关键词：公路工程；隧道塌方；处理措施
1 引言
在公路项目建设过程中，隧道是一种地下工程，由于地下的环境和地质状况都比较复杂，所以在施工过程中管理难度很大，如果在建设过程中出现灾害性事故，很有可能会延误施工工期，还会加大施工企业的成本投入，甚至会出现人员的伤亡，如果没有进行妥善的处理，很有可能会留下质量隐患，影响到公路工程的后续运行和维护。在隧道施工过程中塌方问题经常遇到，在本文中就将针对塌方产生的原因以及处理措施进行分析和探讨。
2 公路隧道工程塌方类型
2.1 隧道洞口处的塌方现象
一般来说隧道的洞口是发生塌方最为常见的位置，其主要地质类型是堆积型。导致洞口出现塌方的原因是由于部分隧道区的岩石由于长期的风化存在很多的裂缝，而且其延展性比较强，其岩层结构出现了严重的破损，隧道整体的岩层结构稳定能力比较差，在施工过程中，需要对洞口顶端的围岩进行支护处理。如果在施工过程中选择的技术不够严谨或者处理不到位，很有可能会由于开挖等外力因素导致隧道的洞口出现碎裂塌陷的问题，严重到一定程度，围岩的整体平衡就会缺失，导致洞口内大范围的失稳，出现塌方的现象。
2.2 隧道洞内的塌方现象
隧道洞内出现塌方，主要分为土质塌方和岩质塌方两种类型。一般在土质和岩层隧道的施工过程中非常多见。岩层隧道进行开挖以后，由于顶层和开挖的位置之间会出现悬空的状态，这个时候隧道的围墙结构和拱顶由于没有了原有岩石的支撑，再加上地面重力的作用，很有可能会导致岩石出现下沉或者变形的现象，由于一部分地区本身的岩层结构就存在较大的风险，再加上多种外力的作用，很有可能会导致岩层被挤出，如果施工企业在开挖过程中没有对隧道采取必要的支护措施，或者支护的作用力不够，很有可能会出现严重的塌方。土质隧道开挖以后，其周围的岩层整体硬度比较低，而且在开挖的范围内，由于外力的作用，很有可能会出现松弛变形的情况，这种结构土体的强度将会受到严重的影响，如果没有及时采取支护措施，就会进一步加大土压，出现局部塌陷和沉陷，进而导致整个围岩结构失去稳定性，造成塌方的现象。
3 公路工程隧道出现塌方的原因
3.1 受不当施工影响
隧道工程施工过程中出现塌方的主要原因和人为因素有着密切的关系，由于施工过程中的不当操作，很有可能会导致隧道工程出现塌方的问题，有一些公路隧道施工过程中，由于作业人员不具备丰富的施工经验，在实际的开发中经常会出现爆破参数不当或者开挖不当，等原因导致岩石出现松散的问题，进而导致隧道出现塌方。举例来说，“承岩理论”是保证隧道开挖以后采取正确支护方式的理论知识，能够有效防止围岩出现松散的问题，减少塌方的危险，在这样的情况下，就需要在岩石原有承载能力的基础上添加衬砌结构，提高岩石的承载能力，如果在施工过程中没有采取及时的支护措施，或者没有进行衬砌很有可能会导致隧道出现塌方。
3.2 设计方面
公路项目的设计对于隧道的质量也有着很大的影响，由于设计人员没有深入到施工现场进行实地的考察，这样设计出来的施工方案也有可能会导致隧道出现塌方的问题。在进行隧道施工之前，如果设计人员仅凭借自身的经验对隧道情况进行分析，没有进入到施工现场进行分析，很有可能会导致施工现场的情况与设计方案不符，由于设计人员没有充分了解地质的资料，随意编造数据很有可能会影响支护参数，导致隧道出现塌方。
3.3 地质方面
隧道施工过程中出现塌方问题与地质本身的关系也很密切，如果隧道施工过程中其地质情况较差，施工人员很难确定施工区域内的地质状况，如果在具体的施工环节遇到地下水，就会导致施工中出现塌方的问题，由于施工人员没有对围岩的强度进行改变和分析，就会加大孔隙内的压力，导致结构面上的正应力减小，地下水的存在也会在一定程度上降低岩石的强度，甚至会出现流沙的现象，导致隧道出现塌方的危险。
3.4 水文因素
高速公路隧道出现塌方的另一个原因就是由于连续的暴雨以及地下水的侵袭。如果地下水位出现改变，很有可能会影响到周围的围岩，造成围岩软化。由于其结构和性质出现了很大的改变，长时间的侵蚀作用下，其结构强度和承载能力都会进一步下降，围岩的胶结能力也会减弱，就会导致隧道出现塌方的现象。通过相关研究表明，现阶段有48%隧道塌方的原因，都是由于地下水位的影响，水流能够改变围岩的应力状态，加大孔隙压力，围岩结构面的填充物会使夹层液化，进一步影响围岩的结构，由于地下水位的变化，还有可能会带来物理和化学的作用，进一步降低围岩的强度。
