浅析高速公路隧道施工塌方的原因及控制

范亮

（中铁十一局集团第二工程有限公司 湖北十堰 442013）

1 引言

自改革开放以来，我国公路建设事业发展极为迅速，其建设规模也逐年扩大。针对当前高速公路隧道施工中的实际状况而言，因为极易受到各方面因素的影响，主要包括施工技术、地形条件以及地质状况等，所以在施工过程中时常会发生塌方事故。一方面严重威胁了现场施工人员的生命安全，另一方面也延误了施工工期，不利于施工单位合理控制施工成本。基于此，在对高速公路隧道进行施工的过程中，相关单位需要对诱发隧道坍塌的因素进行全方位分析，从而制定针对性的防控措施，尽可能减少或者规避隧道塌方事故。因此，不难看出，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现实意义。

2 当前高速公路隧道施工中塌方出现的主要原因分析

2.1 地质问题带来的隧道塌方

在诱发隧道塌方的各类因素之中，地质因素绝对占据了较大的比例。不同的地质条件会带来不同种类的隧道塌方。当前地质因素主要涉及泥石流、滑坡、溶洞、断层带以及变质岩体等方面。当高速公路隧道工程在此类地质条件中进行施工的时候，施工单位需要提前对其展开深入的调查与分析，否则会增加后续施工中塌方事故出现的几率。

2.2 地下水下渗带来的隧道塌方

如果高速公路隧道工程周边的岩石中或者上方区域存在大量的地下水，则极易诱发隧道坍塌事故。这是因为地下水的存在，会大幅降低隧道岩层的安全性以及稳定性，从而降低岩石的强度，导致隧道整体的耐压性大幅下降，进而对整个隧道结构面的稳定性带来极其不利影响。一旦超过一定的阈值，就会出现隧道塌方事故，从而使施工人员的生命安全得不到有力保障。

2.3 施工因素带来的隧道塌方

由于隧道的地质条件不是一尘不变的，因此在某些地质条件下，一旦施工人员施工方法不得当势必会带来不同程度的隧道塌方事故。具体来看，主要包括以下几个方面：①当隧道穿过节理裂隙发育地带、断层结构以及褶皱构造等区域，因为围岩基本被切割成大量碎石块，自身稳定性大幅下降，所以节理面留有大量岩屑以及有泥物质，结构较为松散，整体强度较低，一旦施工人员及时对其实施支护，在长时间的暴露下，势必会使围岩在风化作用下，结构的稳定性进一步下降，从而诱发隧道塌方事故。②当隧道施工穿过断层地带时，一旦遭遇较高水压的富水洞段，则会使大量地下水朝着洞室内下渗，从而冲刷掉断层结构中原本存在的填充物以及破碎岩体等，进而降低断层结构的稳定性，引发隧道塌方事故。③岩层产状不利或者存在岩爆等状况。在对高速公路隧道进行实际事故的时候，因为施工人员没有提前对目标隧道工程全过程施工需要穿过的地质状况进行全面了解，也就无法精确观测到围岩存在的各种细微的变化，也就没有对围岩自身的稳定性进行精确判断，所以会存在思想上的麻痹大意，从而没有及时对不良地质洞段进行合理的支护以及采取合理的开挖方案，盲目追求施工进度，未设定合理的施工工期。不仅如此，隧道开挖过程中，未对爆破强度给围岩带来的影响实施综合分析，从而使爆破给围岩带来的扰动超出了预先设定的阈值，且在开挖完成后没有对围岩采取必要的保护措施，使其长时间暴露在外界空气环境中，进一步加剧了围岩的风化程度。

2.4 设计因素带来的隧道塌方

设计过程中，因为操作方法单一、勘察设备落后等原因，导致无法全面的勘察隧道所在区域的详细地质状况，所以无法建立全面的地质资料档案，从而无法对隧道施工可能遇到的瓦斯、岩爆、富水以及断层等不良地质状况实施较为精确的评估。不仅如此，隧道往往都是地下隐蔽工程，部分较长的隧道甚至需要穿过几座山体，横跨多种地质单元、多类地质构造以及岩层；然而当前设计阶段的地质勘察工作，往往只能勘察到整体的机制状况，无法对水平以及垂直埋深较大的洞段实施勘察，这就导致隧道局部地段的地质资料不健全。设计因素导致地质相关资料不全面也是当前隧道施工中出现塌方事故的众多原因之一。

