(jīng)出現(xiàn)的坍塌路段出發(fā)，依據(jù)產(chǎn)生的根本原因加強(qiáng)防范，防止坍塌的再次出現(xiàn)，進(jìn)而提升隧道工程施工的水平。

1 隧道施工坍塌路段產(chǎn)生的根本原因

1.1 地質(zhì)環(huán)境要素

隧道施工坍塌中，地質(zhì)環(huán)境是最基本的要素，而因地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的隧道施工坍塌是最為常見的，也是發(fā)生率最多的坍塌類型。而在隧道施工的過(guò)程中所碰到的巖土工程比較復(fù)雜，變幻無(wú)常，根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜程度所對(duì)應(yīng)的坍塌事故發(fā)生概率不同。例如，在破裂褶皺帶、地表水豐富地帶、嚴(yán)重分解的碎裂地帶及斷層等，出現(xiàn)坍塌的概率通常更高一些。以云南省南澗至景東高速公路寶華1 號(hào)隧道舉例，寶華1 號(hào)隧道施工起止樁號(hào)：K29+975—K32+555，2580m；隧道圍巖以強(qiáng)風(fēng)化（軟巖）、中風(fēng)化頁(yè)巖（軟巖）、砂巖為主，設(shè)計(jì)Ⅴ級(jí)圍巖占比24.2%，Ⅳ級(jí)圍巖占比75.8%，最大埋深約263m。隧道施工按80km/h，雙向四車道高速公路工程標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

1.2 設(shè)計(jì)因素

建設(shè)工程環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)方案是其中不可或缺的環(huán)節(jié)。研究表明，在隧道工程施工的設(shè)計(jì)構(gòu)思中具備科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)理念可以有效地減小隧道坍塌的情形產(chǎn)生。在對(duì)隧道施工的工程施工做到設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)，對(duì)可能產(chǎn)生的問(wèn)題要做到充分的預(yù)防措施，同時(shí)運(yùn)用到的方法還可以有多種選取。常用到的方法有項(xiàng)目類比法、基礎(chǔ)理論計(jì)算法和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)控法等，而其中的項(xiàng)目類比法是極其普遍的一種。以項(xiàng)目類比法為例子，在運(yùn)用這種方式結(jié)合設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)，對(duì)項(xiàng)目所在的地質(zhì)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)情形并不能完成多方位的掌控，對(duì)圍巖的分辨易于失真，從而促使所設(shè)計(jì)構(gòu)思的處治措施與工程施工現(xiàn)實(shí)相背馳，這就為隧道施工段坍塌的產(chǎn)生埋下了隱患。

1.3 工程施工領(lǐng)域的要素

工程施工領(lǐng)域是導(dǎo)致隧道工程施工坍塌的最直接因素。首先，在隧道工程施工過(guò)程中，一方面追求工程進(jìn)度，導(dǎo)致施工方法的選擇和應(yīng)用不合理，導(dǎo)致支護(hù)參數(shù)變化、圍巖暴露時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，從而加大隧道施工坍塌的概率，另一方面，對(duì)于坍塌未保持有相對(duì)的重視。例如，工程施工前，地質(zhì)勘探任務(wù)沒(méi)有全面完成，地質(zhì)勘察是設(shè)計(jì)單位的工作任務(wù)。施工單位自身只負(fù)責(zé)工程建設(shè)，不完全掌握地質(zhì)環(huán)境要素。又例如，施工單位的工作人員對(duì)于坍塌防范的觀念不熟悉，在隧道產(chǎn)生潛在性坍塌趨勢(shì)同時(shí)且有挽救的可能時(shí)，由于觀念的欠缺或是職責(zé)性的欠缺，不能及早匯報(bào)，最終導(dǎo)致坍塌。

2 隧道工程施工垮塌地段的預(yù)防措施

2.1 做好全方位的地質(zhì)勘探工作任務(wù)

