趙華雨

（云南交投集團云嶺建設有限公司，云南 昆明 650300）

0 引言

在經(jīng)濟迅速發(fā)展的大環(huán)境及國內(nèi)急需完善基礎建設，云南省的隧道施工水平也有了比較顯著的提升。在隧道施工的環(huán)節(jié)中，很容易受到坍塌的影響，一些段落出現(xiàn)坍塌，直接地影響了工程項目施工，對施工作業(yè)人員的人身安全也會產(chǎn)生比較嚴重的影響。在隧道施工坍塌問題不可避免的情況下，需要遵循相應的基本原則，需先對坍塌段落產(chǎn)生坍塌的根本原因做好全方面地深入分析，以此掌握坍塌問題產(chǎn)生的根本原因，并妥當采取相應舉措加以解決。坍塌路段處理后，首先要從已經(jīng)出現(xiàn)的坍塌路段出發(fā)，依據(jù)產(chǎn)生的根本原因加強防范，防止坍塌的再次出現(xiàn)，進而提升隧道工程施工的水平。

1 隧道施工坍塌路段產(chǎn)生的根本原因

1.1 地質(zhì)環(huán)境要素

隧道施工坍塌中，地質(zhì)環(huán)境是最基本的要素，而因地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的隧道施工坍塌是最為常見的，也是發(fā)生率最多的坍塌類型。而在隧道施工的過程中所碰到的巖土工程比較復雜，變幻無常，根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的復雜程度所對應的坍塌事故發(fā)生概率不同。例如，在破裂褶皺帶、地表水豐富地帶、嚴重分解的碎裂地帶及斷層等，出現(xiàn)坍塌的概率通常更高一些。以云南省南澗至景東高速公路寶華1 號隧道舉例，寶華1 號隧道施工起止樁號：K29+975—K32+555，2580m；隧道圍巖以強風化（軟巖）、中風化頁巖（軟巖）、砂巖為主，設計Ⅴ級圍巖占比24.2%，Ⅳ級圍巖占比75.8%，最大埋深約263m。隧道施工按80km/h，雙向四車道高速公路工程標準建設。

1.2 設計因素

建設工程環(huán)節(jié)中，設計方案是其中不可或缺的環(huán)節(jié)。研究表明，在隧道工程施工的設計構(gòu)思中具備科學、合理的設計理念可以有效地減小隧道坍塌的情形產(chǎn)生。在對隧道施工的工程施工做到設計構(gòu)思時，對可能產(chǎn)生的問題要做到充分的預防措施，同時運用到的方法還可以有多種選取。常用到的方法有項目類比法、基礎理論計算法和現(xiàn)場場監(jiān)控法等，而其中的項目類比法是極其普遍的一種。以項目類比法為例子，在運用這種方式結(jié)合設計構(gòu)思時，對項目所在的地質(zhì)環(huán)境和現(xiàn)場情形并不能完成多方位的掌控，對圍巖的分辨易于失真，從而促使所設計構(gòu)思的處治措施與工程施工現(xiàn)實相背馳，這就為隧道施工段坍塌的產(chǎn)生埋下了隱患。

1.3 工程施工領域的要素

工程施工領域是導致隧道工程施工坍塌的最直接因素。首先，在隧道工程施工過程中，一方面追求工程進度，導致施工方法的選擇和應用不合理，導致支護參數(shù)變化、圍巖暴露時間長等問題，從而加大隧道施工坍塌的概率，另一方面，對于坍塌未保持有相對的重視。例如，工程施工前，地質(zhì)勘探任務沒有全面完成，地質(zhì)勘察是設計單位的工作任務。施工單位自身只負責工程建設，不完全掌握地質(zhì)環(huán)境要素。又例如，施工單位的工作人員對于坍塌防范的觀念不熟悉，在隧道產(chǎn)生潛在性坍塌趨勢同時且有挽救的可能時，由于觀念的欠缺或是職責性的欠缺，不能及早匯報，最終導致坍塌。

