隧道施工塌方的預防及處理措施

前言：

在地質不良的地段修筑隧道，常會遇到洞頂圍巖下榻、側壁滑動，甚至冒頂等嚴重事故，這些現象在施工中稱為塌方。塌方威脅人身安全、使施工延誤工期、圍巖更不穩定。故在施工中應預防其發生，發生塌方后需及時準確處理，減少塌方帶來的危害。

了解隧道施工塌方的原因

1.地質因素

在隧道施工 中，局部地段地質構造變化、斷層破碎帶、軟弱夾層等工程地質條件變化，如果施工預防措施不當、不及時，極易造成隧道塌方事故。

2水文因素（最難控制）

在隧道施工中，由于巖土中水的變化，水沿巖體軟弱面流動，破壞巖體組織，造成巖體失穩而發生塌方事故；雨水滲入斷裂帶及裂隙后形成滑動面，巖石相互滑動，內力擠壓變形也易造成塌方。

3人為因素

隧道施工過程中由于施工人員對地下工程地質情況不了解，忽視圍巖細微變化，對圍巖自穩能力過高估計，造成思想上的麻痹大意，對不良地質地段沒有采取合理的開挖方法，支護不及時，在開挖時，爆破對圍巖的擾動過大，開挖后圍巖暴露時間過長、風化程度加劇，造成應力重分布，使得原來不應塌方段，因巖體失穩而產生塌方。

人為因素造成的塌方著重體現在如下幾個方面

(1)施工工藝（控制關鍵）在隧道施工中，正確的施工工藝是控制塌方事件的關鍵。施工過程中盲目的采取單一的施工方案或施工方法，不根據現場實際地質情況和地層變化情況及時修改施工方案和施工參數，造成施工方案或施工方法不適應現場實際地層，施工參數滿足不了施工防護要求，有可能導致塌方事故。

(2)地質超前預報和監控量測（施工重要環節）在隧道施工中，監控量測必須按施工方案及規范要求進行，施工中往往因監控量測不到位，布點、量測等不準確或不符合要求，對施工起不到指導性作用，造成塌方。

掌握：隧道施工預防塌方措施

1、隧道塌方前征兆

圍巖的變形破壞、失穩塌方，是從量變到質變的過程，在量變的過程中，必然會出現圍巖的工程地質和水文地質特征及巖石力學上反應出一些征兆。根據這些征兆來預測圍巖的穩定性，進行地質超前預報，從而保證施工的安全，防治隧道塌方。

圍巖的變形破壞，失穩塌方有如下一些征兆

（1）遇特殊和不良地質條件，如斷層及其破碎帶、滑動層、溶洞、陷穴、古河槽、堆積體、流沙、淤泥、地下水、松散地層等穩定性差的圍巖。

（2）水文地質條件的變化，如干燥的圍巖突然出水，地下水突然增多，涌水量增大，水質由清變濁等是即將發生塌方的前兆。

（3）開挖面上有可能不穩定巖體的出露，尤其是小斷層或其他軟弱結構面和圍巖的節理裂隙構造的出露處，往往是圍巖局部塌方的部位。

（4）拱頂不斷掉下小石塊，甚至較大的石塊相繼掉落，預示著圍巖即將發生塌方。

（5）巖石裂隙周圍出現巖粉或洞內無故有巖粉飛揚時，說明可能即將發生塌方。

鋼架扭曲破壞及裂縫

（6）圍巖發生裂縫，并逐步擴大，很可能發生塌方。

（7）支護受力變形發出聲響時，說明圍巖受力增大，有塌方的可能。

（8）噴射混凝土出現大量的明顯裂紋，說明圍巖壓力增大，有可能出現失穩塌方。

（9）圍巖或隧道支護，拱腳附近的水平收斂大于0.2mm/d，或拱頂下沉量大于0.1mm/d，并繼續增大時，說明圍巖仍在發生變形，處于不穩定的狀態。

2、隧道塌方預防措施（地質超前預報、圍巖監控量測）

采用地質超前預報措施，進行圍巖監控量測及洞內觀察

洞內觀察內容包括：

工作面附近圍巖巖性，斷層破碎帶，變質帶及巖石種類的觀察；

節理發育程度、接觸面充填物的性質，開挖面穩定狀態的觀察；

開挖面有無松散塌方剝落現象，有無地下水等現象。

以上觀察內容均需做好記錄。

初期支護完成后，對初期支護的狀況進行觀察，內容包括支護錨桿是否被拉曲，噴射混凝土是否產生裂縫，剝離和剪切破壞，鋼拱架支撐有無被壓彎曲現象等。洞外觀察包括：對洞口情況，地表沉陷，邊坡及仰坡的穩定性以及地表水滲透等的觀察。