4 塌方治理基本原则
要想从根本上治理隧道工程的塌方问题，在实际的治理过程中，首先需要保证施工安全，不能在施工现场留下安全隐患，出现塌方以后应对隧道工程进行及时的加固，防止塌方问题继续恶化，根据施工现场的具体情况，对塌方问题进行喷射混凝土封闭等妥善的处理，保证施工的安全性。在实际的治理过程中需要采取相应的治理措施，根据塌方出现的原因以及实际的地质情况，制定好治理方案，确保施工人员的技术水平和综合能力都能够符合工程建设的标准，能够妥善应对施工中存在的问题，在具体的治理过程中还应该保证施工环境的安全性。就目前的实际状况来看，进行塌方问题的处理治理主要有以下几种方式：第一，明确出现塌方的原因，对他方的程度进行分析，确定好塌方的实际位置，同时还应该对塌方以后对整个项目产生的危害进行分析。第二，研究治理方案，针对出现塌方的区域以及地表以下的区域采取相应的治理措施。第三，在治理塌方问题的过程中，首先应进行可行性分析，对围岩加固裂缝问题等进行认真的深入的研究。
5 塌方治理方案
5.1 科学选择开挖方法和设计方案
第一，应做好地质勘查工作。在正式开始施工之前，应聘请专门的勘察人员对施工现场的情况进行认真的勘察，在进行勘查之前，相关的工作人员应对勘察中用到的设备进行校准和检查，确保勘察人员的专业能力能够符合勘察的标准，保证勘察人员的专业能力和选择的勘察技术、勘察设备，都达到勘察精准度的要求，并且还应该对施工现场的地下水位、年降水量、地下水量进行明确，给出精准的勘察数据，这样就能够为后续的工程设计提供可靠的支持，防止坍塌的出现。第二，施工企业应对隧道区域的整体环境进行明确了解该地区内的岩层类型，地质结构等等正确选择开挖方式，控制好开挖台阶的高度，同时还要对整个开挖过程加大管理力度，防止出现开挖不合理或者过度开挖的行为，利用监测仪器对整个开挖过程中隧道应力的变化进行实时监测，这样就能够帮助施工企业及时做出相应的措施，防止出现坍塌。
5.2 制定专门的施工方案
针对每个不同的施工点，制定相应施工方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据塌方的段落、周边围岩的岩性、地下水情况制定不同的塌方处理方案，处理时需要对整个施工现场进行修整，施工人员应对平台修整方法、台阶施工方法等进行分析。首先对塌方区域内堆积体和坍口进行喷射混凝土封闭固结处理，防止塌方进一步恶化，其次使用超前预注浆的方式进行注浆加固，施工人员随时关注注浆效果，对拱部塌腔进行回填的时候，主要是使用C15~C20的混凝土进行泵送，同时还应该利用加护拱的方式对初期支护部分进行有效的加固，在处理塌方段的时候，可以使用防水板台车放置在二衬段落对初期支护塌方处理的位置进行实时监测，施工人员配合管理人员进行操作。
5.3 隧道塌方施工步骤
第一，隧道出现塌方以后，对掌子面进行加固能够有效防止隧道塌方的进一步恶化，所以在施工过程中需要对掌子面进行有效的加固，可以选择中空锚杆或者小导管注浆技术等多种措施。第二，对隧道影响段进行处理，进行掌子面加固，以后还需要对受到塌方影响的部分进行处理，可以选择钢筋网混凝土或者工字钢的形式进行有效的加固，根据塌方的实际状况选择有效的处理措施，保证隧道岩层结构的稳定性。第三，对塌方段进行处理。针对隧道出现塌方的部分，可以使用临时护拱法来进行处理，在处理之前对于不合格的部分首先应进行处理，还可以设置排水管道，使用喷射混凝土的方式进行封闭处理，保证岩层结构的稳定性。第四，对塌方便进行开挖和支护，经过隧道塌方以后采取有效的处理之后可以继续进行开挖，这时就能够按照原有的施工技术方案以及相关规范来进行作业，防止再次出现事故。根据塌方的程度，可以选择合适的处理方法，将塌方的位置全部清理干净以后，严格按照相关的操作流程进行作业。
5.4 利用管棚注浆法及小导管注浆技术
使用管棚注浆法进行隧道的加固，首先需要在隧道开挖周边的位置设置钢管，而且钢管之间还要留有一定的距离，使用钢管对超前管棚周围的围岩进行注浆，能够有效对整个塌方区域进行加固，使用管棚支护技术能够切实提高岩层的承重能力，减少形变压力，选择的钢管多为厚壁钢管，沿着隧道的轮廓在布置的过程中能够有效降低其变形量，在一定程度上，增加支护结构的实际承受力。使用小导管注浆技术，一般不需要进行工作室的开挖，而且整个施工过程速度非常快，主要是利用多个钻机进行钻孔施工方式非常的灵活，由于使用这种注浆方案，其整体柔性非常大，对于地质条件比较差的环节可以进行补注，出现岩石破损以后，可以利用注浆压力将其渗透到裂缝中，这样就能够使围岩胶结，将其形成一个整体，切实提高应对塌方问题的能力。
