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摘要：隧道塌方是施工中较常发生的安全事故之一。所谓隧道塌方是指施工过程中由于应力作用洞顶与两侧的部分岩石和泥沙土大量塌落的现象。造成塌落主要是因为在开挖时，隧道周围的松软岩体由于土体压力的作用而产生了裂缝破坏，还有可能是因为围岩内部早已经有节理和层理松弛剥落的现象。基于此，本文主要对公路工程隧道施工塌方治理技术应用进行了有效的探讨。
关键词：公路工程；隧道施工；塌方治理；技术应用
引言
公路隧道塌方是极为频发的问题，进行处治时难度较大。处治隧道塌方施工过程中存在诸多不可预见的风险，若无合适的处治方法，将会引发更为严重的事故。因此，加强隧道施工塌方技术研究具有重要意义。
1塌方机理
根据围岩地质情况，塌方后是否存在明显的塌方空腔，以及地表是否存在下陷等，将隧道塌方分为两种类型:空腔型塌方和贯穿型塌方。两种类型塌方的形成机理、发生部位、破坏规模、处治措施等都有着根本性的区别。空腔型塌方大多发生在洞身内埋深较深围岩自稳能力较好的Ⅴ级、Ⅳ级甚至是Ⅲ级围岩段。主要形成原因是围岩局部节理发育、掉块严重，开挖进尺偏大，核心土偏小，支护偏弱或不及时等。贯穿型塌方大多发生在隧道洞口段，常见的是埋深较浅围岩节理发育、破碎松散的Ⅴ级石质，或者是在降雨集中时期，受地下水影响，胶结性降低的土质围岩段，开挖后原有应力平衡被打破，围岩在应力重组过程中不能达到平衡而发生的规模较大的坍塌。
2公路工程隧道施工塌方原因分析
2.1不良地质条件
隧道施工的地质条件一般都较为复杂，且呈现出多样化的特点，这也是导致隧道出现塌方的主要原因。当前我国的交通事业发展较快，公路建设的规模在逐渐地扩大，很多隧道工程都建设在复杂的地质条件下，必然要穿过一些特殊的地质区域，比如薄层岩体、断裂带等。当隧道工程穿过这些特殊地质区域的时候，开挖施工阶段则会导致其内部的应力逐步释放，再加上围岩比较松散，极易造成岩石的散落，进而导致塌方的情况。
2.2人为因素
施工方法与地质条件不相适应；地质条件发生变化，没有及时改变施工方法；工序间距安排不当；施工支护不及时，支撑架立不合要求，或抽换不当“先拆后支”；地层暴露过久，引起围岩松动、风化、导致塌方。围岩变化破碎时，进尺偏大，爆破用药量过多，因震动引起坍塌。
2.3勘测因素
⑴在勘测设计阶段外业地质调查不细，勘探点布置不足。塌方发生后在对地表进行踏勘时，发现塌方段地表相应位置为一冲沟，基岩裸露表层为砂砾状。据分析，该冲沟即为导致塌方的隐伏断层，降雨使地表水汇集于冲沟，并通过破碎带下渗导入隧道，给塌方创造了外在条件。虽然地表断层迹象不明显，但按照山区“逢沟必断”的一般规律，应考虑隐伏构造的存在，增加勘探点及进行物探断面探查，对未查明的构造应在地质断面图中进行标识，并提高相应区段围岩分级。
3公路工程隧道施工塌方治理技术应用
3.1管棚及小导管注浆技术
采用管棚注浆法进行加固处理，此时应该将钢管材料安装在隧道开挖的周边区域，并保持一定的间隔距离，然后应用钢管作为注浆管与超前管棚的结构，加固拱顶，同时进行注浆围岩，使其形成稳定的结构。通过管棚支护，可以使得该处围岩具备较强的承载性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于管棚所使用的材料通常都是厚壁钢管，沿着轮廓线来进行分部设置，此时可以更好的减少支护结构的承载性能。小导管注浆施工过程中，并不需要开挖工作，施工速度较快，可以使用多台钻机同时进行，施工效率非常高。这种方法具备较强的柔性，可以及时将地质条件不足的情况进行补强处理，使之成为整体结构形式。
