摘要：隧道工程施工中发生塌方事故，不仅会影响到工程施工的顺利进行以及施工效益，而且会造成巨大的人员伤亡。本文对隧道工程施工中塌方事故的原因进行了分析，并结合工程实例，提出了相应的控制措施，为隧道工程施工提供参考。
关键词：隧道工程；塌方事故；控制措施
引言
随着我国社会经济的快速发展以及基础设施建设的不断进步，隧道工程的施工也日益增加。在隧道工程施工中，由于各种环境因素以及人为因素的影响，常常会引发隧道工程塌方事故的发生，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。因此，对隧道工程施工中塌方事故发生的原因进行分析，并探讨其控制措施具有十分重要的意义。
1 隧道工程施工特点
1.1 环境恶劣
隧道工程的施工环境大多较为复杂，在实际施工过程易受到艰难环境条件的影响，在施工过程中需要使用多种大规格的机械设备，进行布置安排有一定的困难，与此同时，隧道内部空气和光线不足加剧了施工难度，还要时刻预防隧道坍塌、地下水涌出和瓦斯气体的恶劣环境因素的影响，在一定程度会影响到隧道施工的进度和质量，严重的还能危及施工人员生命安全。所以，隧道施工过程要根据实际环境的考察结果，制定切实有效的施工技术安排。
1.2 工序复杂
隧道施工是综合性较强的地下作业施工，施工工序较为复杂，需要在狭窄的工作面进行大规模的进料和出渣运输。要保证施工进度就要进行全面科学的规划，在隧道施工前，对坑道加以支撑保证其能受地层压力，再进行有效组织和施工。在施工阶段要将隧道工程的施工工序循环起来，在不断循环中推进施工进度，与此同时，也在高标准和高要求下实现隧道施工的连续性，在短时间内完成高工作量，防止因时间的拖延造成施工隐患。
2 隧道工程中塌方事故产生的原因
2.1 设计施工原因
在工程设计阶段，由于设计方案的不合理以及施工工艺水平低等问题，会导致塌方事故的发生。设计单位如果对围岩勘探失误会导致施工企业在施工的过程中，对施工尺度的把握出现偏差，不了解施工地段详细的地质情况。施工企业如果没有清楚认识到设计围岩和实际围岩间的偏差，会因为围岩暴露在空气中的时间过长、支护衬砌等原因，造成塌方。
2.2 地质原因
隧道工程的地质条件十分复杂，导致施工难度加剧、施工安全性降低。同时，勘测施工地段地质情况受到较多因素影响，不可预见性较多，容易产生勘测不彻底等问题，使塌方的可能性增加。
2.3 人为原因
人为原因是指因施工企业忽视地质预报工作、地质勘测工作、私自变更设计等因素导致的塌方事故，施工企业为了获得更大的利润，缩减预定工期，在一定程度上存在着侥幸心理，对施工方法进行私自修改，未按照施工规范的要求进行施工，最终导致隧道工程质量较低。
在隧道工程施工安全风险事故中，塌方事故约占其中的50.0%，导致隧道工程引发塌方风险事故的因素有很多。基于新奥法相关原理，隧道工程塌方的主要原因包括以下方面：①隧道工程施工环境地质条件不良，围岩自稳水平不足，施工过程中没有采取支护方式便出现塌方；②施工过程中，没有对相关条件差地质体开展超前支护、注浆支护等预防处理，开挖爆破效果不足，使得围岩应力集中，引发滑塌情况；③隧道工程规划环节并未对隧道区域地质环节进行准确的分析、判断，未就施工现场实际地质情况展开实时分析，使得开挖进尺、支护参数设计内容等不规范，如图1所示。
3 案例分析
3.1 工程概况
某隧道工程左右洞隧道平均长度627.5m，属中隧道。设计采用小净距分离式双洞布置，进口段YK120+543—YK120+611，ZK120+546—ZK120+609为小净距段落，净距为9.8～12.5m，其余部分为正常分离式隧道。
3.2 地质说明
