摘要：随着公路工程项目不断增多，相应的公路工程中的隧道工程数量明显增多，长隧道、特长隧道、大断面隧道的比例明显增大，隧道工程坍塌事故又出现了明显增长趋势。文章简要分析了公路隧道工程由施工引起坍塌的原因，并列举了施工过程中预防坍塌的几种常用措施和手段。
关键词：公路隧道施工；坍塌预防
引言
当前虽然在隧道坍塌防治研究上已取得了大量成果，但是其总体形势仍然严峻。在防治隧道坍塌研究方面，不同类型的坍塌需要不同的防控手段，因此有必要对隧道坍塌依据其不同特点进行分类，对坍塌预防技术进行有效分析。
1坍塌事故类型划分依据的确定
为了对隧道坍塌事故类型进行分类，首先需要确定其划分的依据。因此，在对坍塌事故案例收集分析的基础上，根据案例的特征确定划分依据，即按照隧道类型、坍塌原因、坍塌发生位置、坍塌发展速度、坍塌规模、坍塌破坏形态和危害形式、造成的经济损失与人员伤亡以及时效性这８个依据进行分类。隧道类型是指隧道围岩及其上覆地层的典型特征，土质、岩质和水的情况；坍塌原因是指导致事故发生的内部因素和外部因素；发生位置是指坍塌发生所位于隧道结构的不同部位；发展速度是指坍塌与施工扰动的关系；坍塌规模是指坍塌的高度、塌方量等；破坏形态和危害形式是指坍塌形成的破坏面的形状及其与地面的关系；造成的经济损失与人员伤亡是指坍塌所造成的直接经济损失和人员伤亡情况；时效性是指坍塌发生时间与隧道施工阶段之间的关系。
2不同类型坍塌的主要特征
2.1山岭隧道特征
山岭隧道，即铁路或公路穿越丘陵、山岭等时修建的隧道，其围岩大部分以岩质为主，其穿越地段地质条件复杂多变。山岭隧道坍塌过程中常伴有突水涌泥现象，主要发生在受风化带、断层破碎带、不良地质体、地质构造带等影响的围岩稳定性较差区域。风化作用使得岩体破碎，严重区域会呈现砂土及粉土状；断层挤压破坏作用使得周边岩体节理裂隙发育，并存在断层泥、糜棱岩等软弱结构，岩体呈现破碎、强度低、透水性大、抗水性差、稳定性差等特点。坍塌发生地段的岩体，表现出松散破碎形态，其强度较低、自稳能力较差，在施工过程中导致地下水、地表水或降水等进入破碎岩体中，使得岩体间的凝聚力和摩阻力进一步降低，在重力、地下水以及施工扰动的共同作用下超过其极限平衡，导致坍塌事故的发生。
2.2局部坍塌、
局部坍塌，多发生在隧道的拱部，部分情况下会发生在侧壁，主要发生在围岩为块状、大块状岩体中。造成局部坍塌的主要原因包括：①风化作用、断层及节理的切割，使得岩体破碎，整体性差，沿断层带以及节理带的渗水、局部的夹泥层出现等，使得岩体间的咬合力和摩阻力很小，稳定性差；②小断层、软弱夹层及节理相互作用下使得部分岩块呈现“人”字型、“三角形”，在施工扰动及地下水的作用下超过了其极限平衡而坍塌。
2.3围岩失稳坍塌的特征
不良地质体受施工影响而发生破坏，最终造成的坍塌事故中主要是由断层破碎带、空洞、溶洞等造成的。断层破碎带其岩石强度低、透水性大、介质松散，当有地下水时，其围岩遇水软化，松动圈范围增大，围岩压力增加，支护结构变形增大，最终导致坍塌事故发生［２５－２７］。在隧道施工扰动下，地层中的空洞、溶洞等发生破坏，使得上方地层中出现力学不平衡，导致坍塌的发生。
3隧道塌方成因分析
3.1开挖方法选择不当、一次开挖进尺超长
隧道施工洞身开挖的方法非常多，如全断面法、台阶法、中隔壁法、双侧壁导坑法等等。在众多开挖方法中，选择合适的开挖方法，对隧道施工安全有非常重要的意义。一旦开挖方法选择不当，很可能会引起隧道坍塌事故。在实际施工过程中，施工单位为了施工方便，追求施工进度，往往会出现开挖方法选取不合理、不按选取的开挖方法组织施工或不按照设计和规范要求的一次开挖进尺进行开挖的行为，从而导致隧道施工发生坍塌。
