浅析山区公路隧道塌方的原因与处理

浅析山区公路隧道塌方的原因与处理

摘要：近些年来，山区公路设计中隧道比例不断增加，道路山坡的崩塌、碎落、落石现象由于道路指标的上升得到好转，然而隧道段作为公路的组成部分，工程地质问题-塌方在施工中却屡见不鲜，塌方一旦发生，对工程施工安全和财产造成较大损失，及时有效的做好预防工作才能保障工程施工安全，同时也保证工期、节省工程投入。通过查阅和整理隧道塌方资料，简要阐述了塌方机理、成因以及对其应采取的预防措施。

关键词：公路隧道塌方 塌方机理 塌方原因 预防措施 处理原则与措施

1 前言

通过几十年的交通建设发展，山区公路的线性指标显著得到提升，山区高速公路建设如火如荼。大规模的公路建设中，经常会遇到各种各样的特殊地质及不良地质问题。常见的如崩塌、岩堆、滑坡、泥石流等[1]。近些年来，山区公路设计中隧道比例不断增加，隧道作为公路重要组成部分，常见工程地质问题—塌方在施工中屡见不鲜，作为隧道专业学生，本文选择隧道塌方并将其塌方机理、成因、防治措施做以分析和小结。

2 隧道塌方的常见原因

2.1 前期隧道设计不良

隧道在设计时，由于业主担心勘察费用过高或勘察设备方法的简陋，对隧道所在区的地质情况了解不清，地质资料不详细，对可能遭遇断层、富水、岩爆、瓦斯情况估计不足，对可能遭遇塌方以及产生塌方后的处理缺乏思想准备和相应的技术措施，以及工期安排不合理，盲目追求进度，对不稳定围岩没有进行有效合理的支护[2]；另可能为减少工程投入，安全支护参数过小，未能取到支护稳定围岩的作用，而最终导致较大塌方的发生。

2.2 隧道段地质原因

由于地质条件的复杂多变，地下工程难免会通过褶皱构造、断层、节理裂隙发育地带，或由于围岩本身不稳定和已切割成碎块而强度低，结构松散，节理面有泥质物及岩屑充填，并且支护的不及时而暴露时间过长，导致围岩风化严重，或因通过断层，突然遇到较高水压富水洞段，地下水向洞室内漏出，淘空了断层构造带中破碎岩体和充填物时，以及由于岩层产状不利或因岩爆等诸多地质原因而产生不同程度的塌方。

2.3 施工中的人为因素

在施工过程中由于施工人员对地下工程所通过的地质情况不了解，忽视围岩

细微变形，对围岩自稳能力作过高的估计，造成思想上的麻痹大意，抱着盲目乐观和侥幸心理，对不良地质洞段没有采取合理的开挖方法，支护不及时，在开挖时，爆破对围岩的扰动过大，开挖后围岩暴露时间过长，风化程度加剧，或由于设计不当，中途进行二次扩挖和更换支撑，造成应力再次重分布，使得原来不应塌方洞段，因岩体的失稳而产生较大塌方[3]。

3 隧道塌方的预防措施

3.1 设计过程中塌方预防

（1）准确地质勘察能有效的预防施工过程塌方的发生 。

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。

（2）合理的设计能有效避免和预防塌方的产生 。

1）选择设计

在掌握隧洞区的宏观地质背景、构造特征、地质地貌特点和较为详细的其它地质资料花圃，分析隧道区的断层、富水带、高应力分布情况，合理进行隧道的线型设计，尽量避免通过大断层、富水和高应力集中段，既为保证了施工时的安全，又能避免因地质条件不好，过多的支护造成工程投入的增加，能很好预防塌方的发生。

2）支护参数设计

由于地质围岩的分类只是一个定性的概念，不是定量的，同一类围岩，其结构产状不尽相同，其自稳能力就不一致，此时支护参数的设计尤为重要，支护参数过大，增加工程的投入，支护参数过小，相同类别围岩自稳能力较差可能因支护强度不够，或要求更换支撑造成地应力再一次重分布，而引起塌方。特别是在临时支护方面，为减少工程投入，支护参数一般都较小，达不到国家标准要求。

3.2 施工过程中塌方的预防

3.2.1 不良洞段塌方预防

1、Ⅳ、Ⅴ类围岩等不良地质洞段塌方的预防方法

一般常用主要方法有：a.超前导洞法：可以探明前方地质条件，确定本段开挖和支护方法，还可以增加二次开挖的临空面，有利于光爆效果，减小光爆对围岩的扰动。b.先拱后墙法：此方法在拱部开挖好以后，对拱部采取安全有效的支

护，然后在拱部的保护下开挖下部边墙或仰拱，防止因开挖面过大引起的塌方，保障顺利安全通过地质不良洞段。

2、岩爆引起塌方的预防方法

隧洞爆破开挖，既可以使围岩应力得到部分释放，也可以产生新的应力集中，发生岩爆，在可能发生岩爆区段内采取二次开挖，先开挖上半断面，减少光面爆破的周边眼间距，且尽量分布均匀，以使开挖轮廓线相对圆顺，减少新的应力集中，周边眼采用小药卷或间隔装药，爆破时导爆管段位增加，降低同段起爆药量，以尽量减少爆破对围岩的扰动，诱发岩爆的产生。

3、富水洞段塌方的预防

在地下水丰富的断层破碎带，大量的渗水、淋水甚至于水的部位，不仅影响施工的进度和质量，还容易造成塌方。此种地段施工时，及时排水是预防塌方的关键，在了解岩节理裂隙破碎带的走向、倾向和倾角后，对于少量集中渗、淋水地段，在将要通过的透水层部位布置一定数量的排孔或埋设排水管，将渗、淋水集中到排水孔内导出；

4 塌方的处理原则

1）安全第一原则

塌方发生后，本着安全第一的原则，掌子面施工应立即全面停止作业，将人员和机械撤至安全地段，并对塌方处进行观察，待情况稳定后再作进一步打算，不可盲目施工。

2）查明分析塌方原因后再处理原则

处理塌方前，应详细调查其范围、形状、塌穴地质构造，查明其诱发原因和塌方类型，再据此确定处理方案。

3）瞻前顾后 先行原则

首先顾后即对后方未塌方段进行加固，防止塌穴扩大； 采取科学有效的方法和手段对前方地质情况进行探测，运用 TSP203 地质探测仪、HSP声波反射法、地质雷达、超前钻探等综合超前地质探测与预报手段，提前推测前方地层岩性及异常情况，及时制定针对性措施，以指导塌方处理及下一步施工。在瞻前顾后以后，方可进行塌方部位的处理[5]。

5 结语

塌方地段的地质条件很差， 而塌方形成围岩更加松软、错乱，常常会形成更大的山岩压力。因此加强施工临时支护和衬砌措施具有重要意义。除此之外，

应对衬砌以外的空洞和围岩进行加固，填实塌穴，进行回填灌浆，同时对洞口进行观察， 加强洞脸的支护，力求根治，以免后患。在清理塌方料的过程中，要安全施工员跟班作业，检查安全措施的落实情况和塌方段四周围岩的稳定情况，避免发生安全事故。

参考文献：

[1]窦明健.公路工程地质[M].人民交通出版社.

[2]闫东.隧道塌方分析及其整治[J].铁道建筑.

[3]刘勇军.公路隧道塌方的原因分析及其防治措施[J].科技致富向导.

[4]杨远超.铁路隧道塌方治理方案[J].四川建筑.