3 当前高速公路隧道施工塌方的控制与处理措施分析

3.1 隧道洞口塌方的控制与处理措施分析

若是隧道塌方属于中小型类的塌方，则能够按照从上而下的方式把塌方体全部清除掉，接着在结合清除后坡面的实际状况，再判断是否能够采取刷坡卸载；不仅如此，还可以采取喷锚网的方式同样按照从上而下的方式对仰坡实施加固处理。当中，对于部分塌方较为严重的地方，也能够通过挖台阶的方式，先把塌方体中存在的全部残渣彻底清理干净，之后再进行加固施工，加固过程中也需要采取喷锚网的方式，详细状况如图1所示。而在防护方面通常是在仰坡的适当地方加设浆砌片石挡墙来进一步提高隧道整体的稳定性。

图1 隧道塌方挖台阶处理方式

以实际案例来看，某段高速公路的隧道出现塌方，原因是隧道洞口周边的山体发生了活动状况。在出现塌方后，山体的滑动体仍旧处于不稳定状态。因此施工人员首先对山体的滑动体进行加固，待加固完成后再对塌方进行处理。其中，滑动体加固过程中使用的器材主要包括长锚杆、抗滑桩以及预应力锚索等。待仰坡加固完成之后，若是隧道洞口留有露空洞身，需要通过暗洞明做或者明洞衬砌的方式，对于拱圈上部既能够实施回填土石，也能够实施浆砌片石。

3.2 隧道洞内塌方的控制与处理措施分析

3.2.1 对洞内塌方初期处理

只有对塌方做好初期处理工作，才可以防止塌方体出现进一步问题，因此，需要做好以下几个方面的工作：

（1）封闭好塌方体，加固好塌方体的后方。在普氏平衡拱理论中提出，在一定的地质条件情况下，开挖的宽度与塌方的实际高度是成正比的关系。因此，只要将塌方的开挖宽度控制好，就可以保证塌方维持现有高度，不会出现新的塌方。而计算塌方的高度可以使用塌方高度公式进行，这样可以将理论中开挖宽度的数值与塌方高度进行比较，发现两者数据之间的差距，以便判断塌方的稳定程度。由于普氏平衡拱理论假设围岩都是均质，而现实情况中围岩不可能都是均质，也就使得塌方的实际轮廓与理想的抛物线有差距。

（2）若塌方已经发展至地表处，则应该在塌方漏斗地表采取截水措施，为了避免洞内灌入地表水，还可在塌方上方进行遮雨棚的搭建。对塌方洞内进行处理后，可与对其进行夯填处理，在夯填时，高度需要稍稍高于原本地面高度，从而保证填土下沉后的高度可与地面一致。回填土稳定不再下沉后，则可以使用浆砌片进行辅砌工作。

3.2.2 洞内塌方处理

（1）小导管注浆法。这种方法一般应用于土质疏松、地质条件较差的地区，且该地区无大范围塌方区域。在进行施工时，首先使用预注浆加固松散围岩和塌方体，再结合钢拱架和锚喷混凝土处理。

（2）二次衬砌加强与回填法。和没有塌方地段相比，塌方段落的衬砌荷载大，需要加强衬砌。加强衬砌的优先方案主要有提高混凝土强度等级、在衬砌内加钢轨和钢筋、对塌穴进行加固等。在回填塌方时，不能使用松散的材料。

（3）三台阶开挖法。在新奥法中提到了一个施工原则，即“短进尺、勤测量、强支护、紧衬砌、弱爆破、早封闭”，该原则主要使用在塌方段落或者是软岩区域。三台阶开挖法是采用人工风镐并和微弱爆破、挖掘机一起配合使用，将余留土碴使用装载机和挖掘机送出，再由自卸汽车送出隧洞并运送至指定地点。在进尺循环的过程中，都需要保持一台拱架的距离，从而保证在通过塌方区域时不扰动周围的围岩。

4 结束语

综上所述，在对高速公路进行施工的过程中，不管是由于事故的发生，还是由于外界环境如天气等因素的影响，经常会发生隧道塌方事故，事故的发生都会对高速公路隧道的稳定造成危害。基于此，在对高速公路的施工过程中，需要加强对塌方的重视程度，不仅需要重视大面积塌方，还需注意小型塌方隐藏的危害。只有加强对塌方的重视程度，才可以保证施工的有序进行，确保施工人员的安全，使施工安全得到保障，从而降低施工企业的成本，提高施工企业的经济效益。