張玉軒

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶，400000）

在通常情況下，公路隧道塌方是由多種因素引起的，隧道塌方不僅會(huì)影響整個(gè)工程的質(zhì)量，還會(huì)延長(zhǎng)工期，給施工企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要探討公路隧道塌方的誘因，并提出幾點(diǎn)處治技術(shù)，僅供參考與借鑒。

1 公路隧道塌方的分類(lèi)與類(lèi)型

1.1 公路隧道塌方的分類(lèi)

按照公路隧道塌方塌腔高度和塌方體積來(lái)分類(lèi)（如表1 所示），主要可以分為小塌方、中塌方和大塌方這三種類(lèi)型。

表1 ：塌腔高度和塌腔體積分類(lèi)

1.2 公路隧道塌方的類(lèi)型

（1）危巖滑動(dòng)型。危巖滑動(dòng)型多發(fā)生于硬巖或者較為堅(jiān)硬的巖體中，這主要是由于巖體的結(jié)構(gòu)面在相互交切的過(guò)程中會(huì)破壞巖體的穩(wěn)定性。加之，在開(kāi)挖振動(dòng)和地下水等因素的共同影響下，滑動(dòng)剪切力>抗滑力，進(jìn)而導(dǎo)致巖體面出現(xiàn)滑落，形成危巖。（2）松散介質(zhì)垮落型。松散介質(zhì)垮落型多發(fā)生于松散巖石和軟弱的破碎巖層中，有時(shí)也會(huì)受到溶洞、采空區(qū)等塌方體的影響導(dǎo)致隧道出現(xiàn)塌方。同時(shí)，圍巖強(qiáng)度低、承載力小，在開(kāi)挖之后如果沒(méi)有得到及時(shí)的支護(hù)，其在重力的作用下就會(huì)發(fā)生位移，最終導(dǎo)致隧道出現(xiàn)塌方。（3）軟巖蠕變形（如圖1 所示）。軟巖蠕變形多發(fā)生于頁(yè)巖、片巖等的低強(qiáng)度和高膨脹的巖石中，雖然在塌方之前軟巖蠕變形會(huì)有一段較長(zhǎng)的過(guò)渡期，但當(dāng)軟巖應(yīng)力超過(guò)臨界值后，就會(huì)突然加速，最終導(dǎo)致隧道塌方[1]。（4）硬巖巖爆型。硬巖巖爆型多發(fā)生于巖體強(qiáng)度高的脆性巖體中，當(dāng)巖體達(dá)到一定的限度之后就會(huì)瞬間發(fā)生破壞，進(jìn)而導(dǎo)致隧道塌方。

圖1 軟巖蠕變形塌方示意圖

2 公路隧道塌方誘因

2.1 地質(zhì)條件

公路隧道是集線狀隱蔽和穿越性于一體的工程項(xiàng)目，在具體的施工過(guò)程中通常會(huì)受到地質(zhì)因素影響概率較大。也就是說(shuō)：如果在沒(méi)有完全了解工程項(xiàng)目地質(zhì)條件的情況下便進(jìn)行施工，十分容易出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象。故此，需對(duì)工程項(xiàng)目的地質(zhì)條件進(jìn)行深入分析和研究。據(jù)統(tǒng)計(jì)：從以往的公路隧道塌方的原因來(lái)看，大約有一半以上的塌方事故都是由于沒(méi)有深入了解工程項(xiàng)目的地質(zhì)條件而引起的。其中最重要的一個(gè)因素就是地下水的存在，因?yàn)榈叵滤畷?huì)改變地質(zhì)、會(huì)改變土層的密度，同時(shí)在侵蝕巖石的同時(shí)還會(huì)降低巖石的硬度，進(jìn)而沖刷掉土壤中的填充物，這是造成公路隧道塌方的一個(gè)主要誘因。

