公路隧道施工阶段塌方原因及控制措施分析

韦兴鹏

（贵州路桥集团有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

随着经济的高速发展，高速公路项目建设数量不断增多，隧道施工比例与日俱增，与之而来的是塌方事故的频繁出现[1]。隧道塌方事故诱因众多且影响恶劣，故此需在隧道项目施工前，对现场地质结构加强勘测，并结合具体诱因制定防范措施，优化施工方案，合理预测施工风险，强化施工人员风险意识和危机处置能力，避免塌方事故，确保高速公路事业健康发展[2-3]。

1 高速公路隧道施工塌方控制的意义

高速公路隧道施工项目中最常见的事故类型之一为隧道塌方，该事故具备危害大、风险高、损失大的特点，是影响高速公路隧道施工进度、工程质量的关键因素[4]。隧道施工过程中影响施工质量的因素众多，必须针对塌方原因采取有效措施，通过科学预防和有效防范降低风险水平，确保施工人员生命安全以及项目顺利进展，从而缩短工期并降低成本支出，实现最大效益，保障工程质量。

2 高速公路隧道施工塌方原因分析

2.1 地质原因导致的塌方问题

高速公路隧道项目具备工期长、要求高、工程复杂的特征，项目涵盖大量地下作业，地质条件会对工程质量产生直接影响。在工程施工环节，很多区域都会存在地质断层现象，使地基结构稳定性不佳，原有承载平衡状态被打破，从而导致隧道塌方事故，不仅影响项目顺利进展，同时也威胁施工人员人身安全[5]。故此，在项目施工前必须对区域地质条件进行严格检测，勘探地质数据，判断项目风险性，严禁盲目施工增加塌方风险。要结合项目要求和施工进度安排，以当地地质条件为基准，制定科学合理的施工方案，合理规划施工进度，吸收同类项目经验教训，探究塌方原因并科学处置。

2.2 施工组织设计造成的塌方问题

提高施工方案合理性是确保高速公路隧道项目顺利实施的关键，也是降低事故发生率的有效保障。众多施工项目中出现事故的关键在于未科学组织施工方案，工程外风险因素考虑不全面。

（1）施工前必须做好现场勘测，明确地质类型，根据实际情况科学合理地选择施工方案，避免方案不佳导致的塌方事故。

（2）完善方案细节，制定有效的处置措施防范意外情况，积极探究突发状况应对策略，严格执行项目方案操作，确保工艺参数达标。

（3）高速公路隧道工程体量大且隐蔽性强，必须由专业人员施工，项目需要穿越不同类型的山体地层，现有资料对地质勘测数据获取度不佳，必须现场勘测获取详细的数据为施工提供保障，避免出现意外事故。施工方案必须在现场勘测基础上执行，避免盲目施工导致风险事故，影响整体进度并威胁施工人员人身健康[6]。

（4）施工人员丰富的工作经验和专业素养能有效处置相关问题，但是由于对项目信息了解不充分，导致的事故频繁出现，必须加强施工前的地质勘测，避免此类事故的再次发生。

2.3 施工过程中造成的塌方问题

自然灾害是不以人的意志为转移的，精巧的施工组织也无法避免自然灾害的发生，对众多项目分析可知自然灾害是导致塌方事故的重要诱因。

（1）公路隧道项目的施工周期长，遭遇突发自然灾害的可能性较高，一旦出现恶劣的自然条件，施工材料在特殊气候条件影响下会出现变化，从而对项目施工质量产生影响，加之特殊地理条件的作用很容易出现塌方事故。如果隧道项目位于地质板块活跃的区域，很容易出现地震、泥石流等现象，从而对隧道施工产生影响，不利于项目的顺利开展。

（2）隧道周围土质结构会直接影响项目进展情况，周围土质不稳定会直接影响项目质量，增加塌方的概率。一旦遭遇强降雨、地震、台风等特殊天气，都可能导致施工过程中出现风险，必须由专业施工人员在风险出现之前作出应对，避免施工事故发生导致严重后果。

（3）在施工过程中，人为因素也是影响项目质量的重要因素。施工单位为提高项目经济效益未按照项目方案施工或材料施工，施工阶段偷工减料，缺乏施工安全监督等行为都可能导致施工风险，增加事故发生的概率。

