公路隧道施工塌方事故的预防与整治技术分析

-1-公路隧道施工塌方事故的预防与整治技术分析孙江江【摘要】在公路隧道施工中，隧道塌方极大的威胁着公路隧道的正常使用、不仅影响工程施工进度和安全生产，更直接影响到隧道的施工费用。如何减少隧道塌方，是设计和施工人员共同关心的问题，本文对公路隧道施工塌方事故的预防与整治技术进行了分析探讨。【关键词】公路隧道；塌方预防；整治技术引言：在地质不良的地段修筑隧道，常会遇到洞顶围岩下塌、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重事故，这些现象在施工中称为塌方。塌方威胁人身安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生，发生塌方后需及时有效处理，减少塌方带来的危害。一、公路隧道特大塌方事故的原因1设计方面的因素。公路隧道工程设计方法主要有工程类比法、理论计算法及现场监控法等，这些方法又以工程类比法运用得最为广泛。在设计过程中若对围岩判断不准或情况不明，从而设计的支护类型与实际情况不相适应，也是导致施工中产生坍塌等异常现象的原因，且设计中的地质勘查资料详细与否也是造成施工塌方事故产生主导因素之一。2地形及地质方面的因素。隧道工程地质情况千变万化，施工过-2-程中受各种不可预见的地质因素及地质构造的影响巨大。公路隧道受多变的地质条件影响，如遇到地下水、断层破碎带、岩爆、瓦斯、偏压、浅埋等条件，使施工难度增大，安全性变差；且公路隧道开挖跨度大，岩溶对隧道工程的影响，主要是岩溶水、岩溶洞穴及其填充物等的危害。隧道围岩范围内岩溶水的存在，改变了隧道围岩的工程地质条件和水文地质条件。溶洞的存在是隧道围岩的物理、力学性质发生了变化，进而引起隧道地层刚度和应力场的变化。地下洞体的存在使隧道部分悬空，隧道底部的溶洞充填物厚度大且松软或暗河水流给隧道基底处理造成一定的困难。3施工方面的因素。有些施工单位抱着“地质工作是设计人员的任务，而不是施工人员的事”的观念致使减少甚至忽略了施工过程中的地质勘查及超前预报工作，从而加大了隧道施工塌方事故产生的可能性。若施工方法与地质条件不相适应时，易发生塌方，比如地质条件不符合全断面开挖时，采取全断面开挖。当地质条件发生变化时，没有及时改变施工方法，仍然采用原方案中的施工方法，如围岩从岩体变为土体时。.锚喷支护不及时，钢支撑架立不符合要求、喷射混凝土质量不符合要求导致塌方。地层暴露过久，引起围岩松动，风化，导致塌方。围岩爆破用药量过多，由于强爆破的震动引起塌方。对围岩存在的危石不重视、不及时、处理措施不当引起塌方。未按照规定进行监控量测或者信息反馈不及时，引起决策错误，措施不当引起塌方。偷工减料现象严重，比如设计的超前支护没有支护，系统锚杆不打设或不按设计打设造成塌方。-3-4公路隧道浅埋段因素比如，某事故发生处的地质概况为：表层的图第四系土层，主要由较少的砂岩碎石块以及主要的黄色亚粘土，土层的厚度为1—2m，层间的结合性较差，属于块碎状镶嵌结构，并且基层也属于这种结构。二、防坍塌的技术措施1、先排水：在施工前和施工中采取相应的防排水措施，尽量将开挖范围外之水截住，不使流进洞内，一般采取注浆处理。2、短开挖：在围岩石质较差地段，控制每循环开挖进尺，每次立一榀工字钢拱架且拱架必须紧贴掌子面，使拱顶与拱架间无空隙。