该隧道浅埋段为侵蚀剥蚀丘陵地貌。丘陵天然坡地一般为30°～40°，植被较发育，地表覆盖2～4m红色残坡积黏性土。浅埋段隧道围岩为坡积粉质黏土、碎块状强分化钙质粉砂岩，岩体破碎沟谷处有地表水汇集，地下水较丰富，且随季节性降水涨幅较大，开挖中地下水多呈淋雨状出水。自稳能力差，易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁长发生小坍塌，应加强支护，建议采用特殊施工工艺。
3.3 隧道塌方具体原因分析
1）隧道冲沟浅埋段岩质差，地表为坡积粉质黏土，地表以下为碎块状强风化钙质粉砂岩，围岩强度低、自稳性差，隧道开挖穿过不稳定的软弱地层时，由于围岩强度不够引起坍塌。
2）隧道开挖恰逢雨季，雨水由岩体破碎沟谷处下渗到开挖地方，冲走掌子面充填物，使得结构面中孔隙水压力的增大，同时也使围岩软化，影响围岩的强度，雨水在一定程度上也使岩体岩结构面的抗剪强度降低。雨水的存在加剧隧道的塌方。
3）隧道开挖经过冲沟浅埋段时，超前支护不足，不能满足围岩压力所需要求，造成塌方事故的发生。
3.4 对以后处理塌方的建议
对于隧道塌方事故，重点是要“防患于未然”，要对隧址地质勘察及其详尽性与准确性引起足够重视。只有做好了地质勘察工作，才能制定出安全合理的施工方案。同时，对于施工过程中出现的各种异常地质现象也应该加以重视，这些往往是塌方发生前的征兆。在施工过程中，超前支护必须要做好，因为保证了施工现场和人员的安全，就是保证了隧道施工的安全和进度。而在处理塌方过程中，也要将地表的治理、洞内处治以及地下水的处治结合起来，要做好充分的准备，有明确的施工工序和方法，并且能在治理实践中及时调整。
4 隧道工程施工质量控制措施
4.1 施工材料控制措施
1）原材料的购买在材料购买环节，需要施工单位能够以招标的方式开展材料购买活动，以此从中选择出质量好、信誉高、价格合理的厂家作为本工程的材料供应商。而当材料进场时，也需要现场人员能够做好材料的抽样检查，并要求其出具出场报告。经过出场报告检查、检查检验都合格之后，则可以批准材料进场使用，而如果经过检查存在问题，则拒绝材料进场，避免不合格材料进入施工场地。
2）材料的运输与管理由于公路隧道施工工程量大，施工周期长，往往会需要堆放一部分材料。而在对材料进行堆放时，应当保证不同品种、不同类型的材料能够分开堆放。以砂石为例，对于粒径大小不同的砂石来说，应当将其分别堆放，并在堆放之后通过隔离设施的架设对其进行隔离，避免出现不同颗粒砂石的混合情况。同时，如果施工环境的气候较为干燥，则可以根据实际情况建立起专门的水泥库，并在水泥到货之后对其标号、日期以及品种等进行细致的标明，避免因为错用而造成质量隐患。
4.2 通风防尘等控制措施
1）施工供风在高速公路隧道施工中，由于施工环境密闭，施工过程需要提供相应的供风设施，为解决此问题，可在隧道进口安装空气压缩机以供风，保证密闭施工环境中的风气循环，从而保障隧道施工用风。
2）施工供电在隧道工程施工用电方面按照《公路隧道施工技术规范》JTGF60—2009的有关要求进行架设电力线路以及安装各种电力设备等。按照我国电力要求，隧道工程的动力设备采用三相380V，而采用220V的电压进行照明。在电力附属设备方面将漏电保护开关安装到所有线路上来确保安全。
3）施工用水隧道工程中的施工用水可分为施工生活用水以及施工工程用水。施工生活用水应当保证水质达到饮用要求，为此可在水道出口右侧山脚挖水池进行收集水资源。施工工程用水应当保证水质达到施工要求，也就是要求通过水质检验来排除不适用于搅拌混凝土的水源，即避免pH值小于4或者水质硫酸盐、氯化物含量超标以及水中含有其他对水泥凝结硬化有害的杂质的水石，因此这部分水源可借助电泵抽取电站水渠中的水进行储存，并在使用时通过架设专用水道引入专门的集水池中作为施工工程用水。