5.5 隧道塌方的预防措施
隧道是一种非常典型的地下工程，由于地质条件存在很严重的不确定性，所以在施工过程中岩石即使开挖对象又是支护对象、在开挖以后原有的岩体结构以及受力平衡将会被破坏，在自重的影响下，岩石的应力将会重新分布，这样就形成了新的受力平衡，所以正确掌握开挖地区的地质状况，充分了解围岩的结构以及自稳能力，采取有效的支护措施和开挖方法，能够有效防止隧道塌方事故的出现，还能够保证隧道施工安全，节约施工周期。在具体的施工过程中，首先需要对隧道开挖路段的地质情况进行认真的勘察，在施工之前做好现场勘察工作是非常重要的，能够充分了解施工现场的地质条件、地貌结构以及特征，按照勘察获得的相关参数，选择合适的施工方案，准备好施工中用到的材料和机械设备，保证隧道开挖的顺利进行。第二，设计支护参数，对隧道支护参数进行合理的控制，如果过大会加大施工的成本投入，如果过小围岩的稳定性将达不到标准，所以应根据隧道的实际状况，结合地质条件，确保隧道施工的安全性，选择最佳的设计方案。第三，对水进行治理，在隧道施工过程中，水对于隧道工程的影响非常大，特别是对围岩结构的破坏程度，针对风化比较严重的地段，更容易出现塌方的现象，也进一步加大了施工的难度。所以，在治理过程中首先应该做好水的治理工作，采取必要的措施，做好防水工作，分阶段的进行排水，可以防止由于水的原因导致隧道出现塌方。
6 公路隧道塌方实例
6.1 工程概况
某隧道长度，设计为1943m，其进出口的高度大约为3118m,根据设计施工方案的要求，在2012年的8月17号进行该隧道的施工，完成爆破以后,其台阶出现水流和掉块的现象，形成锥形体，随后岩层结构出现裂缝，然后喷射混凝土开裂、掉块，最终导致了大范围的塌方现象.
6.2 塌方原因分析
相关工作人员根据隧道出现塌方的原因进行认真的研究，可以发现隧道右上边的空洞面积超过了左侧，而且压力明显高于左侧，由于两侧的受力结构不够均匀，存在一定的偏差，这也是导致隧道出现塌方的直接原因。该隧道的塌方段为断层破碎段，其岩石的性质，强度很低，而且刚度很差，在施工过程中，该隧道需要穿过富水断层经过长时间受到地下水的侵蚀，在加上雨水的天气导致岩石的强度进一步下降，最后出现了塌方的现象。此外，施工因素也是导致该隧道出现塌方的主要原因，在施工过程中没有采取系统性的，包括控制措施也没有设置相应的支护结构，进而导致隧道塌方。
6.3 塌方段的综合治理方案
出现塌方以后可以及时采取喷射混凝土进行封闭，相关工作人员在对塌方的现象进行调查以后，明确具体的状况进行综合分析，决定采用超前小导管注浆的施工方法，将三台阶超短台阶法转变为CRD施工方式，增加小导管的长度，其纵向距离也增加1.1米，环形距离增加26厘米，而且还应该控制主将压力为1.8MPa，对掌子面进行喷射封闭以后进行注浆，选择I18型号的工字钢架作为支撑，有专业的人员对裂缝的位置进行开凿，拆除已经变形的钢筋网。
6.4 塌方治理结果分析
该隧道出现塌方以后，使用小导管注浆法、喷射混凝土以及CRD法进行处理，出现隧道的位置进行了有效的治理，对塌方的位置进行治理以后还需要进行实时的监测量测，处理完成以后围岩的稳定效果，为后续的塌方治理工作提供可靠的经验。
7 结束语
在公路隧道施工过程中遇到塌方问题，首先需要明确出现塌方的原因，然后针对施工现场的具体情况，采取有效的处理措施。导致塌方出现的主要原因就是施工原因和设计原因，在预防塌方问题时，需要根据施工现场的地质条件，选择合适的开挖方式和支护方式，在处理塌方的时候一定要按照相应的原则，除采取常规的措施以外，还可以使用填渣反压回填封闭处理的方式，对塌方问题进行妥善的处理。
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论文作者:毛江峰
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月第5期
论文发表时间:2020/4/30