公路隧道施工塌方事故的预防与整治技术研究

钟家海 中交四公局第二工程有限公司

公路隧道施工塌方事故的预防与整治技术研究，是提高公路隧道施工安全，保证施工人员生命安全的重要措施。公路隧道施工期间，因为施工环境复杂，尤其是地下水丰富的地区，所以一旦出现防护准备不完善或者施工操作不科学的现象，就会出现施工塌方事故，损害公路施工设备，威胁公路施工安全，降低公路施工经济效益。公路隧道施工中，边坡开挖或者挖坡脚等，没有及时进行防止，在长期暴露下就会出现塌方。针对公路隧道施工塌方事故研究，及时最好预防处理，应用有效的整治技术，保证公路隧道施工安全。

一、公路隧道施工塌方事故调查

云南省贡山县独龙江公路隧道第二合同段K3+856.5-K3+854.5施工中，施工现场突然发生岩爆事故，现场出现严重的岩石坍塌，致使3名施工人员当场死亡。山西太行一号国家风景道阳城段隧道施工中，隧道施工东部约600m处出现塌方，造成5人死亡。根据对公路隧道施工塌方事故调查统计，经过有效的公路隧道施工塌方事故预防与处理，2019年公路隧道施工塌方事故发生率明显低于2017年、2018年。但是依然存在公路隧道施工注意与预防不足。结合这种情况加大公路隧道施工塌方情况，加大隧道施工安全预防力度，更深入的总结预防经验，不断研究整治技术，降低公路隧道施工塌方事故发生率。

二、工程概况与塌方事故

（一）工程概况

此次结合大梅沙隧道施工展开研究，施工类型为双洞，车道为六车道。其中隧道洞长分别为1520m、1505m。双洞位置相对平行，轴线距离根据测量间隔为40m。因隧道施工规划中，途径水岭，地势特殊，海拔达到300m以上，地貌属性为花岗岩风化剥蚀类型。特殊的地质条件下，公路隧道施工面临地形特殊、高差大以及地势陡峻等威胁，必须做好隧道施工监测，科学预防施工塌方事故。隧道高差达到260m，地质条件方面，表面基层厚度差别大，存在大量风化岩土。加上断裂构造的波及，为隧道施工的开展带来一定难度。结合地质调查发现，此次隧道施工包含4条在断层，虽表面属于风化花岗岩，但是整体属于弱风化花岗岩。对隧道施工摩擦阻力测验发现，平均值在哀悼50KPa。岩石分布广泛，相对来讲结构比较清晰，整体以角砾状为主。掌握相关地质条件，为公路隧道施工的开展做好准备，制定有效预防施工塌方事故。

（二）塌方事故

公路隧道施工中，出现塌方事故。之所以出现塌方事故，主要因为隧道施工期间天气变化，降雨频繁，连续降雨影响下，地下水位上涨，富集形式为岩溶水，主要集中在此次隧道施工的石灰岩地带。施工期间将不断对断层带进行开挖，岩体本身属于松散状，隧道开挖振动影响下，坍塌机率增大在。雨季的影响，隧道施工压力明显增加，自然因素作用下，对隧道塌方事故的发生起到直接主导影响。分析岩石力学，隧道施工期间开挖影响到地下水网络，造成地下孔隙加大，岩石出现裂缝，地下水渗出，威胁隧道施工安全。加上隧道地质受到溶蚀等的影响，岩层抗压强度下降，加上该地区可溶性盐的流失，岩土整体出现松懈现象，十分脆弱。粉沙质土条件下，地下水流速度加快，还会出现潜蚀的情况。这些都在一定程度上影响公路隧道施工安全，引发施工塌方事故。

三、公路隧道施工塌方事故原因剖析

（一）水文地质原因

公路隧道施工地质条件特殊，多位于褶皱、岩面倾角较大或者节理裂隙等位置，这些区域地质现象比较复杂，影响公路隧道施工安全，出现塌方现象。加上隧道施工中，围岩因为施工振动出现松动，受到地下水压影响下地下水大量渗入到隧道中，隧道塌方风险加大[1]。

