隧道施工塌方因素及预防措施

隧道施工塌方因素及预防措施

【摘要】：分析隧道施工塌方各方面因素，指出隧道施工中预防塌方的措施，应严格遵守短进尺、弱爆破、紧支护、勤测量的指导方针。

【关键词】：隧道施工、塌方、原因、预防措施。

随着铁路、高铁、地铁建设的蓬勃发展和行业技术水平的不断提高，大隧道、长隧道、复杂地质隧道的应用越来越广泛。而隧道塌方的预防已必不可少。防塌、治塌工作已成为隧道施工的首要问题。

一、隧道施工塌方因素

1、工程地质

隧道在施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造的影响很大。而地质因素的变化是不可预见性的，这是造成塌方事故的决定性因素。工程地质方面的主要影响因素有岩体结构类型、围岩强度、地下水的影响、特殊不良地质、偏压、埋深及围岩应力。

（1）隧道围岩的岩体结构特征直接影响隧道的稳定性。岩体结构越破碎、越松散,发生塌方的规模越大,损失越严重。（2）隧道围岩越是坚硬,围岩的稳定性越好,塌方发生的可能性也就越小。（3）在地下水相当丰富或有大量涌水的地段开挖隧道,发生塌方的可能性最大,且后果也是最为严重。（4）隧道施工过程中会遇到断层、松散破碎带、岩溶、突水及富水、流沙和采空区等。在特殊地质地段,围岩破碎地段塌方的概率最大（5）对于存在偏压的隧道由于开挖后围岩应力重新分布造成偏压失去平衡,而产生塌方。（6）深埋隧道开挖后,隧道上方形成一定范围相对稳定的自然拱。如果隧道覆盖层较小时,开挖的影响将波及到地表不能形成自然拱,围岩失去自稳能力,如果开挖后不及时支撑或者支撑力不够,岩体就会大量塌落。

2、施工方法与措施

施工方法与措施包括:爆破扰动、施工措施、支护效果、工序失衡及监控量测。

（1）开挖及爆破扰动使围岩受到了多次的扰动,增大了围岩开挖变形,降低了其自身承载力和稳定性。（2）施工措施主要表现为开挖不到位而引起塌方,或隧道开挖断面成型不好、危岩处理不到位以及掌子面的散体渣清理过快。（3）支护效果包括支护方式与质量、支护时间因素。围岩失稳前支护结构不能提供及时有效的支护是造成塌方的主要原因。（4）施工单位为了强行抢进度,完全不按照设计图纸和相关规范要求施工,施工工艺操作不符合施工技术规范要求,施工工序严重失衡,支护质量达不到设计要求,以致出现塌方。（5）未按规定进行监控量测并对成果进行及时分析或监测信息反馈不及时,没有科学准确的数据来指导施工。

3、自然原因

降水量过大,特别是持续降水,如果地表排水措施不力,大量的地表水渗入地层,加大了地下水对围岩稳定性的影响。

4、人为原因

影响隧道塌方事故的人为原因包括:管理原因、认识原因与经验。

（1）管理原因包括施工管理和安全管理。监理单位监理失职,施工单位指挥不当,导致在施工过程中存在施工工序混乱,工艺操作不符合施工技术规范要求,直接造成支护抗力未达到设计要求或围岩未粘结紧密使无弯矩结构产生弯矩而导致隧道塌方；（2）认识原因。现场施工人员危险认识不足或对围岩的地质条件的变化及复杂性认识不足,没有根据围岩实际情况及时变更开挖或支护形式。另外对隧道塌方本身认识不足、对特殊不良地段地质条件认识以及雨季施工认识不足。（3）施工经验。由于对特殊复杂地质施工经验不足,不能及时发现围岩条件细微的变化,缺乏对突变性情况的预见性,是塌方事故发生的潜在原因。

二、隧道施工中塌方预防措施

（1）施工过程中,通过超前地质预报了解开挖掌子面前方地质情况,尤其是施工开挖接近不良地质地段时。

（2）合理的防排水。先是通过施作地表排水系统防止地表水下渗隧道通过的山体；再采用降、堵、泄等方法处理地下水。

（3）开挖方法。隧道施工时必须遵照设计文件和施工规范确定开挖及爆破方法,如果在施工过程中发现掌子面前方地质与设计文件不符时,应该立即停止施工,上报业主、设计单位,并申请变更设计,改变开挖方法。

（4）施工中还应勤观测,多分析。充分利用掌子面岩层塌方征兆、支护结构塌方征兆、洞口地段和浅埋地段地表塌方征兆以及监控量测得到的变形值显示塌方的征兆。

（5）早喷锚、强支护,快速封闭成环。在不良地质地段施工,应按照先治水、短开挖、弱爆破、先护顶、早喷锚、强支护、早衬砌的原则稳步前进,合理控制开挖速度,提高初支的刚度和承载力。

（6）控制工序衔接,严防工序失衡。循环开挖进尺要短,关键工序间距要控制,控制仰拱、二次衬砌和开挖面距离,已开挖段应快速封闭成环。

（7）对松散、无胶结、低强度岩层及开挖后有可能发生流砂、突水、突泥的岩层,根据不同情况采用超前大管棚、超前小导管注浆、水平旋喷桩、地表注

浆、水平冻结等方法预加固地层和改良地层,提高围岩自稳能力。

（8）对应力和应变超限的初期支护和其他坍塌预兆应及时采取措施,根据不同情况,采用嵌钢架、加网喷、加锚、壁后注浆、提前模筑混凝土等方法加固,必要时先进行临时支撑、顶柱、扇形支撑、方木垛支撑,然后再采取加固措施。

（9）加强管理、制定塌方应急预案。建立健全和落实安全生产责任制,实现“安全第一、预防为主”的安全工作指导思想。

（10）重视监控量测工作。配备量测队伍,全程配合施工,让施工在监控量测的指导下有序进行；及时处理并反馈量测信息，一旦发现异常，施工单位立即上报，并根据实际围岩情况提出相应的变更工作。

参考文献：

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作者简介：杜世硕男汉族甘肃白银市靖远县人1984年生助理工程师主要从事铁路建设工作