摘要：塌方是隧道施工中最为严重的安全问题，应系统明确塌方类型，根据工程设计和施工情况制定塌方预防措施，减少隧道施工塌方的发生几率。但在施工中存在诸多不确定因素，使塌方难以避免，因此，在出现塌方后需根据严重度制定切实可行的处治措施，尽量控制塌方进展，减小损失，保证隧道施工安全性，提高施工质量。
关键词：隧道施工；塌方；预防；处治措施
1隧道塌方典型形态
1.1开挖掌子面岩层条件差，掌子面塌方
隧道穿越软弱地层、断层破碎带等不良地质段时，掌子面稳定性较差，围岩不能自稳，支护不及时易引发掌子面失稳，导致开挖掌子面或掌子面拱顶塌方，塌方物质堆积在开挖作业面，造成掌子面施工设备损坏、施工受阻、甚至人员伤亡。
1.2开挖区段地层偏压，侧边墙岩土挤出
隧道穿越岩溶发育地区、横断面软硬不均的地层或小角度穿越陡倾含软弱夹层的地层时，围岩存在地层偏压，常规设计支护强度、锁脚锚杆作用不足，导致侧墙挤出破坏，侧墙挤出如不及时控制，容易进一步发展形成拱顶坍塌。
1.3岩土遇水强度劣化，浅埋段整体坍塌
隧道穿越土质地层、浅埋段施工时，受地表水影响，隧道上方土体物理力学强度降低，隧道开挖过程中，上覆土体沿破裂角滑移，全部形成荷载作用在支护结构上，支护结构地基承载能力不足时，隧道上覆土体与支护结构整体塌。
1.4支护结构施作不及时，拱顶掉块坍塌
缓倾层状地层或破碎岩体其岩石强度较高，但围岩层间粘结力差，开挖爆破控制不当易出现超挖，不支护、支护不及时或初期支护与围岩脱空时，支护结构与围岩没有密贴，不能共同工作，围岩长时间处于临空状态，导致局部破碎岩体脱离母岩掉落，从而引发大规模坍塌。已施作好的初期支护，也会在冲击荷载作用下被砸坏。
1.5支护结构承载能力不足，支护结构失稳塌方
在软弱松散地层中，上台阶初期支护已施作完成或部分施作完成的区段，初期支护承载能力不足或与围岩不密贴，支护结构不能有效限制围岩应力释放，围岩与支护结构变形持续增加，结构失稳破坏后导致塌方。
2.隧道施工中塌方预防措施
2.1隧道设计时预防
一是在选址勘察阶段，对隧道建造位置地质的科学勘察是预防塌方的重要措施。只有确定隧道围岩的性质和级别，在设计时才可以做到有据可依，进而制定科学、合理的隧道施工岩层支护方案，这样不但能预防塌方发生，避免施工资源浪费，同时可充分满足岩层支护强度要求，确保隧道结构稳定。二是在具体设计阶段，一方面要科学、合理选择线路，特别是隧道洞口位置的选择，应尽可能地避开异常或者不良地质区段。在这些区段隧道施工塌方几率高，区段岩体工程性质直接决定着施工难度，因此，线路选择必须合理；另一方面，选取合适岩层支护参数，不但可以确保支护效果，同时还可避免资源浪费[3]。隧道岩层级别需做到基本无误，在施工中适时修正，对支护参数进行改进，以便对隧道进行动态化设计，有效预防塌方发生。
2.2隧道施工时的预防
科学、安全、可靠的施工方法是预防隧道塌方的关键。在隧道施工期间一般从以下几方面进行塌方预防：（1）及时预报，根据隧道勘察和设计有关资料，对隧道掌子面前方的围岩情况进行及时有效预报，同时对资料进行复核，以便准确、动态地掌握围岩情况，避免出现塌方。（2）超前性支护，依照隧道施工现场围岩性质和级别，对易破碎、塌方风险大的区段进行超前支护处理，以强化围岩自我稳定力，预防出现塌方。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现阶段主要采取深孔灌浆、全断面预灌浆、超前锚杆、管棚等超前性支护方法。（3）及时性支护，这直接决定了隧道的稳定性，初期支护能有效控制隧道发生形变，确保结构稳定。因此，在实际施工中需保证初期支护参数、质量符合设计标准。在特殊状况下，还可应用迈式锚杆、预应力锚杆、碳纤维喷射砼等。（4）优先开挖，为充分利用好隧道围岩自承力，减少施工产生的扰动，尽量采取扰动小，且便捷、迅速的施工方法。对易出现塌方区段，应主要控制形变，以免因施工不当导致塌方。（5）动态施工，就是在隧道施工中基于现场监测数据，并结合围岩实际情况，对施工方法、支护参数等进行适时调整，以实现动态性施工。围岩失稳是一个量变过程，进行监测可掌握隧道施工中围岩量变的量化值，并通过一定数学方法剖析初期支护变化趋势，同时和相应围岩级别可承受量表范围进行比较，确保在质变前进行针对性补救，避免塌方发生。
