隧道塌方原因及处理措施

隧道塌方原因及处理措施塌方是隧道施工中比较常见的事故。一旦发生，不仅延误工期、增加工程费用，而且会危及施工人员的生命安全。如果处理不当，会给工程质量遗留隐患，给后期维修养护工作带来困难。因此，在隧道建设中，应采取合理有效的措施，对隧道塌方进行预防和防治。同时，在隧道塌方后，要及时进行处理和善后，使隧道塌方造成的经济损失降到最低，避免出现由于延误处理救援时机而导致更大事故发生。地质因素隧道及地下工程施工安全事故中起决定性的是地质因素。在勘探和施工过程中对地质情况认识不清，造成施工时出现了塌方。（1）在开挖的过程中，围岩的地质条件发生突变。（2）在隧道施工范围内或隧道周边出现的断层、破碎带、软弱夹层、结构不利面、岩层的不整合接触带等。（3）出现特殊的不良地质，如膨胀岩、溶洞、涌水等。（4）地下水是使隧道围岩丧失稳定的重要原因，其影响主要有3个方面：一是软化围岩，软质岩石（土）体受水饱和后，其强度有不同程度的降低，水浸入无水石膏或以蒙脱石为主要成份的粘土，地层膨胀而对隧道产生极大的膨胀压力；二是软化结构面，泥质充填或具有软弱夹层的软弱结构面遇水后，即发生液化变软或填充物被冲走而降低结构面的抗剪强度，使岩体易于滑动；三是承压水作用，围岩受到水压作用后，更易失去稳定。设计因素1、选线不合理。无论是公路、铁路，还是城市地铁，有时过多考虑投资等经济因素，线路的选择和确定不能百分百从技术、地质、实际功能需求和可行性来考虑，出现一些选线不合理的情况。如果线路不合理，隧道穿越地层就有可能由好地层变为不良地质地段，就容易出现隧道塌方。2、洞口的位置选择不恰当，如位于较大的滑动体、断层之中，或存在偏压，从而引发洞口塌方。3、设计的支护参数偏小，无法保证围岩从开挖后到二次衬砌施作这段时间内的稳定。4、针对特殊不良地质地段，设计上给出的处理措施不当。施工因素1.开挖面积小于100m²隧道：Ⅱ、Ⅲ级围岩一般采用全断面法开挖，Ⅳ、Ⅴ级围岩一般采用台阶法开挖。开挖面积100~200m²隧道：Ⅱ级围岩采用全断面法开挖，Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，Ⅴ、Ⅵ级围岩采用CD、CRD法或侧壁导坑法进行开挖。2.对破碎、软弱围岩或大断面施工，要采取一些辅助措施配合开挖：上半断面采用环形开挖、留核心土，喷射混凝土封闭开挖工作面，设临时仰拱封闭成环；设超前锚杆、超前管棚、插板、预注浆加固等措施。隧道渗水或涌水较大情况下，应采取较为保守的施工方法。3.施工中经常存在施工方法与地质条件不相适应，地质条件发生变化，没有及时改变施工方法等。4.一次开挖进尺过长也极易导致坍塌事故的发生，特别是软弱破碎围岩地段，上半断面应一次开挖一榀钢架，下半断面Ⅳ级围岩不超过两榀钢架，Ⅴ级围岩不超过一榀钢架。受力因素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。1.洞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。2.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。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，不能有效控制围岩变形，导致围岩失稳。处理措施1、选择合理的施工方法隧道施工预防塌方，选择安全合理的施工方法和措施至关重要。应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工方法。2、加强塌方的预测预测塌方常用的几种方法：（1）观察法；（2）一般量测法；（3）微地震学测量法和声学测量法。3、加强初期支护控制塌方隧道发生塌方，应及时迅速处理。处理塌方应先加固未坍塌地段，防止继续发展，并可按下列方法进行处理。（1）小塌方，纵向延伸不长、坍穴不高。首先加固坍体两端洞身，并抓紧喷射混凝土或采用锚喷联合支护封闭坍穴顶部和侧部。（2）大塌方坍穴高、坍砟数量大，坍砟体完全堵住洞身时，采取先护后挖的方法。（3）塌方冒顶，在清砟前应支护陷穴口，地层极差时，在陷穴口附近地面打设地面锚杆，洞内可采用管棚支护和钢架支撑。（4）洞口塌方，一般易坍至地表，可采取暗洞明作的办法。4、处理塌方的同时，应加强防排水工作（1）地表沉陷和裂缝，用不透水土壤夯填紧密，开挖截水沟，防止地表水渗入坍体。（2）塌方通顶时，应在陷穴口地表四周挖沟排水，并设雨棚遮盖穴顶