施工技术论文范文膨胀土隧道塌方成因分析

　　摘要：隧道对缓解国内交通压力有着重要的作用，随着隧道建设规模的越来越大，隧道施工过程中安全性问题也更加突出。为了能让隧道工程建设能够顺利实施，对隧道施工中常见的问题及时处理是非常有必要的。由于膨胀土质的一些特性，在隧道施工过程中，会对其稳定性和安全性产生影响，造成工程成本的增加等，因此，正确的施工过程对围岩稳定、支护结构安全、保证施工顺利进行以及缩短工期和节约投资等都有着极其重要的意义。

　　关键词：膨胀土,塌方,原因分析,处理技术

　　引言

　　隧道属于地下工程，由于地质自然原因和人为因素的影响，使膨胀土隧道自身稳定性差。地质状况复杂多变，施工控制难度较大。而在隧道施工的整个过程中，支护质量达不到要求，一旦发生灾害性事故，轻则延误工期、增加投资，重则人员伤亡；同时，处置不当会给后期的运营维护、养护工作造成极大的困难。

　　一、膨胀土围岩的特征

　　在膨胀土地层中，隧道开挖后不久，常常可以见到围岩因开挖而变形，或因浸水而膨胀，或因风化而开裂等现象，这说明膨胀土围岩性质是极其复杂的，它与一般土质的围岩性质有着根本的区别，主要有以下三个特征：

　　（一）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特征，使土体中储存有较高的初始应力，使膨胀土的隧道具有普遍开裂、坍塌等变形现象，当隧道开挖后，引起围岩应力释放、强度降低，产生卸荷膨胀，膨胀土围岩变形具有整治较困难的特点。

　　（二）膨胀土中有各种形态的裂隙，隧道开挖后，由于开挖面上土体原始应力释放产生胀裂，会使土体结构遭到破坏，强度衰减。膨胀土裂缝具有非常复杂的发生发展过程,受土质学、土力学、土结构、试验条件和方法等许多因素的影响。一般以竖向裂缝为主，尤其在地面以下2m之内最为常见，往下斜交剪切裂隙发育，并将土体切割成菱形小块，裂隙间距小而密集；由于膨胀土体在天然原始状态下具有高强度特性，同时因风干脱水使原生隐裂隙张弛，使围岩强度急剧衰减，围岩压力增大，因此隧道施工开挖过程中，常有初期围岩变形大、发张速度快等现象。

　　（三）膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，无论膨胀压力还是缩水压力，都会破坏围岩的稳定性，产生胀缩效应，使其土体产生局部破坏，强度衰减或丧失，在土体丧失支撑或支撑力不够的状态下，造成围岩应力变化，然后逐渐牵引周围土体连续破坏，特别是膨胀压力将使得围岩压力显著增加。

　　二、塌方原因分析

　　（一）地质因素是造成塌方的重要原因。隧道围岩受构造影响严重，岩层容易风化破碎，尤其是进出口段施工的隐患，如果隧洞轴线选在了不良地质区域，如饱和粘土、流沙、堆积层；断裂、褶皱带……当隧洞穿越不稳定地层时，很容易发生塌方，从而影响了隧道设计和施工进度。

　　（二）施工方法不当也是塌方的重要原因之一，由于地质条件发生变化，确没有及时改变施工方法，如对稳定性的围岩，开挖后没有及时支护衬砌，地层暴露过久，山岩压力增长，引起塌方。施工过程中工艺操作不符合施工技术规范，施工管理不到位，质量意识、安全意识不强，常发生的施工质量问题有锚杆长度不足，围岩变形具有连续变形和突然变形的特征，开挖爆破时，采用强爆破或装药过多，因强烈震动引发塌方。或支撑结构不合理，支撑构件强度低，在开挖、衬砌过程中必须拆除，引起塌方。

　　（三）地质勘查资料与工程实际不符，没有做好预防处理措施，一旦遇到软弱、破碎带地层，就会出现塌方。对不良地质地段的隧洞衬砌厚度不够，不能满足承载力要求，不能承受可能出现的山岩压力，完工后结构遭到破坏，进而引起塌方。

　　（四）设计时，大多数隧道采用“新奥法”进行设计，而新奥法对监控检测、信息处理要求比较严格，在一些软弱、破碎、偏压等地层中施工时，塌方就很难避免。有些施工单位为了节省工程投资，往往忽视设计文件中的要求，过分追求较短的洞线，以便获得良好的经济效益，往往将洞轴线选在垭口最底处，趁沟进洞和出洞，且晚进洞、早出洞，加大了洞口处的开挖深度和洞脸仰坡的高度，却对地质和施工的不利因素不予全方位的考虑，在隧洞洞口和洞身施工中都可能发生塌方。

　　三、膨胀岩塌方处理方案

　　（一）膨胀土塌方处理方法

　　塌方一般是按照先加固、防扩展、后处理的原则，要求处理塌方尽量赶早，浅埋隧道一般塌方冒顶后就基本稳定。近年来，经常有膨胀岩隧道塌方的实例报道，而排除膨胀岩形成的塌方常常是一种艰难的任务。膨胀岩塌方主要是由于膨胀压力，使摩擦和剪切强度损失，从而造成岩石材料荷载，所以要选择合适的开挖方式。

　　当在膨胀带发生递增性很大的塌方时，会在未预计的区间发生各种不同尺寸的单个岩块坍落。因为不了解塌方是怎样发展成的，所以当塌方空洞被坍落岩土覆盖时，总是试图用灌浆和锚杆来稳定这类松散岩土，结果很难获得成功。用前部支撑法则要求坍落岩体中大块岩石含量低并有合理的摩擦角，否则，这些方法都不会奏效。

　　排除膨胀岩形成塌方最好的办法可能是先喷混凝土作岩石支护以增加膨胀岩的自稳时间，对塌体进行大管棚施工，然后在已施工完毕大管棚上方进行混凝土造壳，接着作混凝土衬砌，初期支护后每隔10m布置一检测断面，变形量测在每次开挖结束后进行。如果该地区的地层材料固结性很低，在旁通隧道掘进进入该地区前，为了减小孔隙压力，必须在顶板上方高处钻一些长的排水孔。在膨胀土围岩隧道开挖完成之后，围岩变形一般在3-4周内发生，隧道的仰拱和二衬应及早进行封闭。

　　（二）施工注意事项

　　1.做好超前地质预报、围岩量测及沉降观测工作，通过地址预报进行地质综合判断，提出施工建议及选择合适的施工方案。

　　2．施工中，严格控制钻机下沉量及左右偏移量。掌握好开钻和钻进的压力和速度，防止断杆。

　　3.应严格按设计支护参数及施工规范要求施作边、仰坡支护，加强边、仰坡支护施工自检和监理质量监控，仰坡支护应作为制定洞口绿化方案的前提条件。

　　4．加强开挖时的超前支护，在施工中严格控制超前导管本身长度及两层导管搭接的长度，注意导管注浆的饱满，采用注浆量与注浆压力双控的方法进行控制，以保证对开挖体的预先加固，保证开挖的安全。

　　结语

　　综上，塌方是隧道施工过程中经常出现的严重灾害。为预防塌方，人们在施工实践中总结了很多有效的方法和相应的措施，但由于各种原因，塌方在隧道施工过程中还是经常出现。因此，在施工组织和安全措施方面要倍加注意，对已经塌方的隧道要处理好，以免留下隐患，影响隧道的安全运营。

　　参考文献

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