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浅析隧道防塌方施工技术

【摘要】：随着我国经济的不断发展，我国对隧道工程建设方面更加的重视，隧道工程建设是我国民生工程中的一项重要组成部分，因此受到我国政府的高度重视。但由于我国天气状况的原因，我国的隧道建设工程项目面临着非常严峻的问题和考验就是隧道工程的防塌方工作。本文介绍了隧道工程建设防塌方工作的国内外现状及发展前景，并分析了隧道塌方的原因，以及隧道防塌方常见的施工技术方法，对之后隧道防塌方施工技术研究具有重大的参考价值和借鉴意义。

关键词:隧道工程建设；防塌方施工技术；重要性；原因分析；发展趋势

1、隧道防塌方施工技术工作的国内外现状及发展前景

在我国，隧道防塌方施工技术方法还比较不完善，虽然在近几年来技术和方法都有所提高，但就是根本而言，我国的隧道防塌方施工技术方法还较国外技术较落后，很多细节问题都没有做明确的安排和规定，很多技术人员都是靠着已有的经验来从表面来对已有的地形进行勘测，从而做出最简单的判断，并不能从根本上来解决隧道防塌方问题，而且很多的技术人员缺乏专业的隧道防塌方施工技术的相关知识，在地质结构勘测出现问题时，所采用的防塌方措施都不符合隧道建设所要求的标准和规范，而且对隧道建设工作的检查和监督力度还不太够，往往很容易忽略隧道防塌方施工技术方面的技术要求和所需技术的匹配度，还缺乏一定专门人员的检查和配合，还有在隧道防塌方施工过程中，由于预留的时间估算不合理而使得由于没有足够的时间而草率了结工程而出现一些无法避免的小错误和小失误。

我国在现阶段要将对隧道施工建设技术防塌方技术进行大规模的改进和创新，提出许多不同的方法和标准，通过实验来选择最符合隧道防塌方施工建设技术工作的方法，要进一步提高隧道防塌方施工技术的施工质量，延长其工程项目的使用寿命。在以往技术的基础上，运用一些实践方法和相关理论来完善现有的技术结构和制度，同时积极地吸收国外的先进经验制定符合我国自身发展的隧道防塌方施工技术制度和规范，制定一套完整的、切实可行的隧道防塌方施工技术规范与标准，这对我国隧道施工建设整体质量的提升和我国经济的发展具有非常重要的意义。

2、我国隧道塌方的相关原因

造成隧道工程建设塌方的原因有很多，但是隧道塌方一般都是由对地质条件判断不准确而造成的，还有就是因为对隧道施工设计不合理或者是隧道施工技术实施不得到而造成隧道塌方的。

地质条件是造成塌方的基本因素。穿越断裂褶皱带，建设在有山体裂痕的地段和山体中有地下水的地段，这些地段都会造成不同程度的山体塌方。因此在隧道施工前要对周围的相关地

形和地质进行非常周密的勘测，确定正确的施工位置，并绘制正确的施工图本以供施工人员的参考。

引起隧道塌方的又一原因是施工技术问题，它可能会直接导致隧道塌方，如果在隧道施工前没有准确地探测地形地质，也没有采用相关合理的施工技术，这极有可能造成隧道建设的大面积塌方，如果在塌方后没有采用紧急的应对措施，这会造成再次塌方，甚至会造成更为严重的灾难。

因此，隧道防塌方施工技术应该要以预防为主，做好施工前的相关准备工作，并对施工地形地质进行严格的探测，根据实际情况来进行合理安排。

3、隧道工程建设防塌方施工技术的常见方法

一般情况下，在隧道塌方治理中，遵循的原则是“小堵塞，大塌穿”和“治塌先治水”。当出现小的塌方的时候，要及时进行堵塞，以防其发生更大规模的塌方；当出现较大面积的塌方时，应该将塌方中间的地段打穿，然后向两边对其进行挖掘，然后用较有支柱性的架子将其支撑并加固。治塌先治水的原则是因为水的流动性会加剧塌方地段的受损失程度，会加大对塌方面积的冲击。因此我们在治理隧道塌方时，一定要注意遵循隧道的防塌方治理办法。

以云桂铁路云南段同烘2#隧道为例，有如下几种措施以供参考：

1、地表锚固桩加固措施

该措施适用于偏压式明洞、地表覆土浅，出洞时可能因变形而导致牵引后缘变形而恶化边坡的整体稳定性，引起工程滑坡危及洞内外安全，为保证隧道洞口所在的山体稳定，保证明洞衬砌结构及下游建筑物的安全，可在明暗分界处增加锚固桩，桩身尺寸视山体地质情况而定，易为矩形桩，桩长易超深仰拱底标高一倍洞径，并于桩身中部配筋予以加强。具体施工工艺：场地平整→测量放样→锁口护壁施工→桩身开挖（分节开挖）→施作护壁→桩孔检测→基底清理→安装钢筋→浇筑桩身混凝土→桩基检测。

