浅析隧道塌方及预防措施-发表论文

摘要：　近年来隧道工程大量增多，相应而来的是屡见不鲜的隧道塌方事故。如何预防隧道塌方，成为一个亟待解决的难题。本文从塌方产生的原因入手，对塌方的处理措施及预防方法进行了探索和研究。
关键词：隧道塌方预防措施塌方原因
　一、隧道塌方产生的原因
隧道发生塌方是多种原因引起的，不良的地质条件，不合理的地形因素，不科学的设计方案，以及不负责任的施工人员都是造成隧道塌方的因素。下面我就隧道塌方的主要原因进行简要分析。
　　（一）客观地质条件
　　隧道工程是典型的地质工程,地质条件直接影响隧道塌方发生的概率。从地质情况看主要有以下几种情况:
　　1. 地下工程通过褶皱构造、断层、节理裂隙发育地带；
　　2. 围岩本身不稳定或已割成碎块,造成强度低、结构松散，节理面有泥质物及岩屑充填，并且支护的不及时而暴露时间过长，导致围岩风化严重；
　　3. 开挖面通过断层，突然遇到较高水压富水洞段，地下水向洞室内漏出，淘空了断层构造带中破碎岩体和充填物；
　　4. 岩层产状不利或因岩爆等诸多地质原因。
（二）主观的人为原因
隧道的塌方除了有地质方面的客观原因，主观方面的人为原因也是隧道塌方的一个重要原因。忽视地质客观原因，而片面只强调人为的策划方案、施工计划，容易脱离实际，犯下严重错误。
1.初期勘察设计的不足
在对隧道进行初期勘察设计时，由于对隧道所在区的地质情况勘查了解不清，地质资料不详细，对可能遭遇断层、富水、岩爆、瓦斯等情况估计不足，对可能遭遇塌方以及产生塌方后的处理缺乏思想准备和相应的技术措施。或工期安排不合理，盲目追求进度，对不稳定围岩没有进行及时有效的支护；再或是为减少工程投入，安全支护参数过小，未能起到支护稳定围岩的作用，而最终导致塌方的发生。
设计图纸是隧道建设的主要依据，是保证隧道修建成功的保证，如果隧道的初期勘察设计没有做好，就会使设计图纸出现误差，直接导致隧道的质量不能保证，为隧道塌方埋下了隐患。
2．施工人员思想上不重视
在隧道施工过程中，特别是在开挖过程中，由于施工人员对地质情况了解不清，忽视围岩细微变形，思想上麻痹大意，忽视开挖后的监控量测，抱着盲目乐观和侥幸心理，对不良地质洞段没有采取正确合理的开挖方法，开挖后支护不及时。在开挖时，爆破对围岩的扰动过大，开挖后围岩暴露时间过长，风化程度加剧，或由于设计的原因，中途进行扩挖或更换支护，造成应力重分布，使得原来不应塌方洞段，因岩体的应力失稳而产生塌方。

二．隧道塌方处理措施：
隧道塌方后，需要进行及时的处理，如果对塌方处理不当,会留下大量工程质量隐患,给工程后期维修养护带来极大困难。隧道都是因地制宜而建的，所以对隧道塌方后的处理上也必须做到一切从实际出发，具体问题具体分析。下面我对隧道塌方的一些常见的处理方法做一下简要总结。
塌方段处理应遵循“预加固、管超前、小断面、短开挖、强支护、早成环、快封闭、勤量测”的原则。
A，对塌方体及其周边进行注浆加固，使之稳定；
B，对开挖界限边上施工超前管棚，防止局部松散导致二次塌方；
C，采取小断面、短进尺，防止掌子面塌方；
D，加强初期，尽快形成封闭，使之整体受力达到稳定；
E，随时观测变形，确保安全；
1. 进行排险作业,在地表塌方区,处理即将塌落的危石和土体。保证洞内的施工安全。
2. 洞内施工,使用机械对塌方土体进行出渣作业。
3. 素喷混凝土对塌方漏斗进行封闭作业,危险地段挂设钢筋网片,保证塌方区域的稳定性。塌方段土体开挖到原掌子面后，停止开挖，对掌子面进行封闭处理，及时施作已开挖地段的仰拱及二次衬砌。
4. 及时支立拱架,通过塌方区域。拱架上部铺设防水板,减小塌方漏斗封闭前,降雨对隧道的影响。
5. 地表征地前,人工回填土石方；地表征地后，挖掘机进行土方作业。地表加固及回填处理。，防止地表水下渗。
6. 土方作业结束后.在上层铺设防水板。恢复地表地貌,主要是恢复在地表建立临时防排水设施。在塌坑上方搭设防雨棚，塌坑周边设置截排水沟，严防地表水灌入隧道。

