摘要：根据国内高速公路建设工程各类事故的统计结果，在所有公路建设工程事故中隧道坍塌为事故发生的主要类型，其事故发生频率属于所有公路建设工程事故中较为频繁的一种。对此，如何做好隧道施工的安全问题，成了摆在工程管理技术人员面前一道不得不认真思索的难题。为了能更好解决隧道安全问题，本文将借助青山隧道这一工程建设实例，从隧道施工的各个方面入手，逐项对隧道施工坍塌控制措施及预防与治理要求探讨，以供业内各位同行日后在进行类似工程的施工控制时能起到一定的参考作用。
关键词：隧道施工；安全防护；技术措施；注意事项
1.工程概况
广东省仁化（湘粤界）至博罗公路仁化至新丰段TJ4合同段青山隧道左线起讫桩号ZK243+357～ZK263+000，长2643m；右线起讫桩号YK243+352～YK245+987，长2635m，最大埋深约256m，其中Ⅲ级围岩365m，Ⅳ级围岩988m，Ⅴ级围岩655m。隧道进口端位于黄坑镇火星村内侧、出口端位于周田镇台滩村委会八村更生村。隧道设计为双向六车道，隧道左线采用+0.964％、-1.511％的人字坡，右线采用+0.998％、-1.600％的人字坡，进出口最小净间距均为22m。进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门，采用电光照明，射流风机通风。开挖断面为130.6～164.8㎡。
青山隧道位于粤湘褶皱带的接界处，地质构造复杂，据详勘钻孔验证结果，隧道有2条断裂构造或破碎带及1条软弱夹泥带通过。K244+270、K244+578推测为断裂构造或破碎带，推测带内岩石破碎，裂隙发育，隧道围岩稳定性差，已坍塌和漏水。
2.隧道坍塌控制措施
2.1施工准备
2.1.1施工场地布置经过统筹考虑，避开滑坡、大冲沟及可能受洪水影响地带，洞口的施工便道尽可能少挖山体。
2.1.2施工前务必做好监控量测，重视监控量测结果，依据监控量测数据指导施工。
2.2开挖作业
2.2.1进洞前完成洞口段排水系统。
2.2.2按设计要求进行边坡、仰坡放线，自上而下逐段逐级开挖，不得掏底开挖或上下重叠开挖，及时做好洞口的防护工程。
2.2.3进洞前，应加强洞口周围和掌子面临时边仰坡的锚喷网防护，确保安全进洞。在接长明洞的洞口，明洞与明洞回填应及时施作。
2.2.4隧道洞口区域所有危及洞口安全的危石、落石等必须彻底清除，同时设置好隔离栅等安全措施，以保证隧道的施工和营运安全。
2.2.5隧道洞口在施工前应首先施作截、排水沟以及洞口改沟，以确保排水畅通，以减少积水对洞口的冲蚀，保障洞口施工安全。
2.2.6严格按照设计要求，禁止超挖、欠挖。
2.2.7明洞衬砌施工前应首先完成仰拱及仰拱填充，明暗洞交接处的沉降缝要和仰拱沉降缝处于同一断面上。
2.2.8明暗洞交界处严格按设计要求铺设防水板。
2.2.9在仰坡够高或不稳定的情况下，必须尽快施作明暗洞及明暗洞两侧回填。
2.2.10选用合理的开挖方法。
2.2.11洞口浅埋段应及时施作仰拱，尽早封闭成环。
2.2.12隧道进洞或出洞开挖施工时初期支护必须跟紧。
有效使用逃生通道。
2.3清除危石
2.3.1应分段仔细检查并清除土块。
2.3.2钻孔作业前、废渣处理时及时处理后，仔细检查去除。
2.4超前支护
2.4.1洞口浅埋段、断层段、溶洞段，确保超前支护的数量和质量。
2.4.2超前锚杆宜采用强力挤入放法施工，避免采用预先打孔再强行插入而引起的围岩和锚杆不密切。
2.4.3超前支护小导管或锚杆尽量水平或以小的仰斜角（1°～2°）插入，防止开挖后土体形成楔形块掉落。
2.4.4在超前小导管施工前应预先水泥砂浆填充小导管提高其刚度，当土质松软时宜直接将充满砂浆的小导管强力挤入围岩土体中。
2.4.5超前支护宜按设计总数量不变的情况下加密易掉块的薄弱部位。
2.5初期支护