4）施工防尘在隧道施工过程的开挖环节容易出现粉尘污染，为避免这一状况，施工需要采取湿式凿岩方案，也就是在隧道爆破后为了降低粉尘浓度应当立即大量洒水，通过这种方式降低隧道施工过程开挖环节的粉尘浓度，保证较为清洁的施工环境。
4.3 施工技术控制措施
1）施工测量具体施工之前，相关地形、环境与地质测量是非常关键的一个环节。对此，就需要施工单位在施工开始之前能够对施工区域周围的环境、气候以及地质情况等进行全面而细致的测量，并在测量结果的基础上制定出一套科学合理的施工方案。
2）挖掘方式开挖断面规整程度和断面尺寸及超欠挖控制是控制隧道开挖质量的两个方面。在隧道挖掘时，需要根据工程施工方案的设计情况对断面挖掘的尺寸进行确定，并在相关数据的计算基础上预留足够的支撑沉落量以及变形量指标。同时，还需要能够根据施工区域围岩所具有的类型来选择适合的挖掘工艺与方式。通常情况下，预裂爆破以及钻爆法是隧道挖掘过程中经常会应用到的一类方式，其中，预裂爆破法较为适合地质较软的情况，而钻爆法则更加适合地质较为坚硬的情况。
3）隧道支护对隧道实施挖掘之后，需要及时地开展支护工作，以此在限制围岩出现变形情况的同时最大程度降低承受荷载。目前，锚喷支护是我国隧道施工中广泛使用的一种支护方式，其具有操作简便、施工速度快以及支护效果好等优点。
4）防水控制在隧道施工中，防水工作是非常重要的一项内容，因为如果隧道出现渗水情况，对于隧道的稳定性以及使用寿命都会造成较大的负面影响。目前，引流堵漏是较为常见的一种隧道防水方式，非常适合应用于隧道裂缝滴水的情况。而对于隧道中渗水情况较为严重的部位来说，则可以通过注浆堵漏的方式进行。
4.4 隧道塌方控制措施
1）对地质情况进行准确勘测。隧道工程的安全性和质量水平受到地质条件的制约，在地质条件较为复杂的地段，塌方事故产生的可能性较高，在地质条件较好的地段，塌方事故发生的可能性较低。因此，对施工地段进行准确、科学的勘测，有助于从源头上减少塌方事故。在实际勘测过程中，应该避免一味减少勘测费用而造成的地质资料不全面的现象，避免盲目施工，使施工企业在施工前做好物资上、技术上和思想上的准备，对支护措施和开挖方法的选择进行充分考虑。根据地质勘测结果，对施工地点土石分布情况和质量进行分析，对隧道线型进行合理设计。
2）在施工过程中，应该通过有针对性的施工技术和地质预测避免发生塌方事故。如果在地质条件较差的地段施工，可以通过科学的支护方法和开挖方法，降低塌方事故的发生机率。开挖掌子面之后，围岩的自稳时间受到包括围岩条件在内的多种因素的影响，如果在爆破之后无法对围岩情况进行判断，应该立即采取支护措施，避免因围岩变形导致的塌方事故。隧道工程的不可预见性和复杂性较大，在设计阶段应该对施工地段进行勘测，但是因为预测的不可见因素较多，因此，应该在施工过程中及时进行预测，提醒施工人员预防塌方事故。
5 结语
综上所述，在隧道工程施工中，施工设计不合理、地质条件差、人为因素等都会导致塌方事故的发生，严重威胁到施工人员的生命安全。因此，在隧道工程施工中，施工管理人员要对施工材料的质量进行严格的把关，并做好施工技术的管理控制工作，加强对施工各个阶段的质量控制，从而确保隧道工程施工的顺利进行。
参考文献：
[1]隧道施工塌方风险及控制措施分析[J].蔡可.四川水泥.2016（04）
[2]浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制[J].李将来.四川建材.2016（03）
论文作者:邓真明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/7
标签：隧道论文; 围岩论文; 地质论文; 事故论文; 工程论文; 工程施工论文; 情况论文; 《基层建设》2017年第24期论文;