三．隧道塌方的预防措施。
预防隧道塌方，是目前各施工单位都面临的一个重要问题。我们应该重在对隧道塌方的预防而非塌方后对隧道的处理。隧道塌方分不同的类型，在对隧道塌方预防时，应该对症下药，以达到最好的效果。

　　（一）设计中对塌方的预防
　　塌方一般发生在施工阶段，似乎与设计关系不是很密切，因而人们往往忽视设计过程对塌方的预防，其实不然。设计过程对塌方的预防主要从以下两个方面入手：
　　1. 进行准确的地质情况勘察。隧道是典型的地质工程，地质条件是制约地下工程安全、质量、工程投资的关键因素，塌方的产生与地质条件的好坏有着密不可分的关系，不良的地质条件，如断层、涌水、岩爆等都会直接导致塌方，地质勘察的科学性、准确性对预防隧道的塌方起着至关重要的作用，地质资料的缺乏给隧道施工带来很大的盲目性。因此在施工前，进行详尽合理的地质勘察是非常必要的，选择合理开挖方法，及时采取有效的支护，预防塌方的产生。
　　2. 合理的设计。在掌握详细的地质情况后，合理的设计起到关键的作用。其一，合理进行隧道的选线，避开不良地质段；其二，选择合适的支护参数，既能满足支护要求，又不增加工程投入。
　　（二）施工过程中塌方的预防
　　1. 施工过程中的地质预测预报。施工前设计阶段的地质勘察，只能从宏观上分析整个隧道通过区的基本地质情况，对可能出现的大断层、富水洞段和高应力段没有标识，或由于设备、方法的简陋，对垂直埋深较大的洞段无法进行勘察，造成局部地质资料不足，因此施工过程中的地质预测预报必不可少。及时跟进掌子面的地质预测预报，对可能出现的局部地段围岩破碎引起失稳、塌方和可能遭遇的断层、涌沙、涌水都能及时预测清楚，能及时提醒施工人员采取合理的开挖和支护方法，预防塌方的发生。
　　2. 不良地质段塌方预防。隧道工程经常会遇到软弱围岩、岩爆、富水以及瓦斯等不良地质段，而这些不良地质情况是造成塌方的重要原因。　　采用大管棚、小导管、超前锚杆等超前加固支护措施配合双侧壁导法、CRD法、CD法等分部开挖工法，强支护，还有加强围岩变形观测都是应对不良地质段隧道塌方的有效预防措施。
　2）岩爆引起塌方的预防方法
　隧洞爆破开挖，既可以使围岩应力得到部分释放，也可以产生新的应力集中，发生岩爆。因此，在可能发生岩爆区段内采取二次开挖，先开挖上半断面，减小光面爆破的周边眼间距，且尽量分布均匀，以使开挖轮廓线相对圆顺，减少新的应力集中。周边眼采用小药卷或间隔装药，爆破时导爆管段位增加，降低同段起爆药量，以尽量减少爆破对围岩的扰动。
3）富水洞段塌方的预防
　　在地下水丰富的断层破碎带，大量的渗水、淋水甚至于涌水的部位，不仅影响施工的进度和质量，还容易造成塌方。在此种地段施工时，及时排水是预防塌方的关键，在了解岩石节理裂隙破碎带的走向、倾向和倾角后，根据水量的多少进行相应的预防措施
　　
　　4）瓦斯洞段塌方的预防
　　瓦斯是从煤层中突出的一种可燃可爆气体。当隧道穿过含有煤层的洞段时，不仅要注意煤层的稳定问题，更应防范瓦斯爆炸所引起的塌方，对空气中的瓦斯状况进行严格监控。因此，这种情况下预防塌方的方法主要是及时向洞内通风，将洞内瓦斯气体稀释并排出。在施工时要严格采用专用设备，采用正确的施工方法，减少引发气体爆炸的火花、火星产生。

　　在隧道的施工过程中，要对工期作合理的安排，在思想上要有对可能出现的各种不良地质情况有打持久战的准备，在技术上对可能遭遇的塌方有详细对应的技术措施。当出现断层或其它不良地质现象时，一定要对地质情况作详细的分析，充分了解围岩特点和其稳定性，按照就低不就高的原则进行开挖和支护，并且加强围岩的变形观测和分析，对超过允许范围的较严重变形洞段应及时采取相应的支护措施，抑制围岩的进一步变形，能很好预防塌方的发生。

四．结束语

隧道塌方是一种灾害性的事故，对工程正常施工乃至施工技术人员的生命安全造成巨大的危害，因此对隧道塌方的预防就显得尤为重要。防止塌方是保证安全施工和快速掘进的关键，施工人员必须从思想上引起足够重视，制订切实可行的施工方案，随时观察和监测隧道有无异常，并不断修正和完善原设计方案，将隧道塌方的可能性将为最小。