公路隧道施工塌方成因及控制措施研究

刘柏林 任亚

摘 要：随着我国社会经济快速发展，公路建设工程数量逐渐增加，由于我国地形结构复杂，因此隧道工程也越来越多。然而，受技术条件以及人为制约，公路隧道施工中塌方事故发生较为频繁。发生塌方不仅严重影响公路工程质量还会对生命以及财产造成威胁。基于此，本文分析公路隧道施工塌方成因及控制措施，希望对减少塌方现象，提高工程质量有所帮助。

关键词：公路工程;隧道施工;塌方

中图分类号：U458.3 文献标识码：A

0 引言

隧道施工具有一定隐蔽性，并且与其他公路工程相比，其施工周期更长、施工难度更大、对施工技术要求更高。因此，隧道施工单位在施工开始前需对地质进行探测预报，并制定科学、合理的方案，采用完备的施工方法以及先进技术，将塌方事故发生概率降至最低。随着科学技术水平提升，公路隧道施工技术应用也有所提高，尤其是长、大围岩的隧道，施工技术已逐渐趋于成熟。然而公路隧道施工受环境等因素影响较大，仍存在塌方可能性。塌方的主要特点是突发性与不确定性，并且危害性较高，严重阻碍施工顺利开展，对施工人员生命安全造成威胁，不利于提高公路工程质量。

1 公路隧道施工塌方控制的意义与隧道施工特点分析

1.1 公路隧道施工塌方控制的意义

我国公路隧道施工相较于其他发达国家而言，起步较晚，并且随工工程建设过程中缺乏先进施工技术与设备，导致施工问题较多[1]。不仅如此，施工问题导致施工突发状况增加、施工周期较长以及施工工艺复杂等，进而出现公路隧道施工塌方问题。而塌方问题严重影响公路隧道工程的安全建设，并且出现塌方问题除对施工方造成经济财产损失外，还有可能威胁施工人员生命安全。

1.2 公路隧道施工特点分析

公路隧道结构具有一定的隐蔽性，主要是在山体中施工，并且实际施工区域相对较窄，多个施工作业单位聚集于此，极易造成彼此干扰，因此，难以及时发现施工中存在的质量问题，这就导致公路隧道施工质量不达标的可能性增加，不利于提高公路整体施工建设安全系数。因此，需要加强对施工的动态化把握，进而确保施工各环节能够有序开展。

在公路隧道施工中，会受到诸多因素影响与制约，如狭窄空间内噪音影响、大型机械设备持续作业所产生的噪声等，并且空气质量也是主要原因之一，在施工过程中，使用大量油气会产生诸多污染元素，除此之外，通过人工方式满足照明要求，施工环境能见度较差。由于隧道施工较为特殊，所以设计人员需要全面分析与把握施工现场情况，并制定具有针对性的具体方案，从而减少影响隧道施工的因素。

隧道施工大多在隧洞中进行，因此作业难度较高，并且具有一定的复杂性，这就要求现场工作人员需要做好相应的安全防护以及相关支护工作，为施工提供安全的环境保障。此外，施工单位加强施工现场监督管理，寻找存在的安全隐患，确保施工顺利进行。

2 公路隧道施工塌方原因分析

2.1 地质原因

隧道施工属于穿越性工程，在具体施工中地质因素会对其产生直接影响。如果在施工之前没有对地質进行充分了解，则很有可能产生塌方。基于此，深入研究地质特点，对以往发生塌方原因进行总结，结果显示，五成以上塌方发生与地下水存在有关，主要原因是水流能够改变地质、侵袭岩石等因素有关，具体表述见表1。

2.2 施工规划设计原因

勘察操作方法单一、勘察设备落后等因素对隧道所处区域地质条件详细勘察产生不利影响，这就导致难以在设计阶段建设全面性的地质资料档案，进而无法对施工中将会遇到的瓦斯、富水、岩爆以及段等不良地质情况进行详细评估[2]。不仅如此，隧道工程需穿越山体，横跨多类型地质构造、地质单元以及岩层等，隐蔽性较强，但是现阶段地质勘察水平还有一定进步空间，对于垂直或水平埋深较大洞段难以勘察，进而导致隧道部分地段的地质资料缺失。由于资料掌握不全，因此极易发生塌方。