2.2 勘查設(shè)備

在公路隧道施工過(guò)程中，有時(shí)會(huì)由于勘察設(shè)備陳舊、操作方法不當(dāng)?shù)鹊囊蛩責(zé)o法對(duì)工程項(xiàng)目所在的區(qū)域?qū)嶋H情況進(jìn)行詳細(xì)的勘察。因此，在設(shè)計(jì)階段也就無(wú)法建立較為全面的檔案資料，進(jìn)而也就無(wú)法準(zhǔn)確地評(píng)估隧道內(nèi)的富水、瓦斯、斷層以及巖爆等不良的地質(zhì)現(xiàn)象。同時(shí)，公路隧道作為一項(xiàng)隱蔽性的工程，一條較長(zhǎng)的施工隧道有可能會(huì)跨過(guò)幾座山體、多種地質(zhì)構(gòu)造以及地質(zhì)單元等。誠(chéng)然，由于目前我國(guó)的地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)水平依然處于發(fā)展的時(shí)期，無(wú)法完成對(duì)公路隧道內(nèi)埋深較大洞段的監(jiān)測(cè)。因此，在公路隧道的施工過(guò)程中勘查設(shè)備的原因也會(huì)導(dǎo)致塌方事故的發(fā)生。

2.3 施工過(guò)程

在公路隧道施工過(guò)程中，還會(huì)受施工材料、圍巖支護(hù)以及管理不善等諸多因素的影響，使得公路隧道施工過(guò)程變得極其復(fù)雜。因此，需要對(duì)以上幾個(gè)方面的因素進(jìn)行綜合考慮。（1）施工材料的購(gòu)買(mǎi)。施工材料的購(gòu)買(mǎi)要綜合考慮工程項(xiàng)目所在地的地質(zhì)、水文、氣候等的因素，如果施工材料選擇不合適，就會(huì)使得公路隧道的建設(shè)質(zhì)量大打折扣。（2）隧道的開(kāi)挖。在隧道的開(kāi)挖過(guò)程中，周?chē)膸r石結(jié)構(gòu)十分容易遭到破壞，可能會(huì)與設(shè)計(jì)的預(yù)期有所出入，因此要及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)，避免塌方事故的發(fā)生。（3）管理不善。公路隧道施工企業(yè)有時(shí)會(huì)由于管理不善出現(xiàn)偷工減料的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)不僅會(huì)降低公路隧道的施工質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致塌方的發(fā)生[2]。除此之外，公路隧道施工企業(yè)過(guò)于注重施工的速度，進(jìn)而忽略了安全管理工作。安全管理的不嚴(yán)格就會(huì)導(dǎo)致施工人員出現(xiàn)安全意識(shí)薄弱，出現(xiàn)的小問(wèn)題也不對(duì)施工人員進(jìn)行相應(yīng)的處罰，更對(duì)工程項(xiàng)目中存在的安全隱患置之不理，小問(wèn)題積少成多變成大問(wèn)題，最終導(dǎo)致塌方事故的發(fā)生。

2.4 氣象水文

在公路隧道施工過(guò)程中，還會(huì)受到自然界中的風(fēng)化、降雨等因素的影響導(dǎo)致巖石的強(qiáng)度變低，進(jìn)而引發(fā)塌方事故的發(fā)生。其中，風(fēng)化會(huì)降低巖石結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，比如隧道的淺埋圍巖、洞口仰坡等，導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性下降引發(fā)塌方事故；降雨對(duì)對(duì)公路隧道塌方的影響是最嚴(yán)重和最直接的，比如暴雨、連陰雨都會(huì)導(dǎo)致塌方的發(fā)生。其中，由于暴雨和連陰雨形成的地表水和地下水位的上漲都會(huì)導(dǎo)致圍巖的穩(wěn)定性下降，巖體出現(xiàn)軟化并變形，其承載力下降進(jìn)而引發(fā)塌方。

3 公路隧道塌方處治技術(shù)研究

3.1 大管棚處治技術(shù)