2 隧道工程施工垮塌地段的預防措施

2.1 做好全方位的地質(zhì)勘探工作任務

針對隧道工程施工地段，若要將坍塌的概率降至最低標準，則需要做好全方位的地質(zhì)勘探工作任務。在做好地質(zhì)勘探的時候，理應全方面、科學的勘測難度系數(shù)比較大的地段，且應當利用現(xiàn)代化的勘測技術和方式，提高地質(zhì)勘探的精確性，確保相關信息數(shù)據(jù)的真實有效。對于勘測獲得到的相關信息數(shù)據(jù)，理應進一步儲存好，以便于在設計構(gòu)思和工程施工時可以用以參考。云南省南澗至景東高速寶華1 號隧道左線工程施工時產(chǎn)生的垮塌，則要求設計單位和施工單位必須十分重視，不但要妥善處治，更要采取相應的措施做好防范，加強早期的地質(zhì)勘察工作任務，提前做好方案與預案，真正防止后續(xù)施工段施工時可能產(chǎn)生的坍塌情形，進而確保隧道工程施工的順暢。

2.2 做好設計文件的核對工作

工程施工設計方案是引導隧道工程施工的重要環(huán)節(jié)，嚴格遵守施工規(guī)范是隧道工程順利實施的基礎需求。在對隧道工程開展施工前，建設單位必須要對工程施工設計方案開展仔細地核查與論證，且開展相對應的補測和檢驗。必須要做到的是，隧道工程施工設計方案的產(chǎn)品質(zhì)量通常都可以得以確保，但在設計方案操作中，通常會由于一些主觀因素原因的產(chǎn)生，造成設計方案偏差等不規(guī)范問題，而不規(guī)范的工程施工設計方案用于工程施工開展，可能會最大限度地干擾工程施工的開展，從而加大坍塌產(chǎn)生的概率。所以，必須做好工程施工設計方案的核查工作，確保工程施工設計方案文件的產(chǎn)品質(zhì)量滿足工程施工引導的需求，可以更好地引導工程施工的開展，減小隧道施工過程中坍塌的概率。

2.3 加強施工工藝流程控制

隧道工程施工工藝流程控制不嚴是部分地區(qū)坍塌的直接原因，而這部分產(chǎn)生的原因是可以做到防止和避免的。在隧道工程施工中，由于施工工藝方法不當或未按照專項施工技術方案進行施工，會導致坍塌。所以施工單位在采用施工方案時，應進行模擬和深入分析，并在符合規(guī)定后使用。針對工程施工環(huán)節(jié)中的施工方法使用不規(guī)范等問題，也應加強管控和預防。在云南省南澗至景東高速公路的寶華1 號隧道施工環(huán)節(jié)中，采用小橫截面（三臺階預留核心土七步開挖法）開挖掘進，開挖方法適用。但是對于地質(zhì)超前預判不足，寶華1 號隧道夾持于區(qū)域性的長蟲街弧形壓性斷裂（F62）和新街弧形壓性斷裂（F63）之間，受其影響和控制，隧道穿越區(qū)巖體破碎，圍巖穩(wěn)定性差，褶皺發(fā)育強烈。圍巖以全強風化頁巖，砂巖為主，巖體具有膨脹性（30%），被水侵入后，物理力學參數(shù)極速下降，自穩(wěn)能力極差。左洞施工時正處于雨季，且加寬帶斷面較大，頁巖體達到高度飽水狀態(tài)，增加圍巖自重，同時浸泡軟化了巖體。局部塌方形成空腔，降雨后水體進入，軟化圍巖體，在松動荷載作用下，初支失穩(wěn)，造成了隧道坍塌。施工過程中必須采取多種方法預判地質(zhì)情況，如超前鉆孔、地質(zhì)雷達及現(xiàn)場調(diào)查等方法及時有效掌握掌子面前方圍巖情況，以便及時調(diào)整施工方法及支護方案。