（二）公路隧道设计原因

公路隧道施工中，涉及到大量工程施工技术。全面性的工程设计，是保证公路隧道施工安全的前提。但是在实际公路隧道施工中，没有做好实时监测，判断隧道围岩有误，导致支护类型无法发挥稳固性作用，威胁公路隧道安全。缺乏缜密的隧道施工计划，激发隐藏施工风险，引发公路隧道塌方。

（三）隧道施工工艺原因

公路隧道施工工艺与隧道施工地质条件不符，无法适应多变的水文地质条件，加上施工工艺调整不及时，导致隧道施工中支护不到位，严重影响到公路隧道的稳固性[2]。这样一来，不仅公路隧道施工风险增加，隧道中出现各种松动以及失水等情况，威胁公路隧道施工安全。

四、公路隧道施工塌方事故预防措施与整治技术

（一）公路隧道施工塌方预防措施

1.明确统计公路隧道施工数据

公路隧道施工塌方事故的发生，不仅对公路隧道施工成本造成影响，还严重威胁到施工人员的人身安全。结合对公路隧道施工塌方事故预防经验，必须提高对施工数据的掌握，这样才能更准确的判断塌方出现之前的预兆，及时预防塌方事故。其中包括钻进感觉、回水速度以及隧道施工中的钻进速度等，同时还要观察岩层岩面的检测情况，注意其数据变化。根据隧道施工情况，时刻关注掌子面施工状态，第一时间反馈施工数据，结合现场及时作出施工调整[3]。隧道施工中很多位置需要进行爆破，爆破作业中需再三确定爆破参数，保证参数准确基础上开始爆破。与此同时，还要及时对周围安全情况、具体施工质量以及施工进度等进行确定，将爆破对隧道围岩应力平衡影响降到最低。

2.提高水文地质预报能力

公路隧道施工中，必须提高对地质预报的重视，安排专门人员随时对水文地质情况进行勘察，同时还要做好隧道施工监管。不断更新水文地质预报情况，确保水文地质预报精准、合理。公路隧道施工中掌子面开挖施工中，按照隧道围岩类别以及隧道具体施工情况，制定合理的施工预测方案，实时进行地质变化监察，掌握确切的地质断层状态，及时发现岩石破碎带，勘察岩层发育情况[4]。对于正在开挖地带依然时刻进行勘察，必须做到施工前、施工中与施工后全过程隧道水文地质勘察。提高超前预报能力，隧道溶洞尺寸，做好溶洞位置预报。

3.优化施工监测与组织体系

公路隧道施工安全事故的出现，分析其原因发现，出现施工事故的隧道地点均缺乏施工监测，施工组织体系不完善。面对这种情况，必须严格遵循“管超前、强支护、快封闭以及早喷锚”的施工组织原则，进一步优化公路隧道施工设计，积极完善施工组织体系。一旦公路隧道施工现场遇到特殊地质溶洞地段，根据施工组织体系，必须按照第一步治水、第二步开挖、第三步爆破、第四步护顶、第五步喷锚、第六步支护、第七步衬砌的顺序，确保隧道开挖施工顺利，保证隧道岩层稳定性，严格对隧道施工现场的开挖进尺进行控制。为初期隧道施工支护承载力的提高创造有利条件，保证支护刚度。有效的施工组织与监测体系，保证公路隧道施工安全性与现场围岩稳定性。

4.科学选择公路隧道施工工艺

施工工艺的选择是提高隧道施工安全的重要举措，同时也是做好隧道预防的关键。公路隧道施工地点普遍存在围岩软弱的现象，围岩破碎后，需根据施工现场情况，科学选择支护或者开挖施工工艺[5]。隧道地质条件特殊，施工现场情况动态变化。面对这种情况，要求施工人员必须适合勘察水文地质情况，制定科学合理的施工方案，以适当的支护方式，提前进行探测，快速施工闭合，提早进行衬砌，做好测量，以此更准确的对公路隧道施工事故进行预防。

