隧道塌方防治技术

2015-10-21范嘉慧叶亭

建筑工程技术与设计 2015年30期

范嘉慧　叶亭

【摘要】对于隧道施工中发生的灾害来说，采取防止措施，避免灾害发生，其意义远大于塌方后期采取防止措施。通过对目前隧道常用施工方法进行了阐述，并对比得出了较为成功的开挖方法，也即施工常用的新奥法中的留核心土开挖法使用最多也较为成功。目前对于塌方处治方案的研究较为广泛，对于不同类型的塌方方案也较为系统。

【关键词】新奥法，防治技术，处治方案

1 隧道工程设计理论与方法

1.1 隧道施工技术的发展

中国大部分地铁隧道采用浅埋暗挖法[1]，包括部分公路、铁路隧道，尤其是浅埋山岭隧道与水下隧道。钻爆法施工长期主导中国隧道工程施工技术，推进了中国设备的信息化和自动化进程，极大提高了工作效率。盾构、TBM掘进机长期以来依赖国外引进，但近年来以中铁装备为代表的中国厂家已实现了中国盾构和TBM的自主制造，占据了中国大部分市场，在地铁工程中广泛应用，并于2014年成功实现了超前地质预报装备的搭载。在大量工程实践中，不断创新了单护盾TBM和敞开式TBM技术，解决了TBM在软弱地层掘进脱困与市区沉降控制技术中的难题，形成了超浅埋、大宽度、小净距矩形顶管技术与盾构始发、到达零覆土技术，在甘肃引洮7号隧洞、重庆轨道交通6号线等工程中成功应用，创造了多项世界纪录。

1.2 钻爆法

钻爆法是以钻孔、装药、爆破为开挖手段，以围岩-结构共同作用为支护设计理论，采用复合式衬砌结构。到目前为止，中国采用钻爆法已成功修建了全国99%的隧道，是采用钻爆法修建隧道数量较多的国家之一。

1.全断面开挖法

对于岩体应力重分布来说，从围岩等级上，适用于岩质较均匀的稳定硬岩中，开挖后不需要支护的Ⅰ-Ⅲ级围岩的岩石隧道，以及高度不超过5m，断面小于30m2的中小型断面隧道。对于全断面来说，由于是整体开挖，岩质好，所以对于其他部位来说扰动性就小多了，而且比较稳定，适合大型的机械直接开挖。

2.台阶法

台阶法的划分，是依据于台阶的长度来的，包括了主要的三种以及演化出来的其他方法。短台阶法可以使结构快速闭合，提高支护承受力，可以在一定程度上减小变形与沉降，适用于Ⅱ、Ⅲ类围岩。超短台阶法在变形上面更有优势，适用于软弱、需要早一些闭合的断面，及时形成稳定结构。稳定性最好的核心土法，因为上部有土支挡着，适用于现在大量施工的工程中，适用的土体范围较广，对于不良的或者一般的也可以用。

3.侧导坑法

广泛应用在大断面以及承载力低的地方[2]。在大跨度、松散软土中，现在大量用的都是单侧壁法，因为沉降没法有效控制，所以采用这个是尽可能的保证施工的安全，对于不好控制的软岩来说，单侧壁很有优势。而双侧壁属于各自开挖，各自闭合，安全性来说属于较好的，但是会影响效率和整个施工的进程，所以综合来说属于较慢但是安全的方法。

4.CD法[3]

将隧道断面分为左、右两部分，适用于土砂和自稳性不好的地方以及需要注意沉降的区域。要求能够第一时间密闭隧道，合理控制隧道围岩变形，挖掘流程少.

5.CRD 法

每次开挖时候的跨度小，施工的掌子面也小，施工速度快，每一段的开挖距离要比洞距要小的情况下，属于比较安全的范围，也有利于稳固度的增加，适用于跨度比较大的断面，特别是软弱围岩和受力不均的隧道[3]。

针对软弱围岩或断层等不良地质现象，隧道施工中常采用超前锚杆、超前小导管、超前长管棚等辅助工法，以保证施工安全和施工进度。超前长管棚使用在地质条件较差的洞口段及坍塌后可能产生严重后果的洞身地段。小导管注浆法是塌方处治中应用最广泛的方法，大、中型塌方事故主要运用的是小导管注浆法和管棚法，占塌方事故的72%。

1.2.2 衬砌加固

新奥法的核心就是符合衬砌，特别是对软岩来说，更为的适用。复合式衬砌包括初衬以及二衬，初衬是主要承载结构，由混凝土、锚杆、钢架组成。当衬砌的裂缝影响到整体强度时[1]，可采用嵌入钢拱架法进行加固，如仲澳隧道、台湾某单线铁路隧道和公路隧道等均采用了此治理方法。

2 隧道塌方防治

1.隧道设计过程中的预防[4]：

（1）切实的做好地质勘察工作；

（2）隧道设计时，选取上就要绕开不良的地段；

（3）切实结合实际要开挖地段的地质情况，设计可实施的方案，使得开挖与支护的方法既能做到费用最低，效果还可以达到最好。

2. 隧道施工过程中的预防：

（1）超前地质预报[4]，在隧道施工中，除了要监控围岩，还要由地质超前预报进行分析，将开挖以及支护措施提高到相应级别，尽可能减小危险。

（2）做好水的处理工作。在塌方隧道中，水作为诱发因素带来的灾害不可小觑，为了避免地下水带来的危险，要设置排水的通道，将水及时引流。

（3）按照规范的要求对围岩进行量测工作[4]。由动态的监控数据，对于变形等进行提前预判，防患于未然。

（4）慎重选择开挖以及爆破法，要控制炸药用量，避免对围岩产生大的影响扰动。