（4）安全防范意识不充分，未加强施工人员安全培训，很容易导致项目施工不符合方案要求，导致施工规范性不足，影响项目进展和质量[7]。

3 高速公路隧道施工避免塌方的处理方式

3.1 洞口避免塌方处理

高速公路隧道施工中洞口工程十分关键，洞口受力情况复杂，山体纵向推力作用会直接影响其结构稳定性，仰坡引流也会对其受力情况产生影响。

一般情况下洞口位置出现塌方的规模较小，塌方事故出现后采取从上到下的顺序进行清理。可根据实际情况进行加固，一般选择翼墙式或端墙式支撑结构提高洞口稳定性，避免塌方事故出现或减少塌方面积。

3.2 易塌方地段初期处理

场区地质条件的勘测工作十分重要，前期做好易塌方路段的处置，能有效避免塌方事故发生，同时降低塌方影响。隧道洞口可采用混凝土、锚杆、钢筋格栅、型钢等不同材料制成，采用整体衬砌或复合衬砌的方式提高结构整体稳定性。

在特殊地质条件路段，也可以根据施工现场情况进行塌方封闭，并采取有效处置措施。易塌方路段需加大监测频率，实时了解地质活动情况并结合普氏平衡拱理论进行开挖，避免塌方蔓延。

3.3 易塌体提前处理

现场勘测结果显示易塌方路段土质松软，为提高区域结构稳定性降低再次塌方的风险，可采用注浆法进行处置。

出现塌方后及时封闭现场，并进行塌方位置的检测，及时注浆封闭，提高地质结构稳定性，避免塌方进一步发展。现场地质勘测结果显示稳定后，根据施工方案要求对周围土体进行挖掘，或在塌方周围加固砌体提高安全性，避免进一步塌方影响工程进展。

4 高速公路隧道施工塌方的预防控制措施

4.1 加强排水

降水过多会导致高速公路隧道内施工受阻，影响项目工期进展和施工质量，水流可以在缝隙内流动导致岩石被侵袭，土质松软程度增加，进一步增加塌方风险或塌方范围，故此需要结合项目实地勘测结果，加强排水设施应用。

（1）施工前，必须结合勘测结果进行排水设施的规划，提高方案可行性和科学性，梳理流水可能导致的损失，并在施工现场内准备抽水设备，一旦出现水大量外溢或降雨获得蓄积，则及时排出避免影响施工现场。

（2）保持拱部不滴水、边墙不漏水、路面不冒水、设备箱洞不涉水，加强日常巡视和检测，及时发现问题并通知有关人员及时处置，避免问题扩大影响项目进展。

（3）发现施工坑底出现水流后，及时使用排水设备引流，避免水对施工现场正常工序产生影响。冬季施工应注意对排水沟的保暖，避免冻结影响正常排水。

4.2 短开挖，强支护

高速公路隧道项目施工周期长，涉及工序众多，不同工序之间需要较长的搭接时间，很容易导致施工间隙岩石结构变化，从而导致土质松动引起塌方[8]。

在施工的过程中，为确保岩石结构稳定，可采用短开挖强支护的方式，完成一道施工工序后立刻进入第二道工序，提高各个工序的连贯性，避免结构长时间暴露增加意外风险，并积极采取有效措施，加强岩体防护提高其结构稳定性。

4.3 爆破控制

爆破在隧道项目施工中十分常见，该工艺是提高施工效率的有效手段，但是在爆破的过程中很容易导致地下结构被破坏或岩石稳定性受损，从而带来安全隐患。

（1）爆破施工操作之前，必须根据项目需求和具体内容制定科学的方案，严格执行技术指标，并确保施工参数符合方案规定，防止爆破引发的次生事故。

（2）爆破明显提高了施工效率，促进了施工进度，但是一旦爆破范围控制不佳，很容易导致隧道施工塌方现象，因此爆破进尺速度、爆破范围、爆破技术的合规运用，是施工控制的要点。