2.4 工程施工時要注意觀測和深入分析

從理論上來看，隧道坍塌不是隨機事件。在坍塌形成之前，通常會出現(xiàn)一定的征兆。例如，在隧道工程施工時，頂端圍巖產(chǎn)生裂縫，而且在裂縫周圍產(chǎn)生掉塊及巖粉或是隧道內(nèi)沒有原因地產(chǎn)生大量的不明灰塵，這都是意味著坍塌很有可能形成[1]。在南澗至景東高速（寶華1 號隧道）后續(xù)施工過程中，施工作業(yè)人員察覺頂端圍巖持續(xù)有小石塊墜落，而且圍巖裂縫越來越大，因此第一時間匯報給工程技術管理人員，并及時采用中空錨桿注漿、更換工字鋼等措施后，石塊墜落顯著減少直至消失，圍巖的裂縫擴大得以控制，坍塌最終也未產(chǎn)生。從而可以看出，針對隧道工程的施工來講，必須對隧道施工環(huán)節(jié)中的拱頂下沉、周邊收斂等時刻觀測，并及時進行數(shù)據(jù)分析，能夠有效防止隧道坍塌。

3 隧道工程施工地段塌方的處理策略

3.1 隧道工程施工區(qū)域

坍塌的產(chǎn)生不但會干擾整體工程施工的持續(xù)開展，也會對施工作業(yè)人員的人身安全造成嚴重的危害。針對隧道工程施工，既要剖析坍塌產(chǎn)生的因素，又要加強對坍塌的防范工作，還需要對產(chǎn)生的坍塌采取相應的對策開展處治。從當前階段隧道工程施工的現(xiàn)況看來，針對坍塌的處理，要做好以下三個方面的工作：固定未坍塌區(qū)域；依據(jù)坍塌的實際狀況采取相應對策；采用隧道支護襯砌對策。其方法比較適用于寶華1 號隧道坍塌段的處理

3.2 第一時間固定未坍塌的工程施工區(qū)域

隧道工程坍塌的處治，并不能拘泥于坍塌區(qū)域的處治，應該堅持聯(lián)系的觀點，在產(chǎn)生坍塌以后，充分考慮其他區(qū)域產(chǎn)生坍塌的可能性。在南澗至景東高速（寶華1 號隧道）建設中，發(fā)生了坍塌，因此著手加以處治，而在處治的環(huán)節(jié)中，察覺其他相接區(qū)域也產(chǎn)生了小規(guī)模的變形及坍塌，坍塌治理的難度系數(shù)更進一步提升。這一案例也十分充足地證實了，針對坍塌的處理，不能夠?qū)⑻鷧^(qū)域隔離開，而應該相結(jié)合聯(lián)系的觀點，在處理坍塌區(qū)域時，還需要做到其他未坍塌區(qū)域的固定工作中。另一方面，固定其他未坍塌的區(qū)域，可以有效地避免坍塌范圍的進一步擴張，為坍塌區(qū)域清除工作中空出空間；另一方面，固定其他未坍塌區(qū)域，可以能夠更好地掌握坍塌狀況，從而為坍塌處理實施方案的建立給予更加科學的參照，提升坍塌處理的水準。必須注意的是，在對坍塌區(qū)域開展處理時，第一點需要做的就是確保操作人員的安全，在確保操作人員安全的根基上，未坍塌的固定工作中要獲得切實的安全保障，使坍塌區(qū)域可以及時快速地獲得處治。

3.3 根據(jù)坍塌程度采取有效措施

根據(jù)隧道坍塌情形的不同，處理時的實施方案也應各有不同。通常在處理坍塌時理應堅持“小阻塞，大塌穿，治塌先治水”的基本原則。在隧道工程施工中，規(guī)模較小的坍塌出現(xiàn)率較高，一般來說不會造成巨大的傷亡事故和經(jīng)濟損失，屬于輕微的坍塌。在解決該類坍塌時，理應先建立臨時支護，隨后清除。簡而言之，在處理時要先支護塌穴和坍塌口，然后再開展坍塌的清除工作任務。這時，臨時性的支撐點可架在塌體上，隨后清理坍塌體，邊清邊換支撐體系。各工藝流程要緊跟上，如塌穴較高，可使用雙層排架結(jié)構(gòu)支護，頂層排架結(jié)構(gòu)與塌穴壁要頂緊，必需時還可以采用臨時噴混凝土解決。針對大坍塌的解決，采用小坍塌的處理方案是難以實現(xiàn)的，大坍塌的處理有其本身的基本原則。在處理大坍塌時，理應采用“大塌穿”的方法，換句話說從坍塌體中透過。在透過坍塌體時，應當先支護，后開挖。結(jié)構(gòu)加固坍塌頂端支撐點及襯砌后，一般來說用插板法工程施工，插座視坍塌體石渣軟硬可使用木工板、鋼樁或鋼軌等，在插座掩體下清渣并立即架立堅固的支撐點，擴張時，亦須橫著打入插座，隨擴張隨支撐。穿越坍塌體，要特別注意從拱頂或是上端斷面越過。有一些坍塌僅在上端坍塌，針對該類坍塌應做到下部的支撐點工作任務，與此同時上端坍塌的防范擴張工作任務也做到。有一些坍塌為通頂，這類坍塌種類是極其嚴重的坍塌種類，在解決該類坍塌時，除去所述工作任務以外，還應解決地表塌陷穴口，把穴口支緊，并做好封閉，避免水流入，防止穴口的持續(xù)擴張。大量的隧道施工坍塌處理說明，在處理坍塌的情況下，要先治水。這是因為水的流動性很有可能加重坍塌的發(fā)展。在坍塌解決的情況下，要做到防水和排水對策，加強對坍塌路段水的引流工作任務，減少水對坍塌處理產(chǎn)生的影響[2]。

