隧道工程的塌方事故與施工措施范文

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［摘要］

隨著我國社會主義市場經濟的飛速發展，公路隧道開鑿數量日益增多，隧道施工過程中不少安全問題也相伴而生，尤其是隧道塌方問題日趨嚴重。同時公路隧道的技術標準不斷提升，隧道工程面臨著復雜的地質條件。對隧道工程的塌方事故進行深入分析，闡述塌方產生的原因，探討在塌方后應采取的施工措施，將塌方風險及塌方帶來的損失降到最低。

［關鍵詞］

隧道工程;塌方事故;施工措施;原因

1隧道工程施工特點

1．1環境惡劣隧道工程多在野外艱苦的環境中，在實際施工過程易受到水文地質條件的影響，在施工過程中需要使用多種大規格的機械設備，進行布置安排有一定的困難，與此同時，隧道內部空氣和光線不足加劇了施工難度，還要時刻預防隧道坍塌、地下水涌出和瓦斯氣體的惡劣環境因素的影響，在一定程度會影響到隧道施工的進度和質量，嚴重的還能危及施工人員生命安全。所以，隧道施工過程要根據實際環境的考察結果，制定切實有效的施工技術安排。

1．2工序復雜隧道施工是集多工序和多工種聯合的地下綜合作業施工，在狹窄的工作面進行大規模的進料和出渣運輸，施工工序復雜且艱巨。要保證施工進度就要進行全面科學的規劃，在隧道施工前，對坑道加以支撐保證其能受地層壓力，再進行有效組織和施工。在施工階段要將隧道工程的施工工序循環起來，在不斷循環中推進施工進度，與此同時，也在高標準和高要求下實現隧道施工的連續性，在短時間內完成高工作量，防止因時間的拖延造成施工隱患。

2隧道工程中塌方事故產生的原因

2．1設計施工原因設計施工原因是指在施工過程中，因施工企業的工藝水平和設計單位的設計合理性等原因導致的塌方事故。設計單位如果對圍巖勘探失誤會導致施工企業在施工的過程中，對施工尺度的把握出現偏差，不了解施工地段詳細的地質情況。施工企業如果沒有清楚認識到設計圍巖和實際圍巖間的偏差，會因為圍巖暴露在空氣中的時間過長、支護襯砌等原因，造成塌方。

2．2地質原因隧道工程的地質條件十分復雜，導致施工難度加劇、施工安全性降低。同時，勘測施工地段地質情況受到較多因素影響，不可預見性較多，容易產生勘測不徹底等問題，使塌方的可能性增加。

2．3人為原因人為原因是指因施工企業忽視地質預報工作、地質勘測工作、私自變更設計等因素導致的塌方事故，施工企業為了獲得更大的利潤，縮減預定工期，在一定程度上存在著僥幸心理，對施工方法進行私自修改，未按照施工規范的要求進行施工，最終導致隧道工程質量較低。在隧道工程施工安全風險事故中，塌方事故約占其中的50．0%，導致隧道工程引發塌方風險事故的因素有很多。基于新奧法相關原理，隧道工程塌方的主要原因包括以下方面:①隧道工程施工環境地質條件不良，圍巖自穩水平不足，施工過程中沒有采取支護方式便出現塌方;②施工過程中，沒有對相關條件差地質體開展超前支護、注漿支護等預防處理，開挖爆破效果不足，使得圍巖應力集中，引發滑塌情況;③隧道工程規劃環節并未對隧道區域地質環節進行準確的分析、判斷，未就施工現場實際地質情況展開實時分析，使得開挖進尺、支護參數設計內容等不規范，如圖1所示。

3案例分析

3．1工程概況仁竹山隧道又名百丈隧道，位于漳永高速A9標段龍巖市漳平市新橋鎮境內大田坑到怡坑段。左右洞隧道平均長度627．5m，屬中隧道。設計采用小凈距分離式雙洞布置，進口段YK120+543—YK120+611，ZK120+546—ZK120+609為小凈距段落，凈距為9．8～12．5m，其余部分為正常分離式隧道。

