徐兆明

（中交第三公路工程局有限公司交通軌道分公司， 北京 100000）

1 隧道塌方及其危害

1.1 隧道塌方

塌方事故主要是因為隧道掌子面或已開挖未襯砌段因圍巖自穩(wěn)能力差，支護措施又不夠，造成圍巖坍塌，或者是隧道掘進過程中，不了解前方地質(zhì)情況，當遇到不良地質(zhì)段時，圍巖失穩(wěn)，造成塌方。

1.2 塌方的危害

隧道一旦發(fā)生塌方事故，后果將非常嚴重，主要體現(xiàn)在兩個方面：一是會危及洞內(nèi)人員的生命安全，損壞機械設(shè)備。由于塌方事發(fā)突然，作業(yè)人員和機械設(shè)備有可能沒來得及撤離就可能被塌方體掩埋了，洞內(nèi)空間狹小，救援困難，因此被困人員的傷亡率很高，設(shè)備受損嚴重。二是造成較大的社會影響，一旦發(fā)生塌方事故，往往會面臨停工、罰款、追責等處罰，對施工單位的社會形象產(chǎn)生負面影響。

2 塌方產(chǎn)生原因

隧道塌方的原因主要有地質(zhì)原因、設(shè)計原因、施工原因等。

2.1 地質(zhì)原因

地質(zhì)條件對隧道工程有重大影響的大。因技術(shù)手段的制約，施工時對地質(zhì)情況的了解不準確?，F(xiàn)在的公路、鐵路雙線隧道的跨度較大，如遇到斷層、溶洞、地下水、承壓水、軟巖夾層、地質(zhì)破碎帶等不良地質(zhì)時，圍巖的整體性差，自穩(wěn)能力弱，在地下水的作用下，很容易造成隧道塌方。

2.2 設(shè)計原因

隧道設(shè)計時，需要進行地質(zhì)勘測，以便掌握隧道的地質(zhì)情況，對圍巖級別作出準確評判并選擇合理的支護參數(shù)，但實際工作中，受自然條件和交通條件的限制，有些地質(zhì)勘測工作無法進行，只能用工程類比法對隧道地質(zhì)進行估判，容易與實際地質(zhì)產(chǎn)生偏差較大。

2.3 施工原因

施工隊伍的管理水平低，整體素質(zhì)差，風險意識弱，施工措施不當，注重進度輕視安全是造成隧道塌方的重要原因。主要有以下幾點：①安全意識淡薄，施工過程中，蠻目搶進度，圍巖變化后，仍然不改變施工方法和支護措施；②沒有作好光面爆破，超欠挖嚴重，巖面凹凸不平，造成圍巖因應(yīng)力集中而發(fā)生塌方；③開挖進尺過長，沒有及時施作初期支護，開挖面到仰拱和二襯步距過大，圍巖暴露時間過長而失穩(wěn)；④不按設(shè)計要求施工，偷工減料，沒有作好支護措施，如鋼架間距過大、錨桿長度、數(shù)量不夠、噴混凝土厚度不夠等。

3 塌方防治措施

3.1 掌握地質(zhì)情況，正確判定圍巖級別

設(shè)計階段要按要求進行地質(zhì)勘探，勘探資料完整準確，能全面反映隧道地質(zhì)情況，對隧道地質(zhì)作出準確的判定。對設(shè)計階段不能進行地勘的地段，在施工過程中，要重點關(guān)注，運用各種手段，提前進行地質(zhì)預報，并根據(jù)地質(zhì)預報資料，進行動態(tài)設(shè)計，避免給施工留下隱患。

3.2 選擇合理的施工方法

施工方法不當是引起塌方的直接因素，施工前要認真審核設(shè)計圖紙，對隧道可能發(fā)生塌方的地段，要有相應(yīng)預防措施并作好必要的應(yīng)急準備。根據(jù)隧道工期要求、地質(zhì)條件、人員素質(zhì)和設(shè)備配置情況等選擇合適的施工方法。當隧道穿過地下水發(fā)育，不良地質(zhì)段時，通過改變開挖方式，縮小開挖斷面，調(diào)整支護參數(shù)來預防塌方的發(fā)生。如采用分臺階小段面開挖，減少單次炸藥用量，減輕對圍巖的擾動，嚴格控制循環(huán)進尺，加強初期支護并及時施作，加快仰拱和二襯施工，盡早封閉穩(wěn)定圍巖。

3.3 嚴格按照新奧法組織施工

新奧法是采用光面爆破進行隧道開挖，充分發(fā)揮了圍巖的自穩(wěn)能力。對圍巖及時進行初期支護，在圍巖的自穩(wěn)能力與初期支護共同作用下，有效控制圍巖的變形。并通過監(jiān)控量測分析圍巖和支護的變形趨勢來指導隧道設(shè)計和施工。“光面爆破、初期支護和監(jiān)控量測”是新奧法隧道施工的三大要素。

3.3.1 實施光面爆破

實行光面爆破能有效地控制超欠挖，使隧道周邊能形成規(guī)則的輪廓線，防止了圍巖因開挖面凹凸不平而產(chǎn)生應(yīng)力集中，不但能為初期支護提供了良好的工作面，減少初期支護的工程量，也能減少對圍巖的擾動，提高圍巖的自穩(wěn)能力。

