高速公路隧道塌方段及其影響段處治安全技術(shù)研究

周星辰

摘 要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，促進(jìn)公路建設(shè)項(xiàng)目的增多。高速公路的建設(shè)對(duì)社會(huì)發(fā)展有十分重要的作用，由于高速公路在開挖隧道過程中，受施工技術(shù)及施工環(huán)境的影響，很容易發(fā)生隧道坍塌事故，造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)社會(huì)的和諧發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。本文就高速公路隧道塌方段及其影響段處治安全技術(shù)展開探討。

關(guān)鍵詞：高速公路;隧道塌方;處理方案

引言

隧道頂部覆蓋層薄，節(jié)理發(fā)育，圍巖破碎，地下水變化起伏大、支護(hù)不及時(shí)的高速公路隧道洞段出現(xiàn)塌方，對(duì)塌方段及塌方影響段的安全處治方式進(jìn)行分析研究，為公路隧道類似塌方事故提供借鑒，預(yù)防塌方事故發(fā)生。

1塌方機(jī)理

隧道或地下洞室在施工過程中發(fā)生的塌方形式是多種多樣的，為簡(jiǎn)單、直觀，可將所有塌方形式劃分為三大類：（1）洞口塌方。由于洞口一般為堆積層或風(fēng)化嚴(yán)重、破碎的巖體，其自穩(wěn)能力以及整體穩(wěn)定性均較差，同時(shí)又處在淺埋地段，如果進(jìn)洞前采取的技術(shù)措施未能達(dá)到要求，進(jìn)洞后，必然引起上端圍巖應(yīng)力重分布，在重力作用下出現(xiàn)下沉或開裂變形，當(dāng)這些變形發(fā)展到一定程度時(shí)，平衡被打破，導(dǎo)致大面積的整體失穩(wěn)，進(jìn)而發(fā)生整體坍塌，這就是洞口塌方。（2）洞內(nèi)石質(zhì)類塌方。隧道或洞室開挖后，使其周邊的巖石處于懸空狀態(tài)，同時(shí)發(fā)生下沉或收斂變形，以釋放其內(nèi)部應(yīng)力，由于巖石體中存在層理和節(jié)理（有時(shí)還有軟弱夾層），使周邊的部分巖塊在重力作用下，具有下落和擠出的趨勢(shì)，如果此時(shí)未采取相應(yīng)的支護(hù)措施或所采取的支護(hù)措施達(dá)不到控制其變形發(fā)展的要求時(shí)，必然會(huì)出現(xiàn)“掉塊”現(xiàn)象，當(dāng)這種“掉塊”的數(shù)量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就是塌方。這類塌方一般沿結(jié)構(gòu)面形成塌腔的形狀極不規(guī)則。（3）洞內(nèi)土質(zhì)類塌方。土質(zhì)類隧道或洞室開挖后，由于圍巖的C，值較低，周邊一定范圍內(nèi)很快發(fā)生松弛變形，隨著這些變形的逐漸擴(kuò)展，圍巖的整體強(qiáng)度降低，同時(shí)土壓增加，進(jìn)而引發(fā)局部的塑性破壞，在圍巖（土質(zhì)體）內(nèi)部出現(xiàn)空洞導(dǎo)致局部發(fā)生坍塌，局部（淺埋時(shí)在地表）出現(xiàn)下沉，塑性區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，土壓力劇增最終導(dǎo)致整體失穩(wěn)，大面積坍塌，這就是塌方。這類塌方表現(xiàn)為：塌體為松散的砂、土（或碎石）混合體，數(shù)量較大，塌腔形狀較為規(guī)則，一般為圓弧形或拱形。

2高速公路隧道塌方處理原則

在高速公路隧道塌方處理時(shí)首先要遵守安全原則，在保證安全的情況下，處理塌方事故。發(fā)生塌方以后，要及時(shí)的將施工人員和施工設(shè)備撤離到安全的區(qū)域，然后對(duì)塌方地段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，等隧道塌方穩(wěn)定下來以后，采取措施，不能在隧道不穩(wěn)定的情況下，盲目的施工。隧道塌方處理時(shí)要遵守先分析后處理的原則，在處理塌方事故之前，要先認(rèn)真的分析隧道塌方的原因，調(diào)查清楚隧道塌方的范圍，了解隧道塌方后的形狀、塌方處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，最后根據(jù)調(diào)查的結(jié)構(gòu)作出合理的處理方案，有效的處理隧道塌方事故。在處理隧道塌方事故時(shí)要注意“瞻前顧后”原則，“瞻前顧后”原則是指對(duì)隧道前方采用有效的手段進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，對(duì)隧道后方?jīng)]有塌方的地段采用有效的措施進(jìn)行加固，抑制隧道塌方范圍的擴(kuò)大。

3塌方段處理安全技術(shù)

3.1塌方段處理前準(zhǔn)備工作

（1）塌方段處理前需用了解塌方范圍，塌腔大小及形狀，并做好記錄。（2）量測(cè)塌方影響段初期支護(hù)的變形和斷面尺寸情況。（3）將塌方影響段加固做到位，二次襯砌施作至塌方里程處，阻止圍巖變形繼續(xù)坍塌。（4）施工人員、設(shè)備等配套設(shè)施完備。