針對(duì)隧道工程施工地段，若要將坍塌的概率降至最低標(biāo)準(zhǔn)，則需要做好全方位的地質(zhì)勘探工作任務(wù)。在做好地質(zhì)勘探的時(shí)候，理應(yīng)全方面、科學(xué)的勘測(cè)難度系數(shù)比較大的地段，且應(yīng)當(dāng)利用現(xiàn)代化的勘測(cè)技術(shù)和方式，提高地質(zhì)勘探的精確性，確保相關(guān)信息數(shù)據(jù)的真實(shí)有效。對(duì)于勘測(cè)獲得到的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，理應(yīng)進(jìn)一步儲(chǔ)存好，以便于在設(shè)計(jì)構(gòu)思和工程施工時(shí)可以用以參考。云南省南澗至景東高速寶華1 號(hào)隧道左線工程施工時(shí)產(chǎn)生的垮塌，則要求設(shè)計(jì)單位和施工單位必須十分重視，不但要妥善處治，更要采取相應(yīng)的措施做好防范，加強(qiáng)早期的地質(zhì)勘察工作任務(wù)，提前做好方案與預(yù)案，真正防止后續(xù)施工段施工時(shí)可能產(chǎn)生的坍塌情形，進(jìn)而確保隧道工程施工的順暢。

2.2 做好設(shè)計(jì)文件的核對(duì)工作

工程施工設(shè)計(jì)方案是引導(dǎo)隧道工程施工的重要環(huán)節(jié)，嚴(yán)格遵守施工規(guī)范是隧道工程順利實(shí)施的基礎(chǔ)需求。在對(duì)隧道工程開展施工前，建設(shè)單位必須要對(duì)工程施工設(shè)計(jì)方案開展仔細(xì)地核查與論證，且開展相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)測(cè)和檢驗(yàn)。必須要做到的是，隧道工程施工設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)品質(zhì)量通常都可以得以確保，但在設(shè)計(jì)方案操作中，通常會(huì)由于一些主觀因素原因的產(chǎn)生，造成設(shè)計(jì)方案偏差等不規(guī)范問(wèn)題，而不規(guī)范的工程施工設(shè)計(jì)方案用于工程施工開展，可能會(huì)最大限度地干擾工程施工的開展，從而加大坍塌產(chǎn)生的概率。所以，必須做好工程施工設(shè)計(jì)方案的核查工作，確保工程施工設(shè)計(jì)方案文件的產(chǎn)品質(zhì)量滿足工程施工引導(dǎo)的需求，可以更好地引導(dǎo)工程施工的開展，減小隧道施工過(guò)程中坍塌的概率。

2.3 加強(qiáng)施工工藝流程控制

隧道工程施工工藝流程控制不嚴(yán)是部分地區(qū)坍塌的直接原因，而這部分產(chǎn)生的原因是可以做到防止和避免的。在隧道工程施工中，由于施工工藝方法不當(dāng)或未按照專項(xiàng)施工技術(shù)方案進(jìn)行施工，會(huì)導(dǎo)致坍塌。所以施工單位在采用施工方案時(shí)，應(yīng)進(jìn)行模擬和深入分析，并在符合規(guī)定后使用。針對(duì)工程施工環(huán)節(jié)中的施工方法使用不規(guī)范等問(wèn)題，也應(yīng)加強(qiáng)管控和預(yù)防。在云南省南澗至景東高速公路的寶華1 號(hào)隧道施工環(huán)節(jié)中，采用小橫截面（三臺(tái)階預(yù)留核心土七步開挖法）開挖掘進(jìn)，開挖方法適用。但是對(duì)于地質(zhì)超前預(yù)判不足，寶華1 號(hào)隧道夾持于區(qū)域性的長(zhǎng)蟲街弧形壓性斷裂（F62）和新街弧形壓性斷裂（F63）之間，受其影響和控制，隧道穿越區(qū)巖體破碎，圍巖穩(wěn)定性差，褶皺發(fā)育強(qiáng)烈。圍巖以全強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖，砂巖為主，巖體具有膨脹性（30%），被水侵入后，物理力學(xué)參數(shù)極速下降，自穩(wěn)能力極差。左洞施工時(shí)正處于雨季，且加寬帶斷面較大，頁(yè)巖體達(dá)到高度飽水狀態(tài)，增加圍巖自重，同時(shí)浸泡軟化了巖體。局部塌方形成空腔，降雨后水體進(jìn)入，軟化圍巖體，在松動(dòng)荷載作用下，初支失穩(wěn)，造成了隧道坍塌。施工過(guò)程中必須采取多種方法預(yù)判地質(zhì)情況，如超前鉆孔、地質(zhì)雷達(dá)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等方法及時(shí)有效掌握掌子面前方圍巖情況，以便及時(shí)調(diào)整施工方法及支護(hù)方案。