（3）必须严格控制炸药使用数量，精准控制爆破位置，清理周围杂物避免产生意外。

（4）爆破之后，应当立即进行地质勘测和水文观测记录，并对支护完毕后的喷层表面进行观察，明确裂缝情况，判断有无事故风险。

4.4 加强监测

高速公路隧道施工中，通过加强监测可避免施工事故，要根据工作需求建立预警机制，加强监测等级，实行分级管理降低隧道事故。

成立监测小组由专人负责进行日常测量和仪器保养等工作，将测量信息及时反馈给施工人员，指导施工科学有序进行。设计人员则根据现场数据进行参数调整，指引施工规范进行。通过施工监测和数据修订，动态了解施工现场情况，有效监管施工状况，避免施工安全风险。

4.5 变更设计

隧道施工过程中必须及时了解施工方案修订情况，掌握围岩数据变化，完善项目细节。

（1）高速公路隧道施工具有周期长的特点，必须结合环境变化和地质情况加强现场勘测和反馈，修正事前方案以提高方案可行性，提高参数准确性确保施工质量，避免盲目施工导致的事故。

（2）通过强化日常监测，获取最新的地质数据资料，由工程师汇总和分析，获得监理工程师批准后，修订项目施工方案，确保施工顺利进行，以保障项目质量。

4.6 超前地质预报

自然因素是导致高速公路隧道项目施工质量问题的关键，可借助高科技手段预测天气变化，根据气候条件及时调整施工进度和施工参数，降低事故发生率[9]。

常用地质情况预测技术主要有探地雷达法、隧道地震波法等，可对施工现场地质情况进行准确预测，是预防塌方事故的有效手段。

5 高速公路隧道施工的安全管理

5.1 爆破施工安全管理

加强爆破施工的安全管理是确保项目进度的关键，也是避免安全事故的有效措施。爆破施工环节涉及的爆破品需加强管控。爆破装置、爆破用品均为特殊管理用品，一旦丢失将会引起严重的社会治安问题，必须加强高速公路爆破施工的安全管理。

（1）施工前必须加强现场勘测，结合项目方案和设计图纸进行爆破方案的制定和优化，结合地质情况进行可行性和成效分析，获批后严格执行技术指标和参数施工，严禁私自篡改数据，引爆过程中由专业人员进行参数确认。

（2）由专业技术人员操作并严格执行技术操作规程和岗位操作规范。为提高操作安全性，操作人员必须获得专业爆破操作资格证书，严禁无证上岗，严禁无关人员进入施工现场。

（3）操作时，由专业人员进行现场监督和技术监测，确保各项参数均符合项目规定后方可爆破。

（4）可选用加密电子雷管进行参数控制，严格调节技术指标，加强信息传输以精准控制爆破时间，将爆破影响控制在可控范围内。

5.2 土石方开挖作业安全管理

高速公路隧道项目施工中，石方开挖作业必须先提出申请，获得批准后方可实施。大多数高速公路均需穿越山体，项目所在区域地形地貌结构复杂，明挖作业需加强管理，提高土方开采的安全性，降低事故发生率。

（1）土石方开挖作业前，必须提前了解区域地质条件，存在积水的区域先要进行排水，并于土石方边坡上设置排水沟，确保施工中排水正常，避免积水影响工序正常开展，也为降雨后雨水排出提供途径。

（2）加强山体边坡稳定性检测，避免边坡变形导致施工事故，现场配置专业勘测人员和安全员，加强事故现场勘测与技术指导，疏散周围居民并查看有无其他同步作业的单位，做好协同作业，避免相互影响。

（3）加强隧道围岩稳定性监测，针对地质环境复杂的区域需布设隧道围岩位移监测设备，安排专人定时采集位移数据。

（4）隧道开挖前，开挖人员需确认隧道内除尘、排烟、排水设施到位，方可进行开挖。人员进入隧道内必须严格遵守操作规范佩戴安全帽、隔音耳塞、防尘罩等。

6 结论

综上所述，为降低塌方事故概率，必须对高速公路隧道项目施工区域地质条件加强现场勘测，明确塌方原因后，针对具体诱因进行控制，确保施工安全、保障项目质量。该文结合高速公路隧道项目施工环节隧道塌方诱因及处置措施加以分析，为项目的顺利开展奠定基础，降低事故风险，确保项目如期完工。