隧道坍方成因、预防、处理

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1、隧道坍方成因、预防、处理第一节坍方类型、发生机理及原因一、坍方的主要类型隧道或地下洞室在施工过程中发生的坍方形式是多种多样的，根据铁道部立项的有关科研成果，可以列出如下的一些形式：（一）根据施工隧道坍方的地点不同划分1、洞口坍方：在刚进洞施工时就发生了坍方，这类坍方有时也称为洞口滑坡；2、洞口段坍方：在进洞一段距离（一般为50~200m）后才发生的坍方，这类坍方一般因埋深浅而坍至地表；3、洞内工作面坍方：在开挖工作面发生的坍方；4、洞内滞后工作面坍方：距开挖工作面一定距离发生的坍方。（二）根据坍方规模和形式划分1、整体坍方：往往发生在软弱围岩中，从边墙或拱脚变形增大开始，进而波及到拱

2、部，从而形成整体坍塌；2、顺层坍方：亦称为“顺层滑坍”，当岩层的层面较光滑，层间结合力差，或受节理相交的影响，岩体呈相对破碎状，在开挖后出现顺层的滑移现象；3、局部掉块：严格地讲，局部掉块不能归入坍方范畴，因为它没有引起整体失稳。但掉块可大可小，当大到几立方米甚至几十立方米，也称之为坍方。这类坍方大都因为节理发育所致。（三）因采用的施工方法不同划分1、上（下）台阶坍方：因采用正台阶法施工时，在台阶的上（下）部分发生的坍方；2、左（右）侧导坑坍方：在采用侧壁导坑法施工时，在左（右）侧导坑所发生的坍方。（四）因施工目的不同而划分1、导洞的坍方；2、横洞的坍方；3、斜井的坍方和竖井的坍方；

3、4、开挖避车洞引起的坍方；5、处理欠挖时引起的坍方。（五）为简单、直观，可将所有坍方形式划分为3大类1、洞口坍方（包括洞口段坍方）；2、洞内石质类坍方；3、洞内土质类坍方。二、坍方发生机理（一）洞口坍方由于洞口一般为堆积层或风化严重、破碎的岩体，其自稳能力以及整体稳定性均较差，同时又处在浅埋地段，如果在进洞前未对边仰坡采取一定的技术措施（如刷坡卸载、支护、注浆加固等），或采取的技术措施未能达到要求时，在进洞后，必然引起上端围岩应力重分布，在重力作用下出现下沉或开裂变形，当这些变形发展到一定程度时，平衡被打破，导致大面积的整体失稳，进而发生整体坍塌，这就是洞口坍方。（二）洞内石质类坍方

4、隧道或洞室开挖后，使其周边的岩石处于悬空状况，同时发生下沉或收敛变形，以释放其内部应力，由于岩石体中存在层理和节理（有时还有软弱夹层），使周边的部分岩块在重力作用下，具有下落和挤出的趋势，如果此时未采取相应的支护措施或所采取的支护措施达不到控制其变形发展的要求时，必然会出现“掉块”现象，当这种“掉块”的数量达到一定数值时，就是坍方。这类坍方一般沿结构面形成，坍腔的形状极不规则。（三）洞内土质类坍方土质类隧道或洞室开挖后，由于围岩的C、φ值较低，周边一定范围内很快发生松弛变形，随着这些变形的逐渐扩展，围岩的整体强度降低，同时土压增加，进而引发局部的塑性破坏，在围岩（土质体）内部出现空洞

5、导致局部发生坍塌，局部（浅埋时在地表）出现下沉，塑性区进一步扩大，土压力剧增最终导致整体失稳，大面积坍塌，这就是坍方。这类坍方表现为：坍体为松散的砂、土（或碎石）混合体，数量较大，坍腔形状较为规则，一般为圆弧形或拱形。三、坍方发生的原因发生隧道坍方的原因是多方面的，有的是人为因素，有的是非人为因素，有的是由于经验不足，通过我们的调查，将坍方的发生原因概括为以下四个方面。（一）地质因素在勘探和施工过程中对地质情况认识不清，造成施工时出现了坍方：（1）在开挖的过程中，围岩的地质条件突然变差，如从Ⅲ级突然变化到Ⅴ级围岩。（2）施工过程中出现了较大的断层、破碎带或软弱夹层；（3）出现了特殊的

6、不良地质，如膨胀岩、高地应力、溶洞、涌水等。（二）设计因素（1）洞口的位置选择不恰当，如位于较大的滑动体或断层之中，从而引发洞口坍方；（2）设计的支护参数偏小，无法保证围岩从开挖后到二次衬砌施作这段时间内的稳定；（3）针对特殊不良地质地段，设计上给出的处理措施不当。（三）施工技术因素（1）根据局部地质状况，需要采取超前支护（超前锚杆、管棚、注浆、小导管预注浆等）措施而未采取，或虽然已采取但其质量和效果未能达到要求；（2）开挖方法不正确，如应该采用半断面开挖而实际采用了全断面，应该采用分步开挖的而实际采用了全断面或半断面等等；（3）初期支护未按设计的参数进行，如锚杆的长度、间距、喷射混

7、凝土厚等，使围岩的稳定性达不到要求；（4）隧道的爆破设计有问题，造成对围岩的扰动过大；（5）施作二次衬砌的时间太迟，围岩无法承受应力重分布后带来的直接作用而发生坍方；（6）采用长台阶法施工时，上、下台阶的间距太大，直接导致坍方的发生。（7）在软弱围岩的施工中，没有及时施作仰拱，未形成封闭的环状受力；（8）采用新奥法施工时，没有按时、按量的开展量测工作，或虽开展了量测工作，但未及时进行信息反馈，从而造成决策失误。（四）管理因素（1）未经上级技术部门同意，擅自