2.4 工程施工時(shí)要注意觀測(cè)和深入分析

從理論上來(lái)看，隧道坍塌不是隨機(jī)事件。在坍塌形成之前，通常會(huì)出現(xiàn)一定的征兆。例如，在隧道工程施工時(shí)，頂端圍巖產(chǎn)生裂縫，而且在裂縫周圍產(chǎn)生掉塊及巖粉或是隧道內(nèi)沒(méi)有原因地產(chǎn)生大量的不明灰塵，這都是意味著坍塌很有可能形成[1]。在南澗至景東高速（寶華1 號(hào)隧道）后續(xù)施工過(guò)程中，施工作業(yè)人員察覺(jué)頂端圍巖持續(xù)有小石塊墜落，而且圍巖裂縫越來(lái)越大，因此第一時(shí)間匯報(bào)給工程技術(shù)管理人員，并及時(shí)采用中空錨桿注漿、更換工字鋼等措施后，石塊墜落顯著減少直至消失，圍巖的裂縫擴(kuò)大得以控制，坍塌最終也未產(chǎn)生。從而可以看出，針對(duì)隧道工程的施工來(lái)講，必須對(duì)隧道施工環(huán)節(jié)中的拱頂下沉、周邊收斂等時(shí)刻觀測(cè)，并及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，能夠有效防止隧道坍塌。

3 隧道工程施工地段塌方的處理策略

3.1 隧道工程施工區(qū)域

坍塌的產(chǎn)生不但會(huì)干擾整體工程施工的持續(xù)開展，也會(huì)對(duì)施工作業(yè)人員的人身安全造成嚴(yán)重的危害。針對(duì)隧道工程施工，既要剖析坍塌產(chǎn)生的因素，又要加強(qiáng)對(duì)坍塌的防范工作，還需要對(duì)產(chǎn)生的坍塌采取相應(yīng)的對(duì)策開展處治。從當(dāng)前階段隧道工程施工的現(xiàn)況看來(lái)，針對(duì)坍塌的處理，要做好以下三個(gè)方面的工作：固定未坍塌區(qū)域；依據(jù)坍塌的實(shí)際狀況采取相應(yīng)對(duì)策；采用隧道支護(hù)襯砌對(duì)策。其方法比較適用于寶華1 號(hào)隧道坍塌段的處理