3.隧道施工中塌方的处治措施
3.1小塌方的处治
在隧道施工中出现的小塌方，通常纵向延伸长度、高度均较低，对整个结构稳定性影响比较小，所以在处治上相对简单，但是必须及时，以免塌方进展。具体而言，发生小塌方后先要在保证安全前提下，首先，对塌方处喷上混凝土，有效封闭塌方面，避免围岩因长时间暴露而发生大形变。其次，根据现场情况应用加锚杆、钢筋网等对塌方面进行加固。如塌方形变难以控制，则要加临时支护，例如，仰拱、套拱等，确保塌方段稳定。最后，在塌方区段基本稳定后，对塌落渣体进行有效清除，继续开挖，在初期支护稳定之后，将临时支护拆除。
3.2中大塌方的处治
中大塌方纵向延伸相对较长，且高度较高，严重时会影响至地表，对隧道开挖初期支护稳定性影响很大，从而导致部分支护整体塌落。此类塌方的危害性比较大，在处治中必须确保人员、机械设备的安全。当前，针对隧道施工中的中大塌方有较多处治措施，因而需依照塌方发生机理、围岩情况、严重度及施工等情况，采取合适措施。
（1）套拱法。一般用于隧道施工塌方导致的初期支护上端出现的空洞区段，在应用套拱后，将砼泵送到塌方腔中，以免上方围岩进行塌方，确保隧道稳定性。具体按以下流程进行：一是对受塌方影响区段进行临时支护加固，再对塌方体全面清除，然后应用钢拱架支撑，每个钢拱架需配套4对锁脚钢管，同时沿着钢拱架布置系统锚杆。二是在钢拱架安置后于外侧加用钢筋网，并通过架立筋妥善固定，以构成套拱骨架筋，于拱顶预留出砼泵送管道，再自钢支撑底脚往上在钢筋网外侧分段放置片石，最后喷上早强砼成套拱。三是在套拱强度达标后，再分次往空腔泵注砼[4]。
（2）超前小导管灌浆法。该方法通常应用直径42mm热轧无缝钢管，在管体周围钻上直径8mm溢浆孔，按梅花状进行布置，但是尾部80cm内不需钻孔，可应用水泥浆或者化学浆，后者更具优势，可快速成凝固体，使围岩强度较快增大。此方法的加固原理需从两方面看，一是在隧道开挖中，由小导管构成的棚架和钢拱架相连后会一同受力，进而出现“梁效应”，发挥浆液通道、加固围岩、悬吊等与锚杆相似的作用。二是灌浆加固则通过浆液填塞渗透，使松散体固结，提升围岩凝聚力和内摩角、提升围岩承受剪切面的法向应力及增大围岩外表剪切滑动面。此外，灌浆能够有效填塞围岩裂隙，阻断地下水渗流到隧道内。
结束语
随着经济社会的快速发展，我国高速公路、铁路的建设规模不断扩大，在特殊地形道路工程建设中，经常需要进行隧道施工，而塌方是施工中最为严重的问题。隧道施工中发生塌方，不但延误整个道路工程的建设工期，增加工程建设的总成本，还可能导致重大财产损失和人员伤亡。因此，施工单位必须重视和加强隧道施工中的塌方预防及处治。
参考文献：
[1]李良全，柳志国.谈隧道施工中塌方的预防与处治措施[J].绿色环保建材，2017（12）：124-125.
[2]宾红军，杨国忠.铁路隧道施工塌方处理技术[J].云南水力发电，2017，33（06）：2-4.
[3]张莽.公路隧道施工塌方成因分析与控制措施[J].中国建材，2017（11）：102-104.
[4]李增增.公路隧道塌方成因及处理技术[J].城市建设理论研究（电子版），2017（23）：100.
论文作者:刁玉石
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/14
标签：围岩论文; 隧道论文; 区段论文; 结构论文; 地层论文; 初期论文; 是在论文; 《基层建设》2019年第8期论文;