摘要：隧道坍塌是当遭遇破碎或软弱围岩而出现的危险事件，具体表现为大规模的土方塌落。隧道塌方是隧道工程中备受关注的地质灾害之一，通常其会带来严重的经济损失，甚至危害工人的人身安全，后果不堪设想。本文以实际工程案例为背景，对隧道塌方处理及洞身开挖施工的具体应用进行了探索，以供借鉴。
关键词：公路隧道；塌方；洞身开挖
1影响公路隧道塌方的因素
1.1水文地质条件因素
结合以往的施工经验，出现坍塌冒顶等情况一般是因为地表水大量渗入到隧道围岩中，使得围岩含水量不断增加。通常情况下，围岩含水量的不断增加，不仅可以让围岩土体间的粘结力不断减小，还会进一步降低岩土的强度值，对施工工作的开展以及质量提升非常不利。
1.2施工工艺以及操作因素
通常情况下，导致隧道坍塌事故的因素除了地质条件之外，其施工工艺以及操作也存在很多弊端。一方面，在具体的施工开展期间，在掩埋及围岩破碎的情况下，要求短进尺，弱爆破。但是，在实际开展期间，一些施工人员为了能够进一步对施工效率进行提高，经常采用大进尺，强爆破的手段。虽然，在合适条件下会形成自然平衡孔，但是围岩破碎，其平衡状态就会非常薄弱，而大进尺，强爆破，其震动幅度较大，从而进一步加剧了坍塌事故的出现。另一方面，在施工工作进行期间，当浅埋段隧道掘进后，其初期支护不能及时跟进，使得已经具有一定稳定性的围岩，在自然因素以及施工活动的影响下出现了松动的情况，从而导致隧道现有防护结构无法对围岩压力形进行缓解，最终引发坍塌事故。
2工程概述
花都I号隧道左线起讫里程桩号ZK0+860～ZK3+237.282，长2377.282m；隧道右线起讫里程桩号YK0+890～YK3+235，长2345m。ZK1+825～ZK1+835段设计围岩为Ⅳ级，围岩为中风化，较硬岩，但受构造破碎带的影响，岩体较破碎，呈镶嵌破裂结构，暴露时间长会出现局部小坍塌，侧壁较稳定，地下水以基岩裂隙水为主。目前掌子面前方出现一条断层，围岩软弱，有土石夹层，极破碎，拱顶及右侧拱腰裂隙水发育，对断层面形成冲刷，围岩极不稳定，一直滑塌。为保证施工人员安全，确定处理方案后进行实施。
3隧道塌方洞身开挖施工要点
3.1塌方体处理
为了稳定围岩，防止掌子面塌方范围继续扩大，便于塌方处理，采取从洞外拉洞渣使用反铲对掌子面进行回填反压,缺口部位反铲无法回填部位采用编织袋装砂，人工堆码方式进行封闭。
反压回填后，因回填部位为松散渣体，处于临时稳定状态，需对反压回填部位进行加固，加固方法为：先将8钢筋网片设置在塌方体的外表面,然后采用C25混凝土进行喷射施工，混凝土施工厚度为15cm，从而起到封闭的作用，要对特殊位置进行封闭强化，例如初支和塌体接触面处位置、塌腔口周边位置，喷射混凝土厚度为20cm。当混凝土达到终凝状态，垂直渣体面施做小导管，小导管间距2米，梅花型布置，单根小导管长3米，小导管管身开花孔，注浆顺序应自下而上。
当围岩稳固后，对塌方体进行清理，进行实时监控，将洞内、地表沉降等数据及时采集并上报，当出现异常时及时制定处理方案，避免发生二次坍塌。
3.2洞身开挖
3.2.1开挖方法
塌方变更段未开挖段ZK1+835～ZK1+840段，变更V级围岩，采用三台阶七步预留核心土法施工，先用挖掘机挖出松土，局部填土岩石破碎锤配合挖机掘进。单次掘进进尺控制在0.7m/循环，每天一循环，每天进尺暂定0.7m，人工配合机械出渣。
三台阶七步法施工以弧形导坑预留核心土体法为基本模式，包括上、中、下三个台阶，共含有开挖面七个，具体开挖支护施工运用纵向沿隧道错开，平行推进的方式。
三台阶七步法施工工艺流程如图所示：
3.2.2施工要求
a.三台阶七步法将开挖面分为上、中、下三个部分逐级掘进施工，核心土面积不小于整个断面面积的50%，上部宜超前中部3~5m中部超前下部3~5m。