大管棚處治技術(shù)指的是在公路隧道施工的施工過(guò)程中開(kāi)挖一個(gè)高度為1～1.5m 的管棚工作室。但是，在對(duì)管棚進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，不僅會(huì)加劇塌方現(xiàn)象的出現(xiàn)，還會(huì)形成嚴(yán)重的開(kāi)裂現(xiàn)象，導(dǎo)致施工人員的安全無(wú)法得到根本的保證。塌方的主要物體為碎石土，其黏結(jié)性能差、結(jié)構(gòu)松散，鉆機(jī)的鉆進(jìn)方向難以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確控制，造成鉆機(jī)方向出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致渣塌下沉，影響公路隧道施工質(zhì)量。因此，需要通過(guò)大管棚處治技術(shù)加大對(duì)公路隧道施工質(zhì)量的控制，切實(shí)提高巖體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，有效避免鉆機(jī)偏差問(wèn)題，保證大管棚處治技術(shù)可以滿足公路隧道建設(shè)需求，降低和減少塌方事故的發(fā)生。

3.2 小導(dǎo)管注漿處治技術(shù)

小導(dǎo)管超前注漿處治技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是無(wú)須開(kāi)挖工作室，該處治技術(shù)不僅施工速度快且操作方便簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)進(jìn)行鉆孔施工，雖然注漿施工次數(shù)較多且鋼管的安裝數(shù)量也多，但小導(dǎo)管超前注漿處治技術(shù)卻具有施工靈活和柔韌性好的特點(diǎn)[3]。同時(shí)，小導(dǎo)管超前注漿處治技術(shù)可針對(duì)公路隧道地質(zhì)條件不好的區(qū)域進(jìn)行隨時(shí)補(bǔ)注，保證圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。但是，在運(yùn)用小導(dǎo)管超前注漿處治技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行全面分析與勘察，并要綜合考慮施工的經(jīng)濟(jì)性和安全性等方面的因素，制定針對(duì)性的塌方處理方案，嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行小導(dǎo)管超前注漿施工，以此消除公路隧道施工過(guò)程中不良地質(zhì)條件的影響，保證后續(xù)施工的順利推進(jìn)，提高公路隧道的安全性與可靠性，防止塌方事故的發(fā)生[4]。

3.3 超前回填體處治技術(shù)

（1）塌方回填體加固。鑒于以往公路隧道內(nèi)塌腔區(qū)已回填到位和塌方體積較大的緣由，應(yīng)當(dāng)先在塌方回填的表面噴射一層早強(qiáng)混凝土將塌方體進(jìn)行封閉，混凝土的厚度應(yīng)為20cm，強(qiáng)度因?yàn)镃25，并在塌方體上設(shè)置一定數(shù)量的排水孔[5]。為了保證塌方回填體的穩(wěn)定，還應(yīng)當(dāng)在塌方體的表面打入小導(dǎo)管，小導(dǎo)管采用梅花形布設(shè)，間距為：100*100cm、長(zhǎng)度為：6m，直徑為：Φ50mm，在小導(dǎo)管內(nèi)采用C30 雙液注漿，以此穩(wěn)固塌方體，進(jìn)而保證公路隧道塌方體的穩(wěn)定性。（2）塌方區(qū)的探測(cè)進(jìn)行加固。①利用超前探測(cè)技術(shù)對(duì)塌方體的上方進(jìn)行探測(cè)，以此探明塌方體上方空洞的大小。②利用超前管棚探孔進(jìn)行進(jìn)一步探測(cè)，以便準(zhǔn)確掌握塌方體上方空洞的分布范圍。③從塌方體后方瞄準(zhǔn)塌方空洞的位置分別打入2 根鋼管，鋼管的直徑應(yīng)為Φ108mm，一根在上部，一根在中部，再向中部鋼筋管內(nèi)注入C25 混凝土對(duì)其進(jìn)行填充，此時(shí)上部鋼管會(huì)排出在填充混凝土?xí)r擠壓出來(lái)的空氣，直至上部鋼管注滿混凝土?xí)r，方可停止。④塌腔回填的厚度應(yīng)當(dāng)大于開(kāi)挖線的6m 為宜，如果空洞較小，應(yīng)當(dāng)全部填滿，保證空洞內(nèi)空洞回填的密實(shí)度[6]。（3）加強(qiáng)初期支護(hù)和二級(jí)補(bǔ)強(qiáng)。待塌方回填加固處理完成之后，還需要對(duì)塌方區(qū)后方的影響范圍進(jìn)行初期支護(hù)和二級(jí)補(bǔ)強(qiáng)。初期支護(hù)和二級(jí)補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)當(dāng)遵循以下兩個(gè)原則：①如果隧道內(nèi)塌方體后方的影響區(qū)已經(jīng)完成施工的初期支護(hù)沒(méi)有出現(xiàn)變形，或者是已變形但＜5cm，便可以利用小導(dǎo)管對(duì)塌方體后方的影響區(qū)進(jìn)行注漿加固。②如果公路隧道內(nèi)塌方體后方的影響區(qū)已經(jīng)完成施工的初期支護(hù)出現(xiàn)了變形，并＞5cm，則可以利用徑向小導(dǎo)管對(duì)塌方體后方的影響區(qū)進(jìn)行注漿加固，小導(dǎo)管的花型、間距、長(zhǎng)度以及直徑同上[7]。