3.2淺埋段塌方處理技術(shù)

高速公路隧道發(fā)生塌方后，對(duì)于土埋比較淺的地段，要使用不可滲水的土夯將裂縫、地表沉降的位置整平，要挖設(shè)排水溝，防止地下水滲透到塌穴中，對(duì)塌方處理造成一定的影響，塌陷穴口出要進(jìn)行填土處理，填土標(biāo)高要比地面高，同時(shí)要將穴口封住，防止其他物質(zhì)進(jìn)入塌穴中。

3.3監(jiān)控量測(cè)

量測(cè)工作在隧道的防塌工作中起著重要的作用，它是新奧法的三大核心之一。圍巖的失穩(wěn)破壞總有一定的先兆，通過將量測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)給出的判斷標(biāo)準(zhǔn)（也稱為管理值）比較，即可得出圍巖，包括初期支護(hù)是否穩(wěn)定的結(jié)論。但是必須指出的是：量測(cè)結(jié)果超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，隧道并非一定發(fā)生塌方;相反，量測(cè)結(jié)果沒有超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，隧道也并非一定安全穩(wěn)定。

3.4大規(guī)模塌方處理技術(shù)

當(dāng)發(fā)生大規(guī)模塌方事故時(shí)，首先要確保施工人員的生命安全，將施工人員撤離到安全地帶，由于塌方規(guī)模大，很容易將隧道堵死，因此，要采取先維護(hù)后挖掘的方法進(jìn)行臨時(shí)處理。當(dāng)發(fā)生塌方后，先查清穴頂?shù)奈恢?，采取有效的措施加固周圍的巖體，防止巖體滑落，常用的加固方法有注漿固結(jié)法和管棚法，等情況穩(wěn)定后，從上到下一次清理干凈塌渣，然后及時(shí)的調(diào)查塌方原因，并制定合理的處理方案。發(fā)生塌方后，要使用合理的填充物及時(shí)將塌方造成的地面下沉、開裂等現(xiàn)象整平，防止事態(tài)的擴(kuò)大，塌穴壁要與模筑襯砌緊密支撐，對(duì)于大規(guī)模的塌方，可以采用漿砌片石進(jìn)行回填，一般回填厚度為2m，隧道塌方地段臨時(shí)處理結(jié)束后，如果探測(cè)到隧道前方的巖體為軟弱破碎巖體，要采取合理的措施加固前方的巖體，等前方巖體情況變好后，在進(jìn)行全面處理。

3.5設(shè)置安全逃生通道

（1）塌方段開挖和拱架安裝時(shí)，設(shè)專人進(jìn)行安全監(jiān)控，每榀拱架均設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。開挖過程中注意觀察初期支護(hù)狀態(tài)，包括噴砼層是否產(chǎn)生裂縫、剝離和剪切破壞、支撐是否壓屈變形進(jìn)行觀察分析;對(duì)原初期支護(hù)鋼架變形進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)新增加的拱架加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)進(jìn)行量測(cè)結(jié)果的分析。（2）安排專人對(duì)塌方段地表進(jìn)行巡視;施工過程中加強(qiáng)左幅隧道監(jiān)控量測(cè)。（3）待高速公路隧道塌方體一旦具備安裝條件時(shí)，立即按《鐵路隧道施工搶險(xiǎn)救援指導(dǎo)意見》的規(guī)定安裝安全逃生通道。逃生管道采用直徑Φ1020mm，壁厚10mm的鋼管，節(jié)長(zhǎng)12m;一端靠近掌子面，一端延伸至二襯（延伸至二襯不小于5m）;固定在隧道一側(cè)，兩管節(jié)連接應(yīng)牢固;塌方處理期間在掌子面設(shè)立高頻對(duì)講機(jī)，保證通信質(zhì)量;風(fēng)水管緊跟塌方體處理進(jìn)程，在管口附近應(yīng)配備醒目的工具箱，箱內(nèi)存放應(yīng)急電筒、活動(dòng)扳手、錘子、鋼釬等應(yīng)急工具，便于遇緊急情況時(shí)打開風(fēng)水管法蘭盤，開通救生管道，及時(shí)輸送水和食物。

結(jié)語(yǔ)

地下工程面臨地質(zhì)情況不斷變化，各種突發(fā)情況多的現(xiàn)狀，隧道施工尤其如此。塌方是隧道施工過程中出現(xiàn)的嚴(yán)重災(zāi)害，因此在施工過程中，應(yīng)極力避免和防止。

參考文獻(xiàn)：

[1]云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.晉寧至紅塔區(qū)高速公路一標(biāo)寶峰段兩階段施工圖設(shè)計(jì)第四冊(cè)[Z].2018.

[2]云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.安企村1號(hào)隧道右幅1+275“4.29”塌方段處治設(shè)計(jì)圖[Z].2017.

[3]安企村1號(hào)隧道施工安全專項(xiàng)方案.中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司晉紅高速公路總承包部Ⅰ標(biāo)段[Z].2017.