b.当上台阶支护结束、喷射混凝土强度状态满足设计要求的70%后，实施核心土与下台阶开挖。在上台阶底部增加槽钢托梁，钢架与槽钢结合在一起，避免上台阶初期支护出现变形、沉降等问题。钢架底部应按设计要求设置锁脚锚杆，并与纵向槽钢焊接，锚杆（管）布设俯角宜为30°~45°。
c.结束每一个台阶开挖，要尽快对围岩进行封闭，具体措施为喷射4cm厚混凝土，设置型钢钢支架及锁脚锚杆，再次分层喷射混凝土，直到达到设计要求。有必要的情况下每一台阶采用临时仰拱支护措施，构建一个开挖循环。
d.土质隧道施工中，需要基于核心土设置拱顶和拱腰支撑系统，具体措施为采用三根临时钢架竖撑，结合围岩测量数据对核心土开挖采取一定的滞后措施。
3.2.3施工质量控制
洞身开挖施工利用人工方式并结合机械施工，针对软弱破碎围岩，要落实“短进尺、弱爆破、强支护、严封闭、勤量测”的措施，开展有效施工，从而保证施工效率和质量。在施工质量控制中，严格遵循设计要求和监理标准，确保隧道施工的坡度、结构尺寸等都符合设计规范，保证不超挖欠挖。
4公路隧道塌方洞身施工的预防措施
（1）在出渣完成后，进行通风，然后用挖掘机械对岩面做第一次安全排查，对松动围岩进行敲邦问顶，清除掉不稳定的岩石（严禁用挖机在掌子面下扣、敲欠挖围岩），支护人员应该选用从事过开挖、支护作业、经过正规培训的有经验的工人进行排险工作，排险时应站在前一般初期支护下，向前排险；从排险～支护过程中，安排专人观察围岩变化情况，是否倾听围岩有掉、裂声音，及时按特定信号通知人员、设备撤离。
（2）全面检测前一循环的支护状态，当出现变形、扭曲等隐患，务必找准原因并制定加固处理方案，必要的情况下还要快速组织人员撤离，避免坍塌发生而造成伤害。
（3）工字钢架设之前，为了保证基础平稳，利用垫板等垫平钢拱架基础面，架设施工时为了牢固相邻钢拱架要运用纵向连接杆进行连接，采用拱脚锚杆进行牢固，避免发生钢拱架扭转、倾斜等现象。在紧固钢拱架顶部连接螺栓、楔紧钢拱架时，作业人员应正确的姿势站立在平衡、牢固的台车上，应克服麻痹思想，防止发生工人坠落事故。
（4）拱架架设完毕后，先用Ф22连接筋按间距1m连接并焊接在工字钢上，然后打锁角锚杆，在打锚杆过程中应避开岩体有裂缝及易掉渣处。
（5）掌子面开挖出渣排险后，尽快初喷混凝土，相应的喷射厚度需要符合设计标准。为了提高施工安全，需要对钢拱架和钢筋网片安装、超前小导管、喷射混凝土过程中的围岩状态进行实时观测，存在异常情况时要及时组织人员撤离。
（6）针对隧道塌方洞身施工中的风险事件，施工方需要强化风险评估工作，精准识别开挖风险种类，从源头杜绝不安全隐患的出现。综合分析隧道风险数据信息，并利用先进的技术手段，完善施工管理水平，潜移默化地提升操作人员的安全施工意识。除此之外，为了提高项目部作业人员应急反应能力、隧道施工防坍塌应急管理水平，隧道施工项目部可在隧道施工现场组建现场指挥、安全警戒、抢险救援、后勤保障、保卫救护等分工小组，开展隧道施工防坍塌应急演练，为确保施工安全稳步推进创造有利条件。
结语
综上所述，隧道施工中的塌方危害尤为严重，施工方在实际施工中务必结合实际情况，全面剖析塌方问题的成因，有针对性地制定塌方处理方案，实施安全有效的洞身开挖施工，从而保证施工的安全性。同时，还需加强对危险因素以及结构动态情况的掌握，为隧道施工顺利完成打下良好基础。
参考文献
[1]汪君君.隧道浅埋段施工预防坍塌及其综合处理技术[J].四川建材,2019,45(10):119-120.
[2]胡海波,陶胜利.云霄庵隧道塌方处理施工技术[J].交通世界,2019(26):133-134+136.
论文作者:丁桂生
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：围岩论文; 隧道论文; 进尺论文; 台阶论文; 混凝土论文; 导管论文; 人员论文; 《基层建设》2019年第26期论文;