3.3.2 作好初期支護和超前支護

作好隧道的超前支護和初期支護，能對隧道塌方進行有效預防。超前支護能對不良地質(zhì)形成支護棚架，對松散圍巖進行注漿，可加強圍巖的整體性。隧道開挖后，應(yīng)力會重新進行分布，局部圍巖會松馳變形，因此及時對圍巖進行支護，有效限制圍巖的變形，對預防圍巖的塌方就非常重要。根據(jù)不同級別的圍巖，應(yīng)該采取相應(yīng)的支護措施?？蛇x用的措施有管棚，小導管注漿及格柵（型鋼）鋼架，網(wǎng)錨噴支護等。管棚、小導管要控制好角度和方向，不能侵入隧道開挖輪廓線，也不能上挑過多而失去棚架的作用。錨桿要垂直穿過巖層面，通過錨桿將各巖層串在一起，鋼架要緊貼巖面。網(wǎng)錨噴支護要及時跟進到掌子面，不能讓圍巖暴露時間過長而失穩(wěn)，噴混凝土一次不到位時，要及時進行補噴，確保支護效果。

3.3.3 監(jiān)控量測和地質(zhì)預報

監(jiān)控量測也是新奧法施工的重要內(nèi)容之一。通過監(jiān)控量測，并對變形數(shù)據(jù)進行處理分析，可了解圍巖的變形情況，預測圍巖的變形趨勢，判斷支護措施是否合理。如果支護措施不當，可及時對支護參數(shù)進行調(diào)整，科學指導施工。

加強超前地質(zhì)預報，特別是地下水的預報，對于預防隧道塌方有著十分重要的意義。通過超前地質(zhì)預報，可提前掌握隧道前方是否有不良地質(zhì)，圍巖結(jié)構(gòu)是否完整，地下水是否發(fā)育。能有效預防隧道突泥、涌水、瓦斯等極端災害性事故的發(fā)生，大大降低隧道發(fā)生地質(zhì)災害的概率，也為動態(tài)設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)。超前地質(zhì)預報在保障隧道施工安全、縮短工期、控制成本等方面有重要作用，具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.4 作好地下水的治理

“治坍先治水”，地下水的流動能軟化圍巖，加劇塌方的發(fā)展，因此要對水采用“防、排、截、堵”的方法進行處理。隧道可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生大量涌水時，就要采取順坡排水或機械抽水措施疏排地下水，也可采取對圍巖預注漿以封堵地下水等治理措施。

3.5 加強觀察，提前預防塌方

塌方事故雖然事發(fā)突然，但在發(fā)生前，一般都會出現(xiàn)一些塌方預兆，施工過程中要加強觀察分析。如洞內(nèi)不時有小塊巖石掉落，初期支護發(fā)生裂縫，且裂縫越來越大；洞內(nèi)地下水流量突然變大，顏色由濁變清，說明裂隙中的充填物已基本被沖走了；洞頂?shù)嗡恢貌欢?，說明圍巖壓力在快速增加，變形正急劇加速，發(fā)生塌方的可能性越來越大。對于異常情況，要認真分析，作好預防。在實際過程中，還有許多塌方預兆，只要認真觀察總結(jié)，塌方是可以預防的。

4 塌方處理

塌方發(fā)生后，應(yīng)立即停止施工，將人員和機械設(shè)備撤離到安全位置，防止損失進一步擴大，并馬上啟動應(yīng)急方案。對塌方應(yīng)調(diào)查清楚原因，根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定合理的處理方案。如果塌方處治措施不正確，還可能會造成二次塌方。

塌方處理遵循“瞻前顧后”的原則。先對后方未塌方段進行加固處理，防止塌方繼續(xù)發(fā)展，擴大損失。

4.1 小塌方的處理

小塌方按“小塌清，先支后清”的原則處理。利用塌方間隙時間，抓緊處理。在清理前，在塌方體上方設(shè)置臨時支撐，必要時也可噴混凝土作臨時支護。在確保安全的前提下，邊清理邊支護。各后續(xù)支護措施要加強并緊跟?？刹扇≡鲈O(shè)型鋼鋼架，加大錨桿長度和數(shù)量，增加噴射混凝土厚度等支護措施，對鋼架背后因塌方造成的空洞要用混凝土或漿砌片石回填。

4.2 大塌方的處理

塌方較大時，按“大塌穿，先棚后穿”的原則處理。較大塌方發(fā)生后，如果按小塌方的處理措施繼續(xù)清理塌方體，可能會造成進一步塌方。應(yīng)對圍巖用管棚方式進行支護，同時將塌方體視為松散堆積體，對塌方體進行注漿，使塌方體固結(jié)成一個整體，在管棚的掩護下清理塌方體，邊清理邊施工初期支護，塌方段的初期支護要比設(shè)計要求更強，以對圍巖形成更強的支撐。

塌通天是隧道塌方的的一種極端情況。塌通天后，還要進行地表塌陷穴口的處理，將穴口回填密實，封閉并作好排水系統(tǒng)，防止雨水浸泡塌陷穴口。塌方處理完成后，盡快進行襯砌施工，盡早封閉。

當隧道塌方特別大，處理時間長，工期又很緊張時，為保證工期，還可以選擇挖迂回導坑，避開塌方段直接進入隧道前方，同時進行塌方處理和正洞施工。迂回導坑位置選擇時，要認真分析比較各種不利因素，避免在迂回導坑施工過程中又發(fā)生塌方。

5 結(jié)束語

隧道塌方關(guān)系到員工的生命安全和企業(yè)的社會聲譽，必須引起高度重視。因此作好隧道塌方的預防工作非常重要，施工過程中，設(shè)計單位要配合施工單位作好動態(tài)設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計方案。要遵守新奧法的要求，綜合運用各種措施，合理組織，科學施工，預防塌方事故的發(fā)生。當塌方發(fā)生后，要制定切實可行的處治方案，安全高效處理塌方，確保隧道的施工安全。