3．2地質說明仁竹山隧道淺埋段為侵蝕剝蝕丘陵地貌。丘陵天然坡地一般為30°～40°，植被較發育，地表覆蓋2～4m紅色殘坡積黏性土。淺埋段隧道圍巖為坡積粉質黏土、碎塊狀強分化鈣質粉砂巖，巖體破碎溝谷處有地表水匯集，地下水較豐富，且隨季節性降水漲幅較大，開挖中地下水多呈淋雨狀出水。自穩能力差，易坍塌，處理不當會出現大坍塌，側壁長發生小坍塌，應加強支護，建議采用特殊施工工藝。

3．3仁竹山隧道塌方具體原因分析1)仁竹山隧道沖溝淺埋段巖質差，地表為坡積粉質黏土，地表以下為碎塊狀強風化鈣質粉砂巖，圍巖強度低、自穩性差，隧道開挖穿過不穩定的軟弱地層時，由于圍巖強度不夠引起坍塌。2)隧道開挖恰逢雨季，雨水由巖體破碎溝谷處下滲到開挖地方，沖走掌子面充填物，使得結構面中孔隙水壓力的增大，同時也使圍巖軟化，影響圍巖的強度，雨水在一定程度上也使巖體巖結構面的抗剪強度降低。雨水的存在加劇隧道的塌方。3)仁竹山隧道開挖經過沖溝淺埋段時，超前支護不足，不能滿足圍巖壓力所需要求，造成塌方事故的發生。

3．4對以后處理塌方的建議對于隧道塌方事故，重點是要“防患于未然”，要對隧址地質勘察及其詳盡性與準確性引起足夠重視。只有做好了地質勘察工作，才能制定出安全合理的施工方案。同時，對于施工過程中出現的各種異常地質現象也應該加以重視，這些往往是塌方發生前的征兆。在施工過程中，超前支護必須要做好，因為保證了施工現場和人員的安全，就是保證了隧道施工的安全和進度。而在處理塌方過程中，也要將地表的治理、洞內處治以及地下水的處治結合起來，要做好充分的準備，有明確的施工工序和方法，并且能在治理實踐中及時調整。

4隧道工程施工質量控制措施

4．1施工材料控制措施1)原材料的購買在材料購買環節，需要施工單位能夠以招標的方式開展材料購買活動，以此從中選擇出質量好、信譽高、價格合理的廠家作為本工程的材料供應商。而當材料進場時，也需要現場人員能夠做好材料的抽樣檢查，并要求其出具出場報告。經過出場報告檢查、檢查檢驗都合格之后，則可以批準材料進場使用，而如果經過檢查存在問題，則拒絕材料進場，避免不合格材料進入施工場地。2)材料的運輸與管理由于公路隧道施工工程量大，施工周期長，往往會需要堆放一部分材料。而在對材料進行堆放時，應當保證不同品種、不同類型的材料能夠分開堆放。以砂石為例，對于粒徑大小不同的砂石來說，應當將其分別堆放，并在堆放之后通過隔離設施的架設對其進行隔離，避免出現不同顆粒砂石的混合情況。同時，如果施工環境的氣候較為干燥，則可以根據實際情況建立起專門的水泥庫，并在水泥到貨之后對其標號、日期以及品種等進行細致的標明，避免因為錯用而造成質量隱患。

4．2通風防塵等控制措施1)施工供風在高速公路隧道施工中，由于施工環境密閉，施工過程需要提供相應的供風設施，為解決此問題，可在隧道進口安裝空氣壓縮機以供風，保證密閉施工環境中的風氣循環，從而保障隧道施工用風。2)施工供電在隧道工程施工用電方面按照《公路隧道施工技術規范》JTGF60—2009的有關要求進行架設電力線路以及安裝各種電力設備等。按照我國電力要求，隧道工程的動力設備采用三相380V，而采用220V的電壓進行照明。在電力附屬設備方面將漏電保護開關安裝到所有線路上來確保安全。3)施工用水隧道工程中的施工用水可分為施工生活用水以及施工工程用水。施工生活用水應當保證水質達到飲用要求，為此可在水道出口右側山腳挖水池進行收集水資源。施工工程用水應當保證水質達到施工要求，也就是要求通過水質檢驗來排除不適用于攪拌混凝土的水源，即避免pH值小于4或者水質硫酸鹽、氯化物含量超標以及水中含有其他對水泥凝結硬化有害的雜質的水石，因此這部分水源可借助電泵抽取電站水渠中的水進行儲存，并在使用時通過架設專用水道引入專門的集水池中作為施工工程用水。4)施工防塵在隧道施工過程的開挖環節容易出現粉塵污染，為避免這一狀況，施工需要采取濕式鑿巖方案，也就是在隧道爆破后為了降低粉塵濃度應當立即大量灑水，通過這種方式降低隧道施工過程開挖環節的粉塵濃度，保證較為清潔的施工環境。

