隧道施工诱发地面塌陷灾变机制和其控制

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1、隧道施工诱发地面塌陷灾变机制和其控制摘要：近年来，随着我国城市化进程的不断加快,隧道工程项目也越来越多，由此引发的安全事故也时有发生，尤其是地面塌陷事故最为频繁。而地面塌陷事故造成的危害极大，对施工人员的生命财产安全构成威胁。因此，加紧研究隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制显得尤为重要和突出，只有有效的控制灾变机制，才能避免一些地面塌陷灾害。下面本文将对隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制进行简单的探讨，并提出几点有效的技术控制手段，希望能帮助隧道施工工作单位。关键词：隧道施工；地面塌陷；灾变机制；有效控制隧道施工对城市发展有着重

2、要的促进作用，能缓解城市交通拥堵问题，为人们出行带来方便。但是目前很多隧道施工项目在开挖阶段很容易发生一些安全事故，对人们生命财产和国家财产带来极大地威胁，由此，国家也越来越重视隧道施工灾变机制的研究，希望能有效控制灾变事故频繁发生的现象。在研究过程中，首先要弄清楚隧道施工诱发的地面塌陷的种类和原因，从而采取有针对性的控制手段，达到减少安全事故的目的。一、常见的隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制在现实生活中，隧道施工诱发的地面塌陷灾变事故时有发生，如北京隧道施工中诱发的安全事故就有44起，其中地面塌陷事故16起，占全部事故的

3、36%。南京地铁施工隧道施工造成汉中路地面出现塌陷现象，使得该地的天然气管道出现爆裂，引发大面积的爆炸事故，路面也出现较大面积的塌陷，严重影响当地的交通和周边楼层。面对这些塌陷事故,我们必须分析造成这种情况的原因，才能有效的控制安全事故发生频率，下面简单分析几种常见的地面塌陷灾变机制。（一）开挖过程诱发的地面塌陷在隧道施工中不可避免要进行土方开挖，而在土方开挖过程中必然会对上覆地层的结构造成一定的影响，改变了原有的地层结构，引起结构的自动变化，如应力的传递和变形程度越来越严重，再加上开挖过程中也会造成一定的水土流失，有时

4、还会出现冻结现象，若这些不良现象同时发生，就会引起隧道施工处地层的物理力学各种参数值的变化。这是根据普式理论得出的结果，在土层没有支护的情况下，开挖会疏松土层，从而导致隧道围岩从里到外出现不稳定现象。而在这种情况下，如果施工处上覆地层具有足够的厚度，当地面塌陷到一定程度时，围岩就会形成一种自然的平衡压力拱，这种力量就会对土层进行保护，阻止土体的继续破坏。因此，在施工过程中，围岩的压力拱会随着上覆地层厚度以及土层各种物理力学参数值的变化而变动，当外界施加的压力超过围岩的应力界点，而施工人员又没有对土体进行支护措廉时，其支护

5、作用就会越来越小，最终围岩中的拱力就会消失，从而诱发地面塌陷事故。（二）地基层中的土体土质不良，且在开挖中受到破坏在隧道施工前，必然会对施工地的土层土质进行勘察，检测土质是否适合开挖和隧道施工。从土质上来说，在施工中对不良土质体造成一定的破坏，从而诱发地面塌陷现象。这主要是由于地层中空洞造成的，空洞的突然塌陷会引起地层空洞上方地层中出现物理力学不平衡现象，这种不平衡就会加剧诱发地面塌陷。造成空洞破坏的原因是空洞本身具有不稳定性，在施工过程中必然会对土层造成一定的扰动作用，当两个或者多个空洞合成一个时，空洞面积就会不断扩大

6、，这就会引起空洞上方覆盖的地层变薄。而根据土层物理力学平衡定律可知，当空洞面积达到一定范围时，上方地层围岩的压力拱就会遭到破坏,土层就会出现不稳定现象,至压力拱消失，而无法形成新的压力拱时，便会诱发地面塌陷事故。（三）管线渗漏管线主要是指地下排水管道的施工，在隧道施工中，很多工作都是在地下进行，而我国地下排水管普遍存在渗漏现象，而且有的渗漏现象极为严重。这种漕漏会影响隧道施工,在施工时会对管线产生一定的扰动作用，导致地下管线受到破坏。这种破坏一般分为两种，第一种，在附近的拉力和应力作用下管道出现裂缝，严重时会发生破裂现象

7、，管道便会失去正常的工作能力；第二种，管道与管道接口之间出现裂缝，管道本身是没有问题的，这主要是由于在管道连接时无法达到完全密封状态，从而出现大量的渗漏。而由于管道普遍存在一些漕漏问题，因此在施工过程中因管道渗漏诱发的地面塌陷事故也时有发生。二、隧道施工诱发的地面灾变机制的控制手段根据上面所阐述的几种常见的诱发地面塌陷的施工问题，可知隧道施工诱发的地面塌陷事故是非常复杂的，且发生塌陷现象是一个演变的过程。因此，隧道施工技术人员要根据具体的问题采取有针对性的解决方案，在施工过程中结合实际情况，在尊重土层结构规律的情况下进行

8、隧道施工。（一）地下管线预埋安全控制技术根据地下管线诱发地面塌陷现象的原因分析，我们知道要减少事故发生频率就必须有效控制地下管线安全技术，确保地下管道的安全，在施工过程中保证管道不会受到破坏。首先，隧道施工人员要查看施工区域内的管道分布情况，了解其管道分布规律。目前我国地下预埋的管道比较复杂，且存在很多单位不明的管道