（二）公路隧道施工塌方事故整治技术

1.有效整治渗水问题

公路隧道施工中，经常出现渗水问题。渗水问题不能及时解决，将会严重威胁到公路隧道施工安全，带来隧道塌方，威胁施工人员安全。渗水问题的解决，需要及时进行钻孔，做好钻孔探水预报，以红外探水方式完成地质勘察。结合勘察情况，及时对公路隧道的外围进行清理，并且有序开展喷浆封闭。制定渗水监控计划，对隧道施工中出现的位移以及收敛以及周围沉降参数变化及时掌握，做好数据分析，及时了解公路隧道现场状态。一旦出现渗水现象，必须第一时间进行处理，及时完成管棚注浆。根据现场水量情况，做好预防措施，以此规避二次渗水，并且做好通水[6]。公路隧道施工中如果并没有出现渗水或者积水等现象，检查隧道孔隙，采取注浆回填的方式处理孔隙，准确计算注浆用量，科学应用注浆材料，防止隧道塌方。

2.未塌穿型类型整治技术

对于公路隧道施工中出现的塌方事故，如果塌方区域比较大，第一时间是撤离施工人员与施工设备，观察塌方区域现场情况，塌方逐渐稳定后，需及时进行混凝土喷施，要求喷施厚度必须达到5cm，还要设置锚杆，规格为0.8m×0.8m，悬挂金属网，规格为0.2m×0.2m，其规格主要针对金属网的网眼。彻底清除坍塌障碍物，设置整治花拱，待花拱设置完毕再次喷施混凝土，此次厚度要求为20cm。针对隧道坍塌位置，需在坍塌的腔内进行加固处理，从二衬外轮廓方面出发，安装钢轨拱架，钢轨间隔为0.8m，材料为7.5#角钢，横向角钢安装间距设定为2m[7]。拱架安装完毕，及时喷施混凝土在拱架的背部，此次喷施厚度要求为20cm。随后安装浆砌片石，厚度为1cm，铺设缓冲渣层，厚度要求为1.5m。在此之后铺设无纺布以及防水板，及时完成坍塌位置的二次衬砌，以此增加稳固性。对于塌方区域较小的隧道施工地点，则需要将支护位置清理好，尤其是坍塌区域的腔壁，初期支护安装完毕，科学设计防水板，根据实际坍塌情况完成坍塌区域的二次浇筑。这期间注意，拱架底部位置，需提前应用混凝土进行填充处理，确保地层扎实的基础上，还要设置防水层，要求护拱厚度必须达到1m，隧道坍塌区域全部用弃渣或者其他填充材料填充密实，增加周围护壁安全性。

3.有效整治洞身塌方

公路隧道施工中，隧道施工中洞身如果出现塌方，根据塌方量，制定控制塌方的方案，还要做好相邻地段的支护工作，以此确保隧道塌方相邻地段的稳定。这期间还要及时进行进尺清渣，立即清除隧洞中的危石，马上采取巩固措施，完成混凝土施喷，增加公路隧道稳固性[8]。及时对出现塌方位置进行监控，所有隧道塌方整治工作都必须做到循序渐进。隧道动身如果出现过大的塌方，清除危石以及混凝土施喷后，还要对塌方位置进行挂网，增设钢支撑，从而在洞身整体形成封闭环，增加隧道受力体面积。洞身表面如果出现沉陷等情况，一定要及时进行夯实处理，提前将注浆管预埋，同时还要处理好隧道排水问题，及时搭设防雨棚。设置支架，应用钢筋焊接的方式，将整个洞身连为一体。第一时间将塌渣处理，一定要做到随时挖掘随时安装支撑架，以此保证隧道稳固性与公路隧道施工安全性。

4.洞口塌方事故处理

公路隧道施工中，洞口坍塌情况十分常见，尤其是施工工艺选择出现问题或者操作不当，都会造成洞口开裂，甚至出现下沉或者坍塌情况。这方面问题的解决，需要提前进行地质勘查，严格按照“早进洞、晚出洞”的要求，制定洞口施工方案，合理应用施工中的火攻材料，以此降低振动对洞口的影响。在此基础上还要重视洞口关键位置的监测，采用混凝土明拱的方式巩固公路隧道洞口，保证公路隧道施工安全。

结束语：综上所述，公路隧道施工中，坍塌事故如果不能有效解决，隧道施工质量受到影响，安全性下降。针对公路隧道施工情况，及时分析出现塌方的原因，做好施工监测，从洞身到洞口均进行加固处理，以此有效预防隧道施工塌方，提高隧道施工安全。