2.5.1保证系统锚杆的数量和施工质量。
2.5.2保证锁脚锚杆的和施工质量以及钢拱架的搭接施工及时封闭。
2.5.3保证各连接部位高强螺旋的施工质量。
2.5.4锚杆与垫板应保持垂直，并与喷射砼充分接触，螺母务必拧紧。
2.5.5钢架或格栅钢架及网喷联合支护构成隧道的施工支护体系，系统锚杆之作用以固定刚支护及加强钢架的锁脚为主，所以在施工时在保证总数量不变的情况下加强锁脚、边角，并结合刚支护的固定布设。
2.5.6开挖后迅速喷射混凝土。
2.6监控量测
2.6.1根据地质条件和施工情况选择监控量测。
2.6.2洞口、断层及溶洞施工段加强洞口沉降量的观测。
2.6.3隧道浅埋段缩短监控量测断面间距。
2.6.4采用多项手段监测，增加选测项目。
2.6.5根据监控量测、观察的结果，变形超过允许值时，应立即停工并采取有效的加固措施。
2.6.6量测数据应及时整理分析，并及时预报变位状况，以便修改设计，或制定加强措施，防止坍塌。
2.7超前地质预报
2.7.1建议严格执行TSP超前地质预报、掌子面编录预测法、掌子面超前地质钻孔、地质雷达等方法有机结合起来，对本项目可能存在的断层、破碎带、涌突水、岩溶溶洞等对隧道施工安全影响极大的不良地质现象进行准确的长短期预报。
2.8二次衬砌
2.8.1明洞衬砌施工前应首先完成仰拱及仰拱填充，明暗洞交接处的沉降缝要和仰拱沉降缝处于同一断面上。
2.8.2二衬在浇注过程中，振捣密实，拱部预留注浆孔及时补浆，养护要到位，保证二衬的施工质量、强度和厚度。
2.8.3复合式衬砌施工应认真执行新奥法原则，Ⅴ、Ⅳ级围岩的二次衬砌均要求应及时施作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当围岩变形过大，初期支护支护力不足时，应及时反馈，以便及时加强初期支护，或修改二次衬砌设计参数及提前施作模筑砼。在施作带仰拱的二次衬砌时，应先浇筑仰拱，再浇筑洞身墙拱二衬砼。
2.8.4防水板施工时应严格按照图纸要求，采用土工布，防水板分离式进行施工，土工布与防水板之间采用热熔衬垫进行连接。
2.8.5在二次衬砌浇筑完毕后，应对衬砌背后压注水泥（砂）浆，特别是对于洞口浅埋软弱围岩段、洞身断裂破碎带、岩溶段等，确保衬砌与围岩密贴。
2.8.6二次衬砌混凝土必须采用衬砌台车泵送混凝土灌注。
2.8.7二次衬砌应根据监控量测结果适时施作，尽早封闭成环。
2.9防坍塌安全教育培训
2.9.1坍塌事故的危险性。
2.9.2防止事故发生的对策及注意事项。
2.9.3坍塌来临时的预兆及发生险情时的应急措施。
2.10应急措施
2.10.1针对坍塌事故编制专项应急预案和设立专用应急物资。
2.10.2专项应急预案中应涵盖针对坍塌事故的有效技术措施。
3.隧道塌方预防及处治要求
隧道开挖必须及时采取措施，防止塌方（尤其是中夹岩处塌方）的发生，在发生塌方后，处治措施必须考虑相邻隧道的安全。
3.1边仰坡塌方预防措施如下：
洞口切坡时，两隧道之间中夹岩坡口处原地面土体应尽量保留，以支挡坡面。如不能保留，切坡后应尽快设置砌体挡护或锚喷临时支护。切坡后，边、仰坡应及时采取喷锚支护进行防护，截排水沟必须在隧道开挖前（或雨季来临前）完成。应建立地面沉降观测断面，及时了解坡面变形信息。暗洞掘进前先完成明洞或洞门工程。
3.2 Ⅲ类围岩段塌方预防措施如下：
严格控制每循环进尺，严格按震动安全标准控制每段最大装药量；及时通过拱顶沉降、周边收敛等监控量测工作，了解支护及围岩变形情况，发现变形过大时应及时加强支护和采取必要措施；设计有仰拱段应及早施作仰拱，控制围岩变形；先行洞应作好地质编录以指导后行洞支护参数和开挖方式的选取。
3.3IV、V类围岩段塌方预防措施如下：