3.2 第一時(shí)間固定未坍塌的工程施工區(qū)域

隧道工程坍塌的處治，并不能拘泥于坍塌區(qū)域的處治，應(yīng)該堅(jiān)持聯(lián)系的觀點(diǎn)，在產(chǎn)生坍塌以后，充分考慮其他區(qū)域產(chǎn)生坍塌的可能性。在南澗至景東高速（寶華1 號(hào)隧道）建設(shè)中，發(fā)生了坍塌，因此著手加以處治，而在處治的環(huán)節(jié)中，察覺(jué)其他相接區(qū)域也產(chǎn)生了小規(guī)模的變形及坍塌，坍塌治理的難度系數(shù)更進(jìn)一步提升。這一案例也十分充足地證實(shí)了，針對(duì)坍塌的處理，不能夠?qū)⑻鷧^(qū)域隔離開，而應(yīng)該相結(jié)合聯(lián)系的觀點(diǎn)，在處理坍塌區(qū)域時(shí)，還需要做到其他未坍塌區(qū)域的固定工作中。另一方面，固定其他未坍塌的區(qū)域，可以有效地避免坍塌范圍的進(jìn)一步擴(kuò)張，為坍塌區(qū)域清除工作中空出空間；另一方面，固定其他未坍塌區(qū)域，可以能夠更好地掌握坍塌狀況，從而為坍塌處理實(shí)施方案的建立給予更加科學(xué)的參照，提升坍塌處理的水準(zhǔn)。必須注意的是，在對(duì)坍塌區(qū)域開展處理時(shí)，第一點(diǎn)需要做的就是確保操作人員的安全，在確保操作人員安全的根基上，未坍塌的固定工作中要獲得切實(shí)的安全保障，使坍塌區(qū)域可以及時(shí)快速地獲得處治。

3.3 根據(jù)坍塌程度采取有效措施

根據(jù)隧道坍塌情形的不同，處理時(shí)的實(shí)施方案也應(yīng)各有不同。通常在處理坍塌時(shí)理應(yīng)堅(jiān)持“小阻塞，大塌穿，治塌先治水”的基本原則。在隧道工程施工中，規(guī)模較小的坍塌出現(xiàn)率較高，一般來(lái)說(shuō)不會(huì)造成巨大的傷亡事故和經(jīng)濟(jì)損失，屬于輕微的坍塌。在解決該類坍塌時(shí)，理應(yīng)先建立臨時(shí)支護(hù)，隨后清除。簡(jiǎn)而言之，在處理時(shí)要先支護(hù)塌穴和坍塌口，然后再開展坍塌的清除工作任務(wù)。這時(shí)，臨時(shí)性的支撐點(diǎn)可架在塌體上，隨后清理坍塌體，邊清邊換支撐體系。各工藝流程要緊跟上，如塌穴較高，可使用雙層排架結(jié)構(gòu)支護(hù)，頂層排架結(jié)構(gòu)與塌穴壁要頂緊，必需時(shí)還可以采用臨時(shí)噴混凝土解決。針對(duì)大坍塌的解決，采用小坍塌的處理方案是難以實(shí)現(xiàn)的，大坍塌的處理有其本身的基本原則。在處理大坍塌時(shí)，理應(yīng)采用“大塌穿”的方法，換句話說(shuō)從坍塌體中透過(guò)。在透過(guò)坍塌體時(shí)，應(yīng)當(dāng)先支護(hù)，后開挖。結(jié)構(gòu)加固坍塌頂端支撐點(diǎn)及襯砌后，一般來(lái)說(shuō)用插板法工程施工，插座視坍塌體石渣軟硬可使用木工板、鋼樁或鋼軌等，在插座掩體下清渣并立即架立堅(jiān)固的支撐點(diǎn)，擴(kuò)張時(shí)，亦須橫著打入插座，隨擴(kuò)張隨支撐。穿越坍塌體，要特別注意從拱頂或是上端斷面越過(guò)。有一些坍塌僅在上端坍塌，針對(duì)該類坍塌應(yīng)做到下部的支撐點(diǎn)工作任務(wù)，與此同時(shí)上端坍塌的防范擴(kuò)張工作任務(wù)也做到。有一些坍塌為通頂，這類坍塌種類是極其嚴(yán)重的坍塌種類，在解決該類坍塌時(shí)，除去所述工作任務(wù)以外，還應(yīng)解決地表塌陷穴口，把穴口支緊，并做好封閉，避免水流入，防止穴口的持續(xù)擴(kuò)張。大量的隧道施工坍塌處理說(shuō)明，在處理坍塌的情況下，要先治水。這是因?yàn)樗牧鲃?dòng)性很有可能加重坍塌的發(fā)展。在坍塌解決的情況下，要做到防水和排水對(duì)策，加強(qiáng)對(duì)坍塌路段水的引流工作任務(wù)，減少水對(duì)坍塌處理產(chǎn)生的影響[2]。

