关于隧道塌方处理方案的剖析

关于隧道塌方处理方案的剖析
摘要：近年来，我国的基础设施建设仍处于较高的增长态势，各种隧道工程快
速增多。

大量的隧道工程建设表明，由于各种原因，导致隧道建设中偶尔发生塌
方事故。

及时合理的处理塌方，以防止事态进一步扩大，显得尤为重要。

关键词：隧道塌方；处理方案
引言：
尽管我国近年来公路施工技术得到了显著的提升，各种具有不同特点的长隧道、地质复杂隧道等隧道工程应用也越来越普遍。

但由于地质条件及施工条件的
限制，隧道塌方成了施工中最常见，也是危险最大的事故之一，塌方直接危及施
工人员的安全，造成财产损失，延误施工工期，同时也增加额外的工程费用。

1.工程及塌方概况
黄龙带隧道为左右幅分离式双洞三车道隧道，是大广项目S26标段控制性工程，进口位于黄龙带水库，出口位于流溪河。

黄龙带隧道左、右线分别长1648m、1582m，左线最大埋深230m，右线最大埋深199m。

自隧道进口—中部—隧道出
口的线间距分别为33.7m—49.3 m—25.7m。

左、右洞路面横坡为2%—3%，本隧
道设车行横通道1个，人行横通道4个，全隧均按新奥法施工，采用光面爆破技术、锚喷支护及潮喷技术。

隧道区属构造剥蚀丘陵地貌，覆盖层为粉质粘土，沟
谷发育，植被发育，呈偏圆型山坡，地形陡峭。

2014年11月30日凌晨3：40，
右线隧道上台阶掌子面开挖至K139+400，K139+314～K139+320进口右下导坑开
挖完成后，出渣过程中K139+314～K139+322段发生塌方，塌方后K139+290至
K139+314段初期支护混凝土有局部剥落开裂和脱落现象，K139+310～K139+314
拱顶初支变形，变形量为23cm。

现场无人员伤亡、无机械损失。

塌方环向范围
为隧道拱顶至右侧边墙约90°范围，纵向范围为K139+314～K139+322段（约
8m），塌方量约600立方米，塌方体主要由节理裂隙较发育的碎块状强风化—全
风化的花岗岩组成，粘粒含量少，同时伴随呈点滴状的地下水出露，塌方区域距
离X287县道水平距离约10m，埋深37.5m。

塌方段位于围岩交替地方，围岩情
况复杂多变，围岩主要为节理裂隙较发育的碎块状强风化—全风化的花岗岩组成，粘粒含量少，围岩整体稳定性差；隧道开挖后，形成了一排水通道，远处地下水
运移至隧道周边围岩处，致使塌方段地下水丰富，从而导致隧道周围围岩长期受
地下水浸泡，隧道拱顶以上的松散全风化岩层遇水软化，物理力学指标大大降低，隧道初期支护承受的围岩荷载急剧增加，再加上右下导坑开挖后，在出渣过程期间，上台阶钢架脚基础悬空，来不及施工下台阶边墙钢架，初期支护结构整体稳
定失去平衡，导致了本次塌方；塌方段临近X287县道，由于县道上车辆超重情
况严重，对塌方段上方围岩扰动过大。

2.隧道施工中出现塌方的原因
2.1 不良地质条件
在隧道施工过程中，当需要穿过断层或是地层覆盖较薄地段时，这些地段多
表现了具有丰富的水源、岩层风化严重、存在溶洞、裂隙及软硬差异大的岩层分
界处等，这些不良地质现象都是导致塌方的主要原因。

特别是在地水水作用下，
会加快岩体塌落，降低岩体的稳定性或是软弱面的强度，一旦达到极限，则会导
致塌方事故发生。

2.2 隧道设计时考虑不周全
隧道施工前的设计直接关系到隧道施工的安全。

在勘测设计阶段，如果对于
隧道经过地段的地质勘察不详细，这就导致设计时无法对经过路段的地质情况有
效掌握，无法正确对一些特殊及不良地质情况进行分析，从而导致施工过程中塌
方事故发生。

