公路隧道塌方成因及处理技术

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  【摘要】公路隧道塌方的原因是多方面的,本文主要是结合了笔者这几年的经验,对公路修建过程中,隧道塌方的成因进行了总结,并且结合工程实际,对塌方处理的技术和处理效果进行了分析,希望对类似的工程提供一定的借鉴和指导。
  【关键字】公路隧道;塌方;成因;处理技术
  高等级公路在修建的过程中,不可避免的会遇到山岭等各种情况,隧道工程因此产生。隧道工程因不可预见性大,条件艰苦,施工难度大等特点,对施工的质量提出了更高的要求,只有严格遵守相应的规范,做好地质勘察工作,客观的分析地质情况,不断的积累经验,遇到渗水或者塌方等特许情况,能沉着冷静的想出合理的解决办法,才能确保工程的顺利进行。
  一、隧道塌方的成因
  (一)客观原因
  1、不良地质。隧道在穿过断层或者破碎地段的时候,岩石发育不好,内部的应力在受到土层扰动的时候迅速释放,从而引起围岩失稳,导致塌方。地质情况是引起塌方的主要原因,特别是在山体的某个部分,出现了与踏勘不同的地质情况,出现了岩石断层等,容易引起塌方现象的发生。
  2、地形、地貌因素。隧道施工的路段,若地表有水塘、水库、建筑物等情况,可能会出现施工地段的底层覆盖过薄,容易引起塌方。
  3、地下水的原因。地下水的作用是导致隧道塌方的重要原因之一。由于地下水对岩石的长期作用,岩层之间的强度会大大降低,加剧了岩体的失稳,从而引起塌方,另外,隧道在通过有暗河的地质情况时,隧道开挖的过程中,地下水将冲入隧道中,极易引起地表下层和隧道塌方。
  (二)主观原因
  1、施工方面的原因。隧道在施工的过程中,所采用的施工工艺和施工方法与实际的地质情况不符,并且没有来得及改变施工工艺和施工方法,从而导致塌方现象的出现;隧道施工过程中,管理不到位,工作人员的质量意识和安全意识不强;施工过程中所采用的材料不符合要求,如锚杆长度不够,砂浆或混凝土强度不够等等;施工过程中,支护措施不及时,施工技术力量不够,资金缺口较大导致工作面裸露太久,引起围岩松动等都是导致塌方的原因。
  2、设计方面的原因。隧道设计方对隧道的地质情况勘察不准确,所设计的支护方案不合理,对可能遇到的断层、暗流等特殊情况估计不足等都是引起塌方的原因。
  二、塌方处理的原则
  塌方的处理原则是先加固防扩散后处理的原则,要求处理塌方宁早勿迟,宁强勿弱。只有对现场的情况作出准确判断后方可制定处理方案。塌方处理一般可以分为初期处理和塌体处理俩部分。①初期处理:为了防止塌体的进一步扩大所采取的方式,一般首选采用封闭塌体并且加固塌体的后方,在定性判断塌体的稳定后,方可进一步处理。②塌体的处理:塌体的处理一般是初期处理完毕后或是塌方暂时达到自稳时进行的。常用到的方法有三台阶开挖方法、二次衬砌加强方法及回填法等。
  三、塌方及处理实例—某隧道的塌方过程与处理方法
  (一)隧道及地质情况简介
  某隧道沿线地形地质情况复杂,片岩、花岗岩、泥质砂岩广泛分布,该隧道左线全长900m,右线全长880m,均为直线段,山高坡陡,在隧道入口的地段,地形坡度20°~40°,上陡下缓,山体陡峭,出露岩性为微风化花岗岩;在隧道出口的地段,地形坡度为20°~30°,地形平坦,山出露岩性为强~中风化绢砂质板岩。据现有的资料显示,隧道设计区内局部有小的断层。
  (二)塌方过程及规模
  在隧道往前施工的过程中,某日,在隧道进口段挖至离洞口411米处,由于近期降雨较多,掌子面出现了滴水现象,而且随着降雨量的增多,滴水现象变的更为严重,经过仔细观察,掌子面为强风化花岗岩,拱部左侧出现了大量的掉块,同时在掌子面前方出现了一个巨大的溶洞,形成了一个地表直径23米,洞坑深度12米左右,洞坑直径10米左右的洞坑,塌方总量4102m3左右,现场人员在清理现场的时候,发现还在继续坍塌,使得工作人员都无法进入到塌方现场。
  (三)处理方案
  经过多方专家进行讨论后,待坍塌趋于稳定后,即着手对塌方进行处理,具体处理方案如下:
  1、洞顶地表处理
  首先对洞顶塌坑周围进行清理,坑外挖出一条排水沟,断面尺寸应不小于50×50cm,并采用C20混凝土对排水沟支护,C15混凝土进行封底,确保地表水不浸入塌坑内。在地表清理后,采用C20混凝土进行锚喷支护,锚杆可采用3.5米长的Ф22钢筋,间距为1.5米,网片采用间距为20×20cm的Ф8钢筋,喷射混凝土厚度为10cm。对于塌方前段洞穴下沉部位,可以采用C20的混凝土进行补喷,厚度为10cm。
  2、洞顶塌孔处理
  坑内松土进行清理后,坑壁采用与洞顶同样的支护和处理方式。在坑内溶洞部位加设10根纵向16型工字钢支撑,横向用Ф22的钢筋连接,连接筋间距为0.5m/根。塌坑内钢支撑加固后,采用1m厚的C20混凝土进行填充,待强度合格后在混凝土层上用地表土进行回填。
  3、洞内加强处理
  首先要加强洞内排水,确保洞内塌方所造成的积水能清除,保证施工作业道路的畅通,其次,增加钢支撑进行支护,加密钢拱架间距。再次,加强洞内初期支护,增设双层小导管和钢筋网片,小导管规格为Φ42无缝钢管,长度调整为每根6m,共增加4排,每排35根。双层钢筋网片規格为Ф8钢筋网片,网片间距为20×20cm。上导坑施工时,每榀拱架每侧增加6m长锁脚注浆小导管3组,共6根,每组上下间距为0.5m,小导管内加设Φ22的钢筋进行加强。
  (四)实施效果
  该隧道塌方发生后,实施了上述洞顶地表处理、洞顶塌孔处理、洞内加强处理三项处置措施,当塌方完全处理完毕时,整个处理过程再无发生坍塌现象,且无任何安全事故发生,起到了很好的处理效果。
  四、结语
  公路隧道的施工是一项艰巨的工程,隧道施工地段的地质情况一般比较复杂,只有仔细做好该地段的地质勘察工作,在施工的过程中及时的进行检测并且分析数据,出现塌方后首先要确保施工现场人员的安全,再进行充分的讨论、论证,采用合理的施工处理方案。只有充分利用先进的科技手段,做好探测、预报、分析等工作,才能更好的确保隧道施工的安全和进度。
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