山西大同大学学报入选论文范文

　　本文选自期刊《山西大同大学学报》，论述了公路隧道洞内的坍方处理，以供大家参考和下载。公路工程论文投稿期刊推荐《中外公路》(原《国外公路》)创刊于1980年，双月刊，由交通部主管，长沙理工大学(原长沙交通学院)主办。它是介绍国外公路信息的中央级技术类科技期刊[1]。
　　【摘要】由于我国山区面积广大，且地质条件非常复杂，加上施工管理不当，在开挖隧道的工程中常有坍方的事故发生。正确的认识进而做好防护措施不仅能保障施工人员的安全，而且能节约成本，提高工作效率。该文阐述了洞内坍方的分类及原因，进而提出了常用的处理方法。

　　【关键词】坍方,原因,征兆,防治措施

　　0.前言

　　随着国家经济的发展，我国的公路事业得到了前所未有的高速发展。尤其是西部大开发战略的实施，为了在山区缩短道路里程，隧道大规模的建设成了必然的趋势。我国已经在隧道建设上取得了瞩目的成就。但由于山区地质复杂，开挖过程中塌方时有发生，给国家带来很大的经济损失，也威胁着施工人员的安全。因此，在开挖过程中如何防塌，治塌成了隧道发展中的一个重要研究的课题。

　　1.隧道洞内坍方的分类

　　隧道洞内塌方按是否引起地表塌陷分为冒顶塌方和坍腔塌方。冒顶塌方即塌方坍到了地表，引起了地表下陷。坍腔塌方：未对地表产生塌陷的影响。

　　2.隧道塌方的原因

　　塌方的原因分为主观原因和客观原因两种。主观原因包括设计因素和施工因素；客观因素包括自然气候和地质因素。

　　(1)设计因素：设计是施工的先导，对施工人员的安全性起着决定性的作用。a.勘测设计阶段对隧道要经过的地段地质掌握不全，把隧道设在了地质不好的位置。b.设计的支护参数略小，确保不了自开挖到二次衬砌完成这段时间内围岩的稳定性。c.在特殊不良地质如溶洞，断层及破碎带处的处理措施不合适。

　　(2)施工因素：a.在某段特殊的地质条件下，需要采取超前支护二没有采取，或者尽管采取了但其质量和数量并未达到要求，即所谓的偷工减料。b.爆破的方法有问题，以致对围岩的扰动太大。c.开挖的方法不恰当，如该采用短台阶法而采用了长台阶法。d.初期支护没按着设计中进行，例如喷射的混凝土的厚度不够，锚杆的直径，长度不够。e.二次衬砌没及时跟上，使围岩无法承受应力重分布所带来的直接作用而塌方。f.在软弱围岩中，没有做仰拱，无法封闭围岩，阻止围岩过大的变形，提高整体承载力。

　　(3)自然气候因素：大量的雨水沿着山体破碎的岩缝，节理渗入到围岩中，会使裂隙水发育，部分围岩内压力增大甚至围岩失稳，破坏了围岩的自承结构。另外，大量的雨水进入山体后，水压最终要由衬砌来承受，以致隧道的初期支护承载力达到极限而倒塌。

　　(4)地质因素：当隧道通过石质，土质等各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结，开挖后引起坍塌。当软弱结构面的发育或者泥质充填物太多，都会引起较大的坍塌。隧道穿过断层以及其破碎带，错动的地段，一经开挖，潜在应力立刻释放，围岩失去稳定，小则引起围岩掉块，大则引起塌方。地下水的软化，浸泡，冲蚀，溶解等物理化学作用加速岩体的失稳和坍落。

