隧道塌方

塌方研究现状及产生原因

1.隧道的地形地质因素。隧道工程属地下工程，地质情况千变万化，施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造的影响巨大。公路隧道工程受多变的地质条件影响，如遇到地下水、岩溶、断层破碎带、高地应力、岩爆、瓦斯、偏压浅埋、膨胀土等条件，使施工难度大，安全性差；而且公路隧道开挖跨度大，单洞三车道隧道开挖跨度可达16 m，形状扁平，且防水要求高，加之受勘查水平及其他很多相关因素的制约，这些无疑加大了公路隧道的施工难度和塌方事故产生。

2.隧道的受力状况。隧道塌方从受力因素来说，包括洞口塌方的受力状况和隧道内洞身塌方的受力状况。洞口仰坡变形破坏主要是在变形过程中产生强烈的松动，并在边坡的坡顶附近产生一系列的拉张裂缝。由于边坡岩体一般较为破碎，在隧道开挖产生变形破坏后，并不出现清晰的底滑面，而是表现为破坏区岩体的强烈松动变形。隧道内洞身塌方的受力，从结构观点出发，如把喷层与部分围岩组合在一起，视作组合梁或承载拱，或把锚杆看作是固定在围岩中的悬吊杆等。往往由于支护时机不当或支护强度不够，满足不了围岩稳定的需要，不能有效地控制围岩变形，导致围岩失稳。

隧道塌方预防措施（地质超前预报、围岩监控量测）

采用地质超前预报措施，进行围岩监控量测及洞内观察洞内观察内容包括：

工作面附近围岩岩性，断层破碎带，变质带及岩石种类的观察；

节理发育程度、接触面充填物的性质，开挖面稳定状态的观察；

开挖面有无松散塌方剥落现象，有无地下水等现象。

以上观察内容均需做好记录。

初期支护完成后，对初期支护的状况进行观察，内容包括支护锚杆是否被拉曲，喷射混凝土是否产生裂缝，剥离和剪切破坏，钢拱架支撑有无被压弯曲现象等。洞外观察包括：对洞口情况，地表沉陷，边坡及仰坡的稳定性以及地表水渗透等的观察。

（1）工程地质与支护状况观察隧道开挖工作面的工程地质与水文地质观察和描述，是确定围岩设计情况是否和实际相符，判断围岩稳定性和预测开挖面前方的地质条件；开挖工作面附近初期支护状况的观察和裂隙描述，对于直接判断围岩的稳定性和支护参数的检验也是必不可少的。

1、发生坍塌的原因

(1)地质因素:①当通过各种堆积体时,由于结构松散,颗粒间无胶结或胶结差,开挖后引起坍塌。施工时没有及时采取有针对性的处理措施。掌子面前方围岩破碎、节理发育、岩石走向垂直、岩石间有渗透水、岩层间有泥夹层、前方出现断层带等,这些不良地质极易引发塌方事故。②地下水、渗透水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。

(2)施工方法和措施不当:

①施工方法选择不当,或工序间距不合理,地层暴露时间过久,引起围岩松动、风化;②喷锚不及时或喷混凝土质量、厚度不符合要求;③采用钢支撑时,支撑架质量欠佳,支撑与围岩不密贴,两者间的空隙填塞不密实,或连接不够牢固,不能满足围岩压力所需要的强度要求;④有时抽换支撑不当,或当支撑已出现受力过大的现象时未及时加固;⑤爆破作业不当,用药量过多;⑥处理危石措施不当,引起危石坠落,牵动岩层坍塌。

隧道塌方处理

隧道塌方处理措施主要包括:(1)注浆锚固法(2)大管棚注浆超前支护(小导洞法)(3)塌坑注浆法三种方式,基本概况如下:

(1)注浆锚固法

该方法是以”非套管成孔技术”和”中高压注浆”为方案。此方案中”非套管成孔技术”是方案成败的关键,它可以保证钻孔的稳定,“中高压注浆”式压力注浆,扩大有效注浆半径,连接超前长锚杆使之与压力注浆加固体成为有机整体,可以最大程度地发挥了超前锚杆的支护效果。但是此方案最终未被施工单位采纳,主要由于此方案中要在塌方区上方打入超长锚杆(30 m以上),施工难度相当大。

(2)大管棚注浆超前支护(小导洞法)

该方法主要采用注浆大管棚辐以注浆小导管,对塌方体进行预支护。采用短进尺、分阶段开挖,对塌方体的支护做到随挖随支。此方案充分考虑了隧道的工程地质条件与施工技术条件,充分发挥了注浆法和管棚法的优点。但管棚和注浆的施工必须达到预期效果,即形成一个能支撑上面松散岩石的壳体。