3.2塌方支护
为了减小围岩的变形量，保证围岩的稳定，初期支护设计所采用的支护措施时远远不够的，必须采取加强支护等有效的补强措施。采取的加强支护方法必须要结合围岩变形破坏特征和初期支护变形信息反馈，从而建立塌方段支护的基本原则。这一原则的基本思路是：在隧道开挖后，软弱破碎围岩处于极不稳定状态，必须及时进行支护，但是单独使用锚杆的支护很难保证围岩能够达到稳定，单纯增大锚杆长度也不是提高围岩力学特征的有效方法。因此，对软弱破碎围岩的支护应该在提高软弱破碎围岩的整体性的原则下，采用超前支护措施，这样可以提前抑制掌子面前方围岩由于开挖效应造成的松动，先一步阻止掌子面前方的围岩下沉和塌方。
3.3塌方治理
（1）空腔型塌方多发生在埋深较深围岩段。该类围岩掌子面的挤出位移、掌子面后方下沉位移均不明显，主要控制的是掌子面拱顶下沉，所以配合必要的超前支护和初支结构即可，一般不需施加其他临时辅助措施。（2）贯穿型塌方多发生在洞口浅埋、软弱围岩段。尤其在雨季或地下水发育时，围岩承载力不足并进一步松弛，导致拱顶压力较大、初期支护脚部下沉明显，使松弛区域会进一步扩大，引起拱顶附近的作用荷载的进一步增加以及周边围岩出现更大变形。这类地形地质及水文条件下，隧道稳定的最核心点在于保证初支拱脚的稳定性。施工时发现变形加大现象应停止开挖、加密拱架，必要时加设竖撑和横撑，拱脚加设槽钢或混凝土垫块垫脚，锁脚加设小导管锁脚，必须设置仰拱钢拱架以改善支护结构受力条件，择机尽早施工二衬衬砌。
3.4塌方预防
应高度重视隧道开挖中地下水的影响。硬岩中地下水的影响较小，而变质的软岩中，地下水影响较大，恶化了围岩岩体稳定性条件，导致开挖围岩的变形加速，极易引起大塌方。所以，隧道开挖时一旦有地下水出露，应及时完成初期支护，当变形超过正常状态时，需采取加强初期支护措施，控制围岩变形在正常范围内，防止坍塌的发生。⑵加强超前探孔和超前地质预报。综合分析各种数据预测围岩类别，及时调整围岩初期支护设计参数。⑶根据围岩类别及时调整开挖方法。当岩石强度软硬不均节理裂隙发育，特别可能存在隐伏构造带时，应采取三台阶或上台阶半断面等方法，可能会避免塌方或降低坍塌规模。⑷在松散、软弱、破碎围岩段，尽量避免爆破开挖，确需局部爆破时，必须严格控制炮眼深度、间距、装药量，“短进尺弱爆破”，将扰动降低到最低程度。⑸加强施工过程中质量的控制。锚、网、喷、注浆各环节质量可靠到位。⑹加强、重视监控量测，及时调整支护参数，尽量减少施工二次扰动，做好必要的安全防护措施，保证施工安全。⑺合理安排部署，缩短各工序时间，选择合理的循环进度，尽快完成二次衬砌，缩短掌子面与二衬的间距。
结束语
通过分析总结，隧道塌方不是不可避免的，预防隧道塌方的方法很多，只要全面了解隧道区的基本地质情况，充分认识围岩特性、各种不良地质情况、不利因素间的联系及其可能诱发的地质灾害，就能在设计和施工阶段对可能出现的塌方有充分的准备和相应的预防措施，并采用合理的方法把不利围岩段容易引发塌方的各种因素的影响减少到最低限度，就能很好预防塌方的发生。
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论文作者:文清旭
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第17期
论文发表时间:2019/6/19
标签：围岩论文; 隧道论文; 地质论文; 地下水论文; 节理论文; 方法论文; 空腔论文; 《建筑模拟》2019年第17期论文;