3、强支护：针对围岩和地压情况加强初期支护确保支护结构有足够的强度，采取增加拱架的本身刚性强度、减小拱架间距及喷射砼的厚度，有时也可采取模注砼尽早封闭。4、快衬砌：必要时二次衬砌工作紧跟开挖工作面进行，力求衬砌尽快成环，和初期支护共同受力。5、勤检查：安排专人对支护及围岩等进行检查和量测变形，发现围岩有变形或异状，立即采取有效措施进行处理。做好超前地质预报工作，及时了解前方的地质和水文条件。6、方案合理正确：隧道塌方是最容易造成施工安全事故的主要原因，工人时刻处在危险当中。因此，只有方案正确、处理及时、方法恰当、组织严密、措施得力，才能使抢险得以顺利完成。7、在隧道掘进施工中，要随时观察围岩变化情况，并密切注意-4-现场所揭示的岩性和勘察、设计岩性的差别，及时进行相应的设计变更。三、处理塌方的技术要求1、如塌方体积较小，且塌方范围内已进行喷锚或已架设了较为牢固的支撑时，可由两端或一端先上后下地逐步清除塌方，清除时注意观察拱顶及周边的围岩有无变化的可能，避免出现二次塌方。随挖随架设临时支撑，临时支撑必须紧顶到塌腔面。如塌体稍大些时不能完全保证能否引起二次塌方时，不要清除塌体，在塌体上先对拱顶进行临时锚喷支护、钢拱架支撑或进行模注砼作为临时支护，在保证安全情况下再对拱脚进行欠挖处理进行刚性支护。2、如塌方体积较大，因塌体堵塞无法进入塌方范围进行支护时，可采用长管棚或注浆加固塌体，待其稳定后，采用“穿”的办法按照短进尺、弱爆破、早封闭的原则挖开塌体，并尽早衬砌，有时为了减少塌腔的暴露时间支护可采取一次性模注砼进行封闭。塌方段围岩整体性较差或富水，还应对该段周边围岩进行预注浆加固处理。3、如塌方冒顶，在处理塌体前应先支护陷穴口，锚喷封闭洞穴周围岩面，避免洞内二次开挖塌体时上顶二次坍塌。地质条件较差时，还应该对陷穴口周边地表进行打设锚杆或地表注浆加固措施。地表周围及陷穴口上空要做好防排水措施，避免雨天雨水进注塌腔内软弱围岩。如果塌腔顶部地表埋深非常浅且塌腔比较大时，可以视情况将地表揭开进行明处理。4、一般塌方段的支护和衬砌需加强处理，模注衬砌背后与塌腔-5-周壁间必须采取紧密支撑。塌方衬砌背后空洞的处理，当塌方较小时，可采用浆砌片石或干砌片石回填密实。当塌腔较大时，可用浆砌片石回填，厚度宜为2米，其上空间采用钢支撑等顶住稳定围岩。当塌方冒顶时，要根据上顶回填炉渣及土的荷载确定支护及模注衬砌的类型，做好形成设计强度后再进行冒顶回填，一般采用轻质材料如炉渣，至地表1-2米后用粘土封层防水，封层要高出原地表50cm左右，回填及封层要夯填密实防止塌陷进水。5、处理坍方的同时，应加强防排水工作。坍方往往与地下水活动有关，治坍应先治水。防止地表水渗入坍体或地下，引截地下水防止渗入坍方地段，以免坍方扩大。四、结束语通过对隧道塌方的原因进行逐一分析，隧道施工要做到符合设计和规范，加强设计变更管理及监理合同的履约管理，有效预防隧道施工塌方事故的发生。参考文献[1]谭若坚.不良地质隧道设计与施工的常用处治措施[J].湖南交通科技，2012，（03）.[2]曾海银.不良地质条件对隧道施工的影响[J].科技资讯，2011，（12）.[3]徐楷.隧道不良地质区段的施工安全措施[J].铁道劳动安全卫生与环保，2012，（04）.[4]蒋国富，贾艳领，戴文远.不良地质公路隧道施工围岩稳定性-6-数值模拟分析[J].西部交通科技，2010，（01）.[5]沈佳程.隧道施工中的安全问题及对策[J].科技创新导报，2010，（13）.