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3.2爆破参数选取不当
钻爆法开挖是目前公路隧道主要的开挖方式，爆破设计参数对爆破效果起决定性作用。在施工中，往往忽视爆破设计参数的调整，不结合围岩实际状况对爆破设计参数进行改进，甚至在隧道施工过程中擅自加深炮眼深度、加大炮眼的间距和装药量，造成爆破震动过烈引起隧道坍塌。
3.3施工不规范
在实际的施工过程中，为了追求进度，初期支护不及时，使围岩暴露时间过长而产生风化降低围岩强度及稳定性；为了追求利益，在超前支护、初期支护施工中偷工减料，少放锚杆、钢筋、钢架、注浆不饱满甚至不注浆、喷射混凝土厚度不够等。施工行为的不规范，致使支护强度降低，最终导致隧道发生坍塌。
4预防塌方的施工要点
4.1加强地质调查与超前预报
超前地质预报是通过地质调查、钻探和物探等综合手段，探测隧道未开挖前方和隧道周边的地质信息、地质条件变化及不良地质现象。超前地质预报应贯穿整个隧道施工过程，连续获得地质信息，及时分析评价。隧道超前地质预报要以地质方法为基础，长距离物探和短距离钻探验证相结合，综合应用。在岩溶发育、地质复杂地段，要特别探测隧道横断面开挖范围以外6m区域（包括拱顶、两侧和隧底）有无溶洞、岩溶水、暗河，以及断层破碎带、断层水、承压水等，以预防施工中涌水、突泥等重点地质灾害出现。
4.2规范隧道施工监控量测
隧道施工监控量测是隧道施工过程中对隧道围岩和支护衬砌受力状态所进行的观测，是验证围岩地质条件、监视隧道围岩稳定、掌握围岩动态变化、判断支护衬砌设计和施工方法合理性的一种手段，也是保证施工安全的重要条件。监控量测要做好掌子面的围岩地质描述和记录，隧道开挖方式、支护条件和工作状态的记录，围岩及支护结构的变形监测。围岩变形没有明显收敛迹象时，要增加监测断面，加密观测点和增加监测频率。工作状态发生改变时（如支护增加、下台阶开挖、临时支撑拆除、仰拱施作等）要增加监测频率［6－7］。
4.3选择正确的开挖方法
以钻爆法施工的隧道主要开挖方法有全断面法、台阶法（弧形导坑留核心土法）、中隔壁法、双侧壁导坑法等，施工过程中应根据围岩地质条件、支护措施、断面大小、工期要求、机械设备配置及施工队伍经验等综合确定开挖方法和步序控制。台阶法一般适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩，现在一些Ⅴ级围岩地段也有采用。台阶法具有以下优点：1）适应多种围岩条件，一次开挖断面较小、掌子面一次暴露高度小，有利于掌子面稳定；2）便于施工辅助措施施作；3）作业面多，施工速度快，开挖工序转化方便；4）适应多种机械作业，设备投入和施工成本相对较低。因此，该方法广泛应用于公路隧道，是目前隧道施工采用最多的开挖方法。
结束语
隧道塌方是很复杂的工程现象，每一处塌方都有它特定的工程环境和自身的特点，存在一些不确定因素，给预防和处治带来很多困难。但按照我国现有技术力量和工程经验，绝大多数隧道塌方是可以避免的。把复杂的地质问题进行分析、归纳、总结，弄清楚施工中的难点、重点，找出可能发生塌方的地段、可能引发塌方的主要因素，预备好防止塌方和处理塌方的机具材料；采取科学、及时、有效的工程措施，采用正确的施工方法，坚持短进尺开挖、减少围岩扰动的控制爆破、及时有效地施作支护衬砌，把各个施工环节做好、做实，才是预防塌方的根本。
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论文作者:马强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/28
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