隧道塌方的原因及防治

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1、隧道塌方的原因及防治：随着我国交通建设的快速发展，隧道数量不断增加，隧道施工遇到的不良地质问题越来越多。如何避免或减少隧道坍方的发生，以及在坍方发生后如何迅速有效地进行处理也越发引起关注。本文从不良地质、设计及施工等方面分析了隧道塌方的原因，从初期预防与后期治理两方面论述了处理隧道塌方的方案，并提出了具体的安全保证措施，可为类似工程提供参考。　　关键词：隧道塌方成因分析防治　　1、概述　　隧道属于地下工程，地下工程的典型特点是地质条件存在不确定性。在施工过程中岩石既是施工中的开挖对象，同时又是支护对象，岩石在开

2、挖后，原有的岩体结构和受力平衡被破坏，岩体在自重的用下，应力重新分布，构成新的受力平衡体系，极易发生塌方等地质灾害[1][2]。不仅给隧道施工带来巨大困难，且延误工期，耗费资金，并成为未来隧道出现病害的主要根源。因此准确掌握地质情况，充分了解围岩的性质和围岩的自稳能力，以采取合理有效的开挖方法和支护措施，在隧道施工中十分必要。　　2、隧道塌方的原因分析　　隧道塌方由多种因素共同诱发，为揭示塌方事故原因的规律性，采用数理统计的方法对已辨识出的风险因素作进一步分析[3]。根据风险因素辨识结果，按照风险首先将风险因素

3、归结为自然因素、人为因素2大类，见图1。对其在事故中出现的频率进行统计。据统计表明，约96%的事故伴随有各种不良地质，67%的事故伴随有水的影响，78%的事故中含有人为因素的影响。另外有统计表明，与地质相关的风险因素中：围岩破碎软弱地层、结构面产状不利出现频率较高；与水相关的风险因素中：地下水发育、连续降雨降雪出现频率较高。　　由上述统计结果可知，地质因素是塌方事故的主要内在因素，人为因素的影响是事故的重要诱发因素。　　　　图1隧道塌方影响因素　　2.1地质条件原因　　由于地质条件的复杂多变，地下工程难免会通过

4、褶皱构造、断层、节理裂隙发育地带产生塌方；由于围岩本身不稳定而导致结构松散，节理面有泥质物及岩屑充填；由于支护的不及时而暴露时间过长，会导致围岩风化严重；或因通过断层，突然遇到较高水压富水洞段，地下水向洞室内漏出，淘空了断层构造带中破碎岩体和充填物时，以及由于岩层产状不利或因岩爆等诸多地质原因而产生不同程度的塌方。　　2.2设计因素　　公路隧道工程设计方法当前主要有工程类比法、理论计算法及现场监控法等[4]，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要

5、求不相适应，也是导致施工中产生松弛坍塌等异常现象的原因。而且，设计中的地质勘查周密详尽与否也是造成施工塌方事故产生的诱发甚至主导因素。　　2.3施工因素　　施工中的不规范施工也是导致塌方的重要因素之一。就我国目前现状来说，施工单位众多，公路隧道施工队伍的技术水平发展很不平衡，管理及施工水平参差不齐，加之一些建设环节的操作不规范，而且有的施工企业及人员对新奥法原理缺乏深入学习、认识、研究和应用，导致不规范施工现象较为普遍。如：新奥法之“岩承理论”要求洞室开挖后及时提供支护反力限制围岩的松弛和变形，也正是在此过程中

6、实现围岩的自承和自稳[4][5]。反之，若在隧道开挖后不能及时地喷射混凝土予以封闭，围岩因有了新的临空面而应力重分布，使松弛范围逐步扩大，从而不仅加大了荷载，与新奥法理论的初衷相悖，而且极易产生塌方等工程事故。再如:按照施工规范的要求，超挖部分要用同标号混凝土或喷射混凝土回填密实，但有些施工单位只在表面用喷射混凝土喷射圆顺，超挖部分并没有回填密实，这使得初期支护与围岩之间产生了空洞，最终导致塌方。另外，对地质情况掌握不够，从而选择不合适的施工技术，如不恰当地急于进洞、爆破方法选择不当或者选择不合适的施工方法(如

7、本应小断面开挖的，采用大断面开挖，或应先拱后墙法的，而采用先墙后拱法等)也会引起塌方。　　2.4认识因素　　不可否认的是，“不塌方，不赚钱”的观念目前还在一定范围内存在。有些施工单位及施工人员甚至期盼着塌方从而增加工程量或者设计变更以带来更大的施工利润。另一方面，“地质工作是设计人员的任务，而不是施工人员的事”这一传统观念致使减弱甚至忽略了施工过程中的地质勘测及预报工作，从而也加大了施工塌方事故产生的可能性。　　3、隧道塌方的预防措施　　3.1超前地质预报　　隧道地质超前预报[6]的主要内容：1)提供开挖掌子面

8、前方的围岩类别变化趋势；2)地质情况预报，预报掌子面前方可能出现的地质断层及岩石破碎带的地质情况；3)开挖段前方的水文资料和可能的涌水预报；4)溶洞尺寸及位置预报。　　3.2掌握坍塌前的第一手资料　　坍塌发生是有许多前兆的，如钻进速度与回水速度的大小、钻进感觉变化、岩石颜色的变化等。因此，掌子面工作的工人应将有关信息及时反馈给有关方面，迅速调整后序爆破作业的爆破参数，做到既保证有效进尺