3.4 根據(jù)坍塌狀況采用支護(hù)襯砌對(duì)策

加強(qiáng)支護(hù)襯砌在坍塌路段的處理中，較為常見。該類對(duì)策在處理規(guī)模性坍塌時(shí)，實(shí)際應(yīng)用的效果特別好。在南澗至景東高速（寶華1 號(hào)隧道）建設(shè)中綜合討論后，為了進(jìn)一步提高坍塌處理的實(shí)際效果，便采用了加強(qiáng)支護(hù)襯砌對(duì)策，而過(guò)后也證實(shí)了此對(duì)策的有效性和可靠性。隧道工程施工中，坍塌路段的襯砌工作任務(wù)指的是以塌層面的大小和地質(zhì)環(huán)境狀況為立足點(diǎn)，運(yùn)用不一樣的對(duì)策對(duì)它進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理，襯砌后面和洞孔周壁相互之間必須要有支撐點(diǎn)加固。針對(duì)一些坍塌面積較為小的坍塌，可以使用初支完成后采用壓注混凝土填充滿空腔；針對(duì)一些坍塌面積比較大的坍塌，在處理時(shí)可以先將空腔底部采用立模澆筑混凝土的方法先穩(wěn)固巖面再施作初支，初支采用雙層拱架，二襯混凝土加厚，配筋加強(qiáng)，仰拱加深及二襯與初支之間設(shè)置緩沖層等。以下是針對(duì)該項(xiàng)目隧道坍塌的處治措施。

（1）初期支護(hù)：C25 噴射混凝土厚32cm，?8 雙層鋼筋網(wǎng)15×15cm，I22b 鋼拱架，間距60cm，上臺(tái)階雙層拱架，外層做成擴(kuò)大拱腳形式，徑向錨桿：采用長(zhǎng)短結(jié)合。

（2）緩沖層：初支與二襯之間設(shè)置3cmEVA 緩沖材料層。

（3）二襯：C30 防水鋼筋混凝土襯砌厚70cm，配筋加強(qiáng)，?25 主筋，間距15cm。

（4）仰拱：仰拱加深，使得襯砌受力更合理。

（5）縱向連接：增設(shè)I16 短工字鋼，3m 一處，形成初支棚架。嚴(yán)格控制二襯施作時(shí)機(jī)：初支收斂，變形速率小于0.5mm/d。在隧道開挖前，在拱部打設(shè)單層超前小導(dǎo)管（?42×4 鋼花管，長(zhǎng)度4.5m，搭接2.7m），并進(jìn)行注漿固結(jié)，形成拱頂注漿固結(jié)圈。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，隧道工程施工操作過(guò)程中，坍塌的產(chǎn)生不但會(huì)影響到工程施工的持續(xù)開展，還會(huì)繼續(xù)對(duì)施工作業(yè)人員的生命安全構(gòu)成比較嚴(yán)重的危害，引起重特大的傷亡事故。對(duì)隧道工程施工坍塌的處治，應(yīng)當(dāng)從幾個(gè)層次考慮：①要改進(jìn)措施以減少或避免坍塌的產(chǎn)生；②要高度重視坍塌的防范工作；③要實(shí)施合理對(duì)策處理好坍塌后的處治工作。在處理坍塌時(shí)，采取相應(yīng)地質(zhì)、方案及其工程施工等要素。一方面要加固未坍塌的地段，另一方面要依據(jù)坍塌的程度采取一定的有效處治措施，做好隧道支護(hù)襯砌工作，及時(shí)處理好坍塌段落，避免坍塌給隧道工程引起更進(jìn)一步范圍擴(kuò)大，確保隧道工程施工高效、優(yōu)質(zhì)、安全。