　　3.隧道坍方的征兆

　　(1)隧道壁面挤压变形。

　　(2)量测信息所反应的围岩变形速度或数据值超过允许值。

　　(3)喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂。

　　(4)在坑顶或坑壁发现不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙不断变大、张开。

　　(5)岩层的原理、节理缝或裂隙变大、张开。

　　(6)支撑梁、柱变形或折断，楔子压扁劈，填塞木弯曲折断，扒钉受力变形，木支撑发出“劈啪”破裂声。

　　4.预防措施

　　(1)先排水：在施工前和施工中采取相应的防排水措施，尽量将开挖范围之外的水截住，不让水流进洞中。

　　(2)短开挖：在围岩地质较差的地段，控制每循环开挖进尺，每次立一个工字钢拱架且拱架必须紧贴掌子面，使拱顶与拱架之间没有空隙。

　　(3)强支护：针对围岩和低压情况加强初期支护确保支护结构有足够的强度，采取增加拱架的本身刚性强度，减小拱架间距及喷射混凝土的厚度，有时也可以采取模板浇筑混凝土尽早封闭。

　　(4)快衬砌：必要时二次衬砌工作紧跟开挖工作面进行，力求衬砌尽快成环，和初期支护共同受力。

　　(5)勤检查：安排专人对支护及围岩等进行检查和测量变形，发现围岩有变形或者异状，立即采取有效措施进行处理。

　　5.处理方式

　　5.1冒顶塌方

　　第一步要进行地表陷穴处理。(1)进行地表和陷穴的排水，(2)在陷穴边坡打注浆钢花管挂网喷混凝土加固，以防止坍方的继续延伸扩展。(3)根据实际情况，决定是否采用对坍方漏斗松散体进行深孔注浆固结。(4)坍口四周做截水天沟和排水沟。

　　第二步：洞内施工。(1)采用双侧壁导坑法进行开挖坍体，并以小管棚辅助进行开挖。(2)初期支护采用足够强度的钢拱挂网喷混凝土，并适当的增加周壁注浆小导管配合前进。(3)二次衬砌采用足够强度的如（C30）混凝土，主要受力筋应为双层直径至少为25mm的带肋钢筋。

　　第三步：对地表坍口进行回填，回填采用不透水黏土为最佳，回填的高度应高出原来地面半米到一米。如果地表坍口附近很难找到不透水黏土，可以换为坍腔四周刷坡，做成簸箕状。簸箕地面应保证有一定的坡度，约4%-6%,以方便排水。

　　5.2坍腔式坍方处理方式

　　5.2.1大型塌方

　　一般不进行清渣处理，因为坍塌体体积太大，所耗费的时间太长，且要耗费大量的物力财力。采用注浆管栅法来做整体加固处理比较合适。

　　(1)要设置止浆墙：可采用厚1.0米的素混凝土或者2.0米厚的浆砌片石。(2)预埋孔口管，进而进行注浆。(3)施做管棚后，进行开挖支护。

　　5.2.2中小型的坍方则要进行坍体清理

　　土质类坍方一般都是大型坍方，很少有中小型塌方，下面详细叙述如何处理岩石类坍方。

　　从坍腔口可观察到坍壁稳定的情况下，根据坍腔的高跨比的大小来采取相应的处理方法：

　　当坍腔的高跨比小于0.70时，用“外内防”的方法进行处理。利用围岩暂时处在基本稳定的状态，边清理坍体边处理，趁机沿坍塌面采用喷锚支护技术加固为坍塌的底层，即外层支护。然后沿着二次衬砌外轮廓线，用钢筋混凝土做个支护的壳体，即内层初期支护。与此同时，用钢架将内外层初期支护连成一个整体，待二次衬砌完成后，沿着内层初期支护的外轮廓线依次设置防水层，混凝土护拱，一米以上的土层缓冲层，即防护层。

　　当坍腔的高跨比大于等于0.70时，采用“外防”的方法处理。即在坍方发生后，利用围岩的自稳能力，趁机沿着坍塌面进行外层支护，不必设内层初期支护，等到二次衬砌完成后，同样要设置防水层，混凝土护拱和一米以上的土层缓冲层。

　　6.结语

　　隧道的塌方带来的损失是惨重的，因此在整个工程中从设计到施工都要严格按照规范来做，只有每一步都做到位，国家的经济才能更高效，更经济的发展。

　　【参考文献】

　　［１］冯卫星.隧道坍方处理方案例分析.西安交通大学出版社,2002,1.

　　［２］张倬元.工程地质分析原理.地质出版社,2009,6.

　　［３］陆林强.冒顶隧道的施工技术.隧道建设,2000,4.