隧道施工塌方原因和预防措施论文

隧道施工塌方原因和预防措施探讨
摘要：本文分析了隧道塌方的成因及形态，有针对性的提出一些塌方处治措施从而指导施工，供大家参考。

关键词：隧道；塌方；预防技术洞口段
中图分类号：u458.3文献标识码： a 文章编号：
1前言
隧道属于地下工程，地质状况复杂多变，施工控制难度较大。

而在隧道施工的整个过程中，一旦发生灾害性事故，轻则延误工期、增加投资，重则是人员伤亡；同时，处置不当会遗留质量隐患，给后期的运营维护、养护工作造成极大的困难。

隧道施工中常常出现的事故有塌方、大变形、岩爆、突泥突水等等。

本文从塌方成因入手，就其处理措施进行探讨，以供工程技术人员参考应用。

2 塌方原因分析
2．1 地质因素
1)隧道穿过断层及其破碎带，一经开挖，潜在应力释放，承压快、围岩失稳而坍塌。

2)当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌。

3)在挤压破碎带，岩脉穿插带、节理密集带等碎裂结构地层中，岩块间互相挤压钳制，一经开挖则失稳，常见围岩掉块、塌落。

在软弱结构面发育的情况下，或泥质填充物过多，均易产生较大的坍塌。

4)薄弱岩体在构造运动的作用下形成的小褶曲、错动发育地段，施工中常常发生塌方。

5)岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大
大降低，因而发生滑塌。

6)地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和塌落。

2．2 施工方法和措施不当
1)施工方法选择不当，或工序间距安排不合理。

各工序间距拉得较长，地层暴露时间过久，引起围岩松动、风化，招致塌方的发生。

2)喷锚不及时或锚喷混凝土质量、厚度不符合要求。

3)采用钢支撑时，支撑架设质量欠佳，支撑与围岩不密贴，两者间的空隙填塞不密实或联接不够牢固，不能满足围岩压力所需的强度要求。

4)有时抽换支撑操作不当，或者当支撑已出现受力过大的现象而未及时加固。

5)爆破作业不当，用药量过多。

6)处理危石措施不当，引起危石坠落，牵动岩层坍塌。

2．3 隧道塌方前的征兆
1)量测信息所反映的围岩变形速度或数值超过允许值。

2)喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂。

3)在坑顶或坑壁发现不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙不断漏出砂、石屑。

4)岩层的层理、节理缝或裂隙变大、张开。

5)坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。

3 常用的塌方处理方法
在隧道施工中，我们常用的塌方处理方法一般有①锚喷法；②对顶支撑法；③挑梁法；④插筋排架法；⑤护顶法；⑥导洞灌浆法；
⑦钢管棚架法；⑧环形导洞法。

下面就简单介绍一下以上几种方法施工工艺及适用范围。

1．锚喷法
锚喷法施工一般工序为：措设工作平台一清理岩面一安装锚杆一挂钢筋网一喷混凝土一安装锚索(需采用锚索支护)。

锚喷法是广泛应用于隧道施工临时支护，一般适用于小塌方或边土墙塌方处理，亦常作为综合治理方法之一处理大塌方。

2．对顶支撑法
对顶支撑法施工一般工程序为：加固塌穴两端一安装钢顶撑一塌穴喷锚一出碴(塌穴高度大时，重复前几道工序)一分段衬砌一塌穴回填及加固。

对顶支撑法一般适用于塌穴跨度小，而长度或高度大的侧壁塌方。

3 挑梁法
挑梁法是将圆木或型钢穿过原支撑或临时架立支撑的顶梁直抵掌子面，形成一排挑梁，然后在挑梁上架设木垛，填塞塌穴，最后出渣。

适用条件：掌子面前沿顶拱发生小塌方以后，边墙和掌子面均无法找底梁支点位置时的塌方。

4 插筋排架法
插筋排架法是紧贴掌子面架设钢支撑，然后在顶拱设计开挖设计开挖线以外按一定角度(30一100)钻孔，再安装钢筋支架形成掌子面超前支护，在钢筋支架保护下塌方体出渣，
然后喷混凝土。

适用范围：塌方墙塞全部工作面、塌穴情况不明的大塌方，或冒
顶事故的塌方。

该方法也是实现护顶法，混凝土纵梁法和环形导洞法等处理方法的重要施工序之一。

5．护顶法
护顶法是由地表钻孔或开挖旁通洞进入塌穴上部空腔→找平塌
穴下部塌渣→灌注水泥砂浆护拱或浇筑混凝土护拱→出渣并作临
时支护→护顶(或衬砌) →回填护顶以上塌穴。

适用范围：塌方堵塞高度超过掌子面的顶部的顶拱塌方。

6．导洞灌浆法
导洞灌浆法一般工序为：导硐开挖一埋设内钻孔灌注一分段扩大一分段衬砌。

适用于埋置深度较大的地下工程塌方。

7 环形导洞法
环形导洞法一般工序为：由下而上开挖导洞群并回填混凝士，完成边墙顶拱环形支护结构(亦可结合建筑物作为永久衬砌)一中央
核心塌体出渣一抑拱衬砌。

适用于大型地下工程的大塌方或冒顶事故。

4 隧道塌方处理施工方法与注意事项
塌方事故发生后，及时对塌方体进行处理塌方体封闭，及时对塌方体表面进行封闭，一般喷一层20cm 厚的c25早强混凝土并挂网，然后进行超前小导管注浆预支护加固、稳定围岩。

针对现场塌方的实际情况，对受塌方影响的初期衬砌裂缝地段进行加固，并及时施作二次衬砌，对塌方体进行加固处理，对地表进行封闭。

采取以上措施以后，组织专业技术人员对塌方情况进行分析，分
析塌方量，塌方影响范围，塌方的深度，溶岩情况等等。

然后选择适当的处理措施。

1．开裂、侵限段落的加固处理
为了防止塌方范围继续扩大，以及防止前端的初期衬砌支护下沉变形加大，对初期衬砌裂缝地段采取了如下加固措施：
(1)对初期衬砌裂缝地段的初期支护，拱部增设径向小导管，呈梅花型布置。

施工后及时注浆以加固围岩，防止洞室周围围岩塑性区进一步扩展。

通过监控量测结果可以看出小导管注浆后围岩变形减少，达到了预期的效果。

(2)先对每榀型钢拱脚底部每侧各施打向下为45°的两根长注浆小导管锁脚，然后用工字钢做临时支撑，工字钢 (或槽钢)做底梁。

待钢支撑施工完毕后，设水平横向支撑形成环，加设楔形砼垫于喷射混凝土与型钢之间塞缝。

(3)为了确保二衬尺寸，对侵限地段已经施工完毕的工字钢支撑进行了抽换。

抽换采取问隔抽换，型钢更换后，对侵入二衬范围的喷射砼进行凿除，满足设计初支厚度后进行重新补喷，然后再进行二衬的正常施工。

2．洞顶地表处理
(1)修筑洞顶塌陷坑周边的截排水沟，以阻止地表水继续向塌方区汇集。

(2)在山体周边表面裂缝填灌c20水泥浆(上边大裂缝可用黏土填筑，表面再用水泥砂浆隔水)，回填地表凹陷处并进行夯实，在其
上喷一层厚20cm 的c20早强混凝土将塌方体封闭，保持地表塌方体的稳定。

5结束语
塌方是隧道施工过程中出现的严重灾害。

为预防塌方，人们在施工实践中总结了很多有效的方法，但由于各种原因塌方在隧道施工过程中还是经常出现。

本文为隧道塌方总结了一些经验教训，望能服务于隧道施工。