同时在设计时，还要对地质条件会发生的变化进行有效考虑，并设
计有效的支护预防方案，否则一旦地质条件发生变化，没有相应的措施加以处理，则会造成塌方事故。

2.3施工方法与措施不当
在隧道施工过程中，当前期没有全面掌握地质条件时，就会导致施工过程中
所选择的施工方法缺乏合理性和科学性。

再加之施工人员自身经验不足，在不良
地质路段钻探时无法掌握操作要领，从而导致塌方事故发生。

另外，当施工过程
中工序安排不合理、支护和衬砌不及时等情况存在时，也容易引发塌方。

另外，
施工时对爆破所需要药量掌握不准确，或是支撑不牢固等也易造成塌方事故。

3.隧道塌方的处理方法
3.1 K139+290-314塌方影响段处理
首先对K139+290-314段初支开裂变形段进行加固处理，以防止坍塌向洞口发展。

具体措施为：在K139+290-314段原初支上加设I22b型钢，其中K139+310～
K139+314段钢架间距为75cm，K139+290～K139+310段钢架间距1.5m，钢架与
钢架之间采用φ22HRB400钢筋连接成一整体，连接钢筋环向间距1m。

并于每榀
钢拱架两侧拱脚设临时横撑平衡拱脚处围岩侧压力。

钢架及横撑架设完成后喷射
混凝土层与原初支混凝土粘结。

每榀临时钢支撑设8根Φ22砂浆锚杆锁定，并在
K139+290-314段采用Φ42注浆小导管径向注浆加固，环向加固范围为隧道中线左侧50°—右侧90°，环向间距1m，纵向间距1m，呈梅花形布置。

注浆材料采用纯
水泥浆液，注浆压力为0.5MPa～1.5MPa。

3.2治塌先治水
在隧道施工过程中，地下水会对围岩造成不同程度的冲刷、软化和溶解等作用，导致地质条件恶化。

当施工处于特殊地段时，地下水所带来的破坏性更为严重，极易引发塌方事故。

一些特殊地段，如断层破碎带、堆积层及风化严重地段
等也是地下水活动的重要场所，这也增加了隧道施工的难度。

由于地下水的活动
是导致塌方事故发生的主因，因此在隧道施工中，需要先做好防水和排水工作，
有效的避免地表水倒灌入到塌方地段，同时还要将塌方地段的地下水采取有效措
施引出来，通过治水来有效的预防塌方及对塌方发生范围进行有效控制。

4.隧道施工中预防塌方的措施
4.1设计过程中塌方预防
4.1.1 准确地质勘察
进行详尽合理的地质勘察是非常有必要的，首先使设计时能够采取最优的选线，在施工时能引起施工单位的重视，对通过不良地质洞段，有很好的思想、技
术方案和物资准备，从而选择合理开挖方法，及时采取有效的支护，预防塌方的
产生。

4.1.2合理的设计
在设计开始之前，需要利用勘测来对隧道途经路段的地质情况进行详细了解
和掌握，并对隧道内断层、富水带及高应力分布情况进行深入分析，确保隧道线
型设计的科学性和合理性，尽可能在设计时避开隧道区内的大断层、富水及应力
集中地段，在确保施工安全、顺利进行的同时，还能够有效的降低工程成本，预
防塌方事故的发生。

地质围岩即使是同一类型，其内部结构产状也会存在差异，
自稳能力也各不相同，这就给支护参数的设计带来较大的难度。

支护参数过大或
是过小都会对工程施工带来不利影响。

当前在隧道施工过程中，围岩临时支护设
计时为了降低工程成本，通常所采取的支护参数都较小，无法达到国家标准要求，这也为塌方的发生埋下了安全隐患。

因此在设计阶段，需要合理对支护参数进行
设计，确保支护结构能够起到重要的支撑作用，以避免塌方事故发生。

4.2施工过程中的超前地质预报
因为设计阶段的地质勘察只能从宏观上分析整个隧道的基本地质情况，对可
能出现的大断层、富水段和高应力段无法进行勘察，造成局部地质资料不足，因
此为确保隧道施工安全，加快隧道施工进度，在施工中必须采用超前地质预报技术。

对可能出现的局部地段围岩破碎引起的失稳、塌方和可能遇到的断层、涌水
等都能及时预测。

在提前获得可能的不良地质的情况下，施工单位必须采取合理
的开挖和支护方法，预防塌方的发生。

结束语：
塌方发生后，及时稳妥的处理防塌很关键；但塌方的预防更为重要，施工步
距的控制、常规监控量测的到位及采取合理的超前地质预报手段是施工中预防塌
方的重要环节。

参考文献：
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