3.4 超前瞄桿支護(hù)技術(shù)

采用自進(jìn)式瞄桿（Φ76cm）對(duì)公路隧道完成超前支護(hù)工作，每一個(gè)瞄桿的環(huán)向距離應(yīng)當(dāng)為20cm，傾角應(yīng)為10-15°之間，瞄桿的端部樁號(hào)應(yīng)當(dāng)為YK56+035，入巖長(zhǎng)度應(yīng)≥2m，鉆進(jìn)瞄桿時(shí)，要通過(guò)注漿的形式對(duì)容腔內(nèi)的泥土進(jìn)行加固[8]。

3.5 倒排地下水處治技術(shù)

在對(duì)公路隧道掌子面進(jìn)行開(kāi)挖的過(guò)程中，待仰拱開(kāi)挖結(jié)束后，還需要根據(jù)鉆孔的揭露情況，將排水管預(yù)埋于底部，預(yù)埋管的直徑應(yīng)當(dāng)為10cm，以此減小破碎帶水系對(duì)隧道的破壞程度。與此同時(shí)，為了保證掌子面的穩(wěn)定性，還應(yīng)當(dāng)注意泵送混凝土進(jìn)行空腔的回填。除此之外，還應(yīng)當(dāng)在穩(wěn)定后的圍巖上設(shè)立角撐架，對(duì)于滲水的裂隙通過(guò)填補(bǔ)灌漿的方式對(duì)其進(jìn)行封閉，以此減少下滲地下水[9]。

4 公路隧道塌方的處理措施

公路隧道中的各種不安全因素才會(huì)導(dǎo)致塌方事故的出現(xiàn)，因此在對(duì)公路隧道塌方的處理過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的安全質(zhì)量保證措施。具體可以從以下幾個(gè)方面做起：（1）對(duì)于參加公路隧道的施工人員，要對(duì)其進(jìn)行定期的安全教育培訓(xùn)，提高施工人員的安全意識(shí)。（2）對(duì)于公路隧道塌方處理所使用的材料，必須是經(jīng)過(guò)檢測(cè)后的合格材料，否則一律不得使用。（3）加強(qiáng)對(duì)塌方段圍巖的監(jiān)測(cè)，于每3 米設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一開(kāi)始每4 個(gè)小時(shí)監(jiān)測(cè)一次，并記錄在冊(cè)，并隨時(shí)掌握圍巖的變化情況，采取針對(duì)性的措施，確保公路隧道的安全與可靠[10]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路隧道如果發(fā)生塌方事故，不僅會(huì)給施工人員的生命帶來(lái)威脅，還會(huì)給施工企業(yè)造成巨大損失。因此，作為公路隧道施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)深入對(duì)工程項(xiàng)目的所在區(qū)域進(jìn)行深入的調(diào)查與研究，制定合理的施工方案，并加強(qiáng)在施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，應(yīng)用先進(jìn)的塌方處治技術(shù)，提供公路隧道的安全性與可靠性，降低和減少塌方現(xiàn)象的產(chǎn)生。