2.3 施工过程中的原因

隧道施工受地质以及环境等因素影响，施工过程较为复杂，如果施工过程中不注重细节，很有可能导致塌方。例如，在选择施工材料时，如果没有结合当地气候条件以及地质等因素，则会导致材料与工程标准不符，严重影响施工质量。此外，隧道开挖后，其周围的岩石结构也会发生改变，与预期结果相背离，进而导致塌方。除此之外，一些施工单位为追求经济效益，降低施工成本，没有进行严格的施工管理，导致偷工减料现象出现。由于施工手段不规范，因此施工质量也会降低，进而形成塌方。与此同时，部分施工单位为加快工程速度，忽视管理施工的安全维护以及情况预防，并且相关领导不重视施工管理的重要作用，安全意识薄弱，导致施工人员工作消极，不利于提高工程质量[3]。

2.4 衬砌质量问题

衬砌开裂是目前公路隧道施工中最常见且最严重的问题。如果隧道出现大面积裂缝，将会导致塌方，除影响隧道施工构成外，还会使公路整体安全系数降低。一般情况下，混凝土配合比例会对隧道施工质量产生直接影响，如果其比例没有达到相关标准，则衬砌开裂可能性将会增加。不仅如此，若砂子在混凝土细集料中占比较高，也会使隧道支护系统的实际承载增加，威胁隧道自身安全构成。

2.5 防水质量问题

防水是衡量公路隧道的重要标准，如果防水质量出现问题，那么隧道施工构成将会受到直接性影响。诱发隧道防水问题的原因较为复杂，与施工材料质量差、防水材料在浇筑中被破坏等都有关系。基于此，应当加强对防水设计的重视程度，避免隧道长时间渗水，使其被大面积侵蚀，进而影响整体安全性。

3 公路隧道施工塌方控制措施分析

3.1 洞口塌方控制措施

洞口塌方属于小规模塌方，清理塌方采用自上至下方式，并结合具体情况，对坡面进行考量后决定是否将刷坡卸载。此外，采用喷锚网自上至下对坡面进行加固。如果塌方情况较为严重，则可采用挖台阶方式进行处理，清理塌方体重的残渣后，再使用喷锚网加固。若塌方地段属于仰坡，那么维持其稳定性可通过设置浆砌片石挡墙的方式。（见图1）

3.2 洞内塌方控制措施

洞内塌方相较于洞口塌方处理更加复杂，并且洞内塌方应按顺序进行，从而在确保隧道安全基础上处理塌方。

隧道洞内发生塌方后，初期处理的主要目的是防止隧洞内继续塌方，根据普氏理论，隧道塌方与开挖宽度成正比关系，因此如果隧道开挖宽度保持不变，那么将不会继续塌方。通过公式可计算出实际塌方高度，从而对塌方在隧洞内的稳定程度进行了解。隧道内山体围岩稳定性较差，与普氏理论中的均质要求并不完全相符，因此，塌方表现不属于完全能的抛物线状态。此外，在初期处理时，还应密切观察隧洞内塌方是否已经延伸至地表，若延伸至地表，则需要进行截水处理，防止地表水影响塌方控制效果[4-5]。可在塌方上方搭建遮雨棚，并且隧洞内塌方处理完成后夯填土石，同时确保夯填高度与地面处于同一水平面，提高地表稳定性，当回填土不再出现下沉情况后，再组织浆砌片石铺砌工作。初期处理完成后，需要进行隧道内塌方处理，常见处理方法见表2。

4 结语

综上所述，在公路隧道施工中，受技术、人为、地质等影响，极易发生塌方事故。塌方事故不仅会导致财产损失，还会威胁施工人员生命安全，影响工程进度，降低工程质量。基于此，应针对可能发生塌方的要素进行综合分析，并采取行之有效的措施进行解决，进而促进公路工程高质量发展。

参考文献：

[1]肖东辉，孟亚锋，孔德坤，等.T76S自进式螺旋注浆管棚在隧道塌方治理中的应用及支护效果评价[J].现代隧道技术，2020（6）：214-218.

[2]郑邦友，李茂莉，张义平，等.基于熵权-改进灰色关联模型的公路隧道塌方风险评估[J].科学技术与工程，

2020（15）：6292-6297.

[3]陈亚乾，李天，普新凯.综合地球物理方法在隧道塌方处置中的应用研究[J].物探化探计算技术，2020（5）：670-677.

[4]刘峰.隧道拓宽改造塌方成因与塌方区开挖及支护结构加强措施[J].智能城市，2020（11）：182-183.

[5]岳志坤.软质围岩隧道开挖塌方机理分析及施工处理方案[J].云南水力发电，2019（6）：87-91.