2、地表沉降或开裂处理措施

若在掌子面开挖过程中未发现地表沉降或开裂，而在随后地表出现了沉降、开裂，可先采用以下几种用时较短的措施对洞内外予以加强

（1）地表增设截排水系统措施

出线裂缝后先采用黏土对裂缝进行填塞封闭，并采用防水布覆盖防止雨水流入裂缝，于裂缝外侧5m设置截水沟。

（2）地表注浆加固措施

为保证隧道洞口所在的山体整体稳定，降低暗洞开挖风险，可提前对隧道洞口周边土体进行锁口加固，以改善山体及围岩物理力学性能，注浆钢花管直径易为ф42mm-75mm，注浆采用水泥浆、梅花形由中线向两侧布置，衬砌范围加固至拱顶0.5m即可，衬砌范围外加固至仰拱底。

3、双层管棚加固措施

该项措施适用于地表无条件或条件不能满足施工钢花管注浆时的另一种措施，及在原基础管棚套拱之上再增加一环大管棚，以实现双层管棚加强支护，施工参数按原设计施工参数施工即可，也可予以提高。

4、洞内双层套拱加固措施

措施适用于进出洞地质较差，容易出现变形、沉降地段，即开挖时在设计轮廓线以外增设一环初支拱架，外环初支拱架架设时应加大预留沉降量，防止侵限内环初支拱架尺寸而导致二衬厚度不足，外环拱架也应施工锁脚锚杆（管）和径向锚杆，外环与内环均施做钢筋网片形成双层网片，必要时也可增加临时竖撑。

5、超前地质预报措施

针对地质条件复杂地段、地质因素可能危及施工安全，超前地质预报系统可实现施工信息化的基础，为后续的开挖工作提供安全保证，常见预报手段如下：

（1）超前水平钻孔在掌子面布置三个超前钻孔,按等边三角形方式布孔,每次超前水平地质钻钻孔至少重叠5m以上。一孔布置在线路中线上，根据需要钻进的深度，确定仰角，一般在钻探超出轮廓线2.0m左右；左右两侧探孔，根据需要钻进的深度，确定偏角，钻探范围超出轮廓线外2.0m左右。

（2）TSP超前地质预报系统是利用波的反射原理进行地质预报。预报时，通过爆破产生地震波，地震波在隧洞中的岩体内传播，当遇到一地震界面时，如断层、破碎带、溶洞，大的节理面等，一部分地震波就被反射回来，反射波经过一段时间后到达传感器被记录仪接收，然后经专门的分析软件进行处理，得到清晰的反射波图像。通过对反射波特征的分析，如发射与反射之间的时间差、相位差、反射信号强弱、纵波与横波的比率等,并结合区域地质资料、跟踪观测地质资料就可以确定隧洞前方及周围地质构造的位置和特性。

（3）地质雷达能发现掌子面前方地层的变化，对于断裂带特别是含水带、破碎带有较高的识别能力。在深埋隧道和富水地层以及溶洞发育地区，地质雷达是一个很好的预报手段。

（4）红外探水在距掌子面20m范围内可定性告知有无水。根据测试结果，进行数据处理与分析

隧道防塌方施工技术在国外已经发展并成熟起来，慢慢地研究出一套完整的可以防止隧道塌方施工技术的方法和可行性措施，且隧道开挖也有一定的工艺流程。不同的施工保证措施相应跟进的同时，监测工作也是一项能以数据形式真实而有效的显示出微小的变形并提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，从而保证洞内外施工人员的人身安全，常见的几种观测项目有：地表沉降、洞内拱顶下沉、净空收敛等必须要观测项目具体观测形式方法如下：

我国政府组织技术人员和科研人员，积极开发防隧道坍塌的技术，并组织专家人员制定有关隧道防塌方施工的技术标准和要点，制定相关符合实际的防塌方措施，使得工作取得长远发展。

4、结束语

从我国经济的长远利益出发，隧道防塌方施工技术非常重要，必须得到整个社会的高度重视，应该加大对隧道防塌方施工技术的投入力度、加大科研力度，这对我国提高隧道防塌方施工技术具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]新建铁路.云桂线施工图.同烘二号隧道设计图．

[2]新建铁路.云桂线变更设计.同烘二号隧道出口DK498+762-800段洞内变形及地表开裂处理．

[3] 《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设【2010】241号．

[4] 《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-2010．