3.4 根據(jù)坍塌狀況采用支護襯砌對策

加強支護襯砌在坍塌路段的處理中，較為常見。該類對策在處理規(guī)模性坍塌時，實際應用的效果特別好。在南澗至景東高速（寶華1 號隧道）建設中綜合討論后，為了進一步提高坍塌處理的實際效果，便采用了加強支護襯砌對策，而過后也證實了此對策的有效性和可靠性。隧道工程施工中，坍塌路段的襯砌工作任務指的是以塌層面的大小和地質(zhì)環(huán)境狀況為立足點，運用不一樣的對策對它進行結(jié)構(gòu)加固處理，襯砌后面和洞孔周壁相互之間必須要有支撐點加固。針對一些坍塌面積較為小的坍塌，可以使用初支完成后采用壓注混凝土填充滿空腔；針對一些坍塌面積比較大的坍塌，在處理時可以先將空腔底部采用立模澆筑混凝土的方法先穩(wěn)固巖面再施作初支，初支采用雙層拱架，二襯混凝土加厚，配筋加強，仰拱加深及二襯與初支之間設置緩沖層等。以下是針對該項目隧道坍塌的處治措施。

（1）初期支護：C25 噴射混凝土厚32cm，?8 雙層鋼筋網(wǎng)15×15cm，I22b 鋼拱架，間距60cm，上臺階雙層拱架，外層做成擴大拱腳形式，徑向錨桿：采用長短結(jié)合。

（2）緩沖層：初支與二襯之間設置3cmEVA 緩沖材料層。

（3）二襯：C30 防水鋼筋混凝土襯砌厚70cm，配筋加強，?25 主筋，間距15cm。

（4）仰拱：仰拱加深，使得襯砌受力更合理。

（5）縱向連接：增設I16 短工字鋼，3m 一處，形成初支棚架。嚴格控制二襯施作時機：初支收斂，變形速率小于0.5mm/d。在隧道開挖前，在拱部打設單層超前小導管（?42×4 鋼花管，長度4.5m，搭接2.7m），并進行注漿固結(jié)，形成拱頂注漿固結(jié)圈。

4 結(jié)語

總的來說，隧道工程施工操作過程中，坍塌的產(chǎn)生不但會影響到工程施工的持續(xù)開展，還會繼續(xù)對施工作業(yè)人員的生命安全構(gòu)成比較嚴重的危害，引起重特大的傷亡事故。對隧道工程施工坍塌的處治，應當從幾個層次考慮：①要改進措施以減少或避免坍塌的產(chǎn)生；②要高度重視坍塌的防范工作；③要實施合理對策處理好坍塌后的處治工作。在處理坍塌時，采取相應地質(zhì)、方案及其工程施工等要素。一方面要加固未坍塌的地段，另一方面要依據(jù)坍塌的程度采取一定的有效處治措施，做好隧道支護襯砌工作，及時處理好坍塌段落，避免坍塌給隧道工程引起更進一步范圍擴大，確保隧道工程施工高效、優(yōu)質(zhì)、安全。