爆破开挖后应及时完成开挖轮廓面的初喷工作；对围岩中的节理密集带、小断层带应根据现场地质条件进行加强支护；由Ⅱ、Ⅲ类围岩与IV、V类围岩交界处应特别注意加强软硬交界段的超前支护工作，同时应严格控制爆破装药量。对爆破震动进行控制时，必须考虑震动对围岩中局部节理密集带或软弱带的影响。先行洞应作好地质编录以指导后行洞支护参数和开挖方式的选取。
3.4边仰坡变形过大的处治措施如下：
分析引起边仰坡变形过大的原因，如由于隧道掘进引起应停止掘进，直至处治完毕。
根据现场观察和地面沉降数据，确定边、仰坡是否有进一步变形及失稳的可能性。加密、加长地面锚杆，或在隧道开挖影响范围内的坡面打设锚桩，加固土体，控制变形和沉降量。
提前施作洞门或明洞工程。施工临时的洞门端墙支挡工程。3.5Ⅲ类围岩段塌方处治措施如下：
由于超挖、围岩不稳定等原因，导致初期支护与围岩间存在的空洞，必须在初支完成后，采用注浆充填密实。涉及中夹岩的塌方无论大小，塌腔必须采用注浆回填密实。先行洞中发生封密掌子面的较大塌方，必须在管棚或超前小导管等超前支护下进行清碴，穿越塌体后，塌腔空间必须采用注浆回填密实。后行洞中发生涉及中夹岩的塌方，应首先确定先行洞在该处的支护是否遭到破坏，如遭到，则应首先加强先行洞支护，然后再处治后行洞塌方。
3.6IV、V类围岩段塌方处治措施如下：
由于塌方主要由节理不利组合、局部节理密集等原因形成，一般范围较小，应在清碴后对塌腔加强锚喷支护。先行洞涉及中夹岩的塌方，在处治时，应根据塌方对中夹岩的影响程度，确定是否应该对该处中夹岩进行加固，以防止后行洞开挖至该处时也发生塌方。
4.不良地质地段隧道施工安全技术措施
不良地质主要包括：软弱破碎富水围岩、岩溶地质、膨胀岩地质、岩爆地质、涌水。
4.1危险源。除了具有一般地质地段所具有的危险源以外，还存在坍塌、突泥、突水、岩爆、初期支护结构出现大的垮塌。
4.2控制原则。软弱破碎富水围岩、岩溶地段：必须根据设计提供的的地质资料，有针对性地开展超前地质预报工作，根地质预报获取的地质资料制定相应的施工方案，根据实际揭示的地质情况及时修改施工参数。
膨胀岩地段：支护与围岩应紧贴，严格控制围岩变形。采用严防水、少扰动、早封闭的措施。施工期间应有专人监测，当围岩变形加速时，立即撤走人员。
在岩爆地段：可在掌子面钻孔、喷水释放部分应力，减弱岩爆危害。施工应有专人观测，发觉岩壁面发生响声，立即示警撤走人员。施工中加强对围岩和支护体系的监控量测。当发现围岩和支护体系变形速率异常时，立即采取有效措施，情况严重时应将全部人员撤离危险区域。在不良地质地段施工，必须有应急预案，储备足够的抢险急救物资设备，如准备小导管、管棚长钢管、双浆液注浆机、管棚钻机、型钢拱架、泥浆泵、水泵等。
5. 结束语
如上所述，各参与方在制订隧道施工方案的编制时编制施工方案时一定要考虑到安全方案，因为安全技术措施往往是与施工工艺相辅相成的。好的施工工艺必定是安全的；同理，安全的施工工艺可以更大地提高工程质量，创造出较好的经济效益。对此，当我们在进行施工组织设计的制订时，应当根据各建设项目的自身特点制定相应的安全技术措施。因为每一项工程从开工到竣工的整个过程，都存在诸多不安全因素和不安全隐患，如果预见不到，安全管理措施不善，将不同程度影响到施工进度和效益，乃至造成人身安全事故。为了解决好隧道施工的安全问题，我们必须通过预先分析，从而才能更好地进行控制，最终消除工程施工过程中的不安全隐患，消除危害，保证隧道施工的顺利进行
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论文作者:范剑辉
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/17
标签：围岩论文; 隧道论文; 地质论文; 洞口论文; 措施论文; 超前论文; 量测论文; 《防护工程》2017年第15期论文;