（1）工程地質與支護狀況觀察隧道開挖工作面的工程地質與水文地質觀察和描述，是確定圍巖設計情況是否和實際相符，判斷圍巖穩定性和預測開挖面前方的地質條件；開挖工作面附近初期支護狀況的觀察和裂隙描述，對于直接判斷圍巖的穩定性和支護參數的檢驗也是必不可少的。

（2）洞內觀察項目

a開挖工作面觀察應在每次開挖后進行，包括圍巖巖性、巖質、斷層破碎帶、節理裂隙發育程度和方向、有無松散塌方、剝落掉塊現象、有無滲水等；

b在節理、裂隙發育的鑲嵌狀、塊狀脆性硬巖地段重視觀察圍巖節理、裂隙走向及發育程度，對易引起塌方的巖塊及時進行錨桿支護或噴射混凝土封閉；

c對已經施工段的觀察每天至少應進行一次，主要觀察噴射混凝土、錨桿、鋼架和二次襯砌等的穩定狀態；如噴射混凝土產生裂隙、剝離和剪切破壞、拱架支撐是否壓屈、二次襯砌是否開裂等；

d洞外觀察重點應在洞口段和洞身埋深較淺地段，其觀察內容應包括地表開裂、地表沉降、邊坡及仰坡穩定狀態、地表水滲透情況等；

e常用觀察手段：目測，或借助相機、地質羅盤、手電筒等工具

3、隧道防塌方施工措施

首先要做好開工前準備工作對人員進行培訓學習等。

3-1洞口施工防塌方措施

作好洞口防護措施及防排水措施，避開雨季施工，預防洞口滑坡。

3-2隧道洞身施工防塌方措施

（1）隧道施工掌子面防塌方措施

掌子面的穩定是安全施工的前提條件，對于粘聚力小的砂土圍巖，應選用輔助施工方法，如超前支護、開挖面噴射混凝土和安裝錨桿等。隧道施工掌子面防塌方，應根據隧道超前地質預報情況，結合開挖面實際地質情況，嚴格按照隧道施工方案，采用有效合理的超前支護、預加固措施。施工中嚴格控制各開挖分部循環進尺，開挖和支護工序必須銜接緊密，以減少圍巖變形。

a 在接近斷層及接觸帶時，加強地質預報，結合管棚、小導管、炮眼鉆進及巖性情況進行綜合分析，判定開挖前方工程地質、水文地質、圍巖松動情況及圍巖類別，提出合理性施工方案建議。

b 超前支護：施工方法主要有超前管棚、超前小導管、預注漿等幾種施工方法。

c 減少循環進尺，采用無爆開挖或松動爆破，盡量減少對圍巖的擾動；洞內配備足夠的裝土草袋、木料；一旦發現掌子面塌方或有塌方征兆，立即撤出所有人員及機械。

d 及時支護，做到即挖即護。

e 加強施工組織管理，嚴格施工工序，并組織好物資供應工作。

f 松散地層施工：松散地層的主要特點是穩定性差，結構松散，若有地下水時，施工中極易發生塌方。若遇上這種地層，主要是應減少對圍巖的擾動，施工中可采用先支護后開挖，密閉支撐，邊開挖邊封閉的辦法，以防止塌方。

g 溶洞處理：若在溶洞發育地段進行隧道開挖，施工應采用超前探測鉆孔對溶洞發育規律進行探測預報，根據探測結果，采取相應的處理措施。

（2）隧道施工拱頂、邊墻防塌方施工

a 加強監控量測，及時反饋信息。

b 遇到監控數據發生變化或地質條件突變時，要及時采取措施，加強支護參數。

c 做好隧道洞內外的防排水。在施工中，特別注意洞內地下水的變化，采取防、排、堵、截相結合的排水方案，因地制宜，綜合治理。

d 嚴把質量關。隧道內的襯砌、支護等材料必須保證質量，按施工工藝施工，防止因偷工減料、材料質量等問題造成人為事故。

3-3其它措施

其它管理控制措施隧道施工的危險源很多，其中隧道塌方處理是一項艱難而復雜的作業，處理方法很多，需根據塌方的規模、部位、具體情況而定。施工中應制定各項管理制度，加強監管，控制安全事故的發生。