4．3施工技術控制措施1)施工測量具體施工之前，相關地形、環境與地質測量是非常關鍵的一個環節。對此，就需要施工單位在施工開始之前能夠對施工區域周圍的環境、氣候以及地質情況等進行全面而細致的測量，并在測量結果的基礎上制定出一套科學合理的施工方案。2)挖掘方式開挖斷面規整程度和斷面尺寸及超欠挖控制是控制隧道開挖質量的兩個方面。在隧道挖掘時，需要根據工程施工方案的設計情況對斷面挖掘的尺寸進行確定，并在相關數據的計算基礎上預留足夠的支撐沉落量以及變形量指標。同時，還需要能夠根據施工區域圍巖所具有的類型來選擇適合的挖掘工藝與方式。通常情況下，預裂爆破以及鉆爆法是隧道挖掘過程中經常會應用到的一類方式，其中，預裂爆破法較為適合地質較軟的情況，而鉆爆法則更加適合地質較為堅硬的情況。3)隧道支護對隧道實施挖掘之后，需要及時地開展支護工作，以此在限制圍巖出現變形情況的同時最大程度降低承受荷載。目前，錨噴支護是我國隧道施工中廣泛使用的一種支護方式，其具有操作簡便、施工速度快以及支護效果好等優點。4)防水控制在隧道施工中，防水工作是非常重要的一項內容，因為如果隧道出現滲水情況，對于隧道的穩定性以及使用壽命都會造成較大的負面影響。目前，引流堵漏是較為常見的一種隧道防水方式，非常適合應用于隧道裂縫滴水的情況。而對于隧道中滲水情況較為嚴重的部位來說，則可以通過注漿堵漏的方式進行。

4．4隧道塌方控制措施1)對地質情況進行準確勘測。隧道工程的安全性和質量水平受到地質條件的制約，在地質條件較為復雜的地段，塌方事故產生的可能性較高，在地質條件較好的地段，塌方事故發生的可能性較低。因此，對施工地段進行準確、科學的勘測，有助于從源頭上減少塌方事故。在實際勘測過程中，應該避免一味減少勘測費用而造成的地質資料不全面的現象，避免盲目施工，使施工企業在施工前做好物資上、技術上和思想上的準備，對支護措施和開挖方法的選擇進行充分考慮。根據地質勘測結果，對施工地點土石分布情況和質量進行分析，對隧道線型進行合理設計。2)在施工過程中，應該通過有針對性的施工技術和地質預測避免發生塌方事故。如果在地質條件較差的地段施工，可以通過科學的支護方法和開挖方法，降低塌方事故的發生機率。開挖掌子面之后，圍巖的自穩時間受到包括圍巖條件在內的多種因素的影響，如果在爆破之后無法對圍巖情況進行判斷，應該立即采取支護措施，避免因圍巖變形導致的塌方事故。隧道工程的不可預見性和復雜性較大，在設計階段應該對施工地段進行勘測，但是因為預測的不可見因素較多，因此，應該在施工過程中及時進行預測，提醒施工人員預防塌方事故。

5結語

我國國土面積的75%為丘陵或山地地貌，隨著基礎設施建設的不斷發展，隧道規模不斷增加，圍巖是否具有良好的穩定性對施工安全有十分重要的作用。隧道工程中塌方事故會造成安全隱患、工期延誤、施工成本增加等問題，因此，施工企業和設計單位應該對塌方原因進行分析，尋找適宜的施工措施，將塌方事故產生的可能性降到最低。現如今，我國隧道工程建設取得了一定的成效，但隨著社會經濟的飛速發展，對隧道工程施工安全風險管理提出了更高的需求。由此可見，隧道工程施工安全風險管理工作要進一步加強，選擇科學合理的風險處理策略，建立安全管理控制體系，強化對施工人員的管理，結合我國隧道工程地質的特點研究新的、較為前沿的安全風險管理技術，確保隧道工程施工順利開展，實現隧道工程事業的高效生產、安全施工，可持續發展。

參考文獻:

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作者：韓莉 單位：中鐵十九局集團第二工程有限公司