张玉轩

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆，400000）

在通常情况下，公路隧道塌方是由多种因素引起的，隧道塌方不仅会影响整个工程的质量，还会延长工期，给施工企业造成极大的经济损失。本文主要探讨公路隧道塌方的诱因，并提出几点处治技术，仅供参考与借鉴。

1 公路隧道塌方的分类与类型

1.1 公路隧道塌方的分类

按照公路隧道塌方塌腔高度和塌方体积来分类（如表1 所示），主要可以分为小塌方、中塌方和大塌方这三种类型。

表1 ：塌腔高度和塌腔体积分类

1.2 公路隧道塌方的类型

（1）危岩滑动型。危岩滑动型多发生于硬岩或者较为坚硬的岩体中，这主要是由于岩体的结构面在相互交切的过程中会破坏岩体的稳定性。加之，在开挖振动和地下水等因素的共同影响下，滑动剪切力>抗滑力，进而导致岩体面出现滑落，形成危岩。（2）松散介质垮落型。松散介质垮落型多发生于松散岩石和软弱的破碎岩层中，有时也会受到溶洞、采空区等塌方体的影响导致隧道出现塌方。同时，围岩强度低、承载力小，在开挖之后如果没有得到及时的支护，其在重力的作用下就会发生位移，最终导致隧道出现塌方。（3）软岩蠕变形（如图1 所示）。软岩蠕变形多发生于页岩、片岩等的低强度和高膨胀的岩石中，虽然在塌方之前软岩蠕变形会有一段较长的过渡期，但当软岩应力超过临界值后，就会突然加速，最终导致隧道塌方[1]。（4）硬岩岩爆型。硬岩岩爆型多发生于岩体强度高的脆性岩体中，当岩体达到一定的限度之后就会瞬间发生破坏，进而导致隧道塌方。

图1 软岩蠕变形塌方示意图

2 公路隧道塌方诱因

2.1 地质条件

公路隧道是集线状隐蔽和穿越性于一体的工程项目，在具体的施工过程中通常会受到地质因素影响概率较大。也就是说：如果在没有完全了解工程项目地质条件的情况下便进行施工，十分容易出现塌方的现象。故此，需对工程项目的地质条件进行深入分析和研究。据统计：从以往的公路隧道塌方的原因来看，大约有一半以上的塌方事故都是由于没有深入了解工程项目的地质条件而引起的。其中最重要的一个因素就是地下水的存在，因为地下水会改变地质、会改变土层的密度，同时在侵蚀岩石的同时还会降低岩石的硬度，进而冲刷掉土壤中的填充物，这是造成公路隧道塌方的一个主要诱因。

2.2 勘查设备

在公路隧道施工过程中，有时会由于勘察设备陈旧、操作方法不当等的因素无法对工程项目所在的区域实际情况进行详细的勘察。因此，在设计阶段也就无法建立较为全面的档案资料，进而也就无法准确地评估隧道内的富水、瓦斯、断层以及岩爆等不良的地质现象。同时，公路隧道作为一项隐蔽性的工程，一条较长的施工隧道有可能会跨过几座山体、多种地质构造以及地质单元等。诚然，由于目前我国的地质勘察设计水平依然处于发展的时期，无法完成对公路隧道内埋深较大洞段的监测。因此，在公路隧道的施工过程中勘查设备的原因也会导致塌方事故的发生。

2.3 施工过程

在公路隧道施工过程中，还会受施工材料、围岩支护以及管理不善等诸多因素的影响，使得公路隧道施工过程变得极其复杂。因此，需要对以上几个方面的因素进行综合考虑。（1）施工材料的购买。施工材料的购买要综合考虑工程项目所在地的地质、水文、气候等的因素，如果施工材料选择不合适，就会使得公路隧道的建设质量大打折扣。（2）隧道的开挖。在隧道的开挖过程中，周围的岩石结构十分容易遭到破坏，可能会与设计的预期有所出入，因此要及时对围岩进行支护，避免塌方事故的发生。（3）管理不善。公路隧道施工企业有时会由于管理不善出现偷工减料的现象，这一现象的出现不仅会降低公路隧道的施工质量，还会导致塌方的发生[2]。除此之外，公路隧道施工企业过于注重施工的速度，进而忽略了安全管理工作。安全管理的不严格就会导致施工人员出现安全意识薄弱，出现的小问题也不对施工人员进行相应的处罚，更对工程项目中存在的安全隐患置之不理，小问题积少成多变成大问题，最终导致塌方事故的发生。

2.4 气象水文

在公路隧道施工过程中，还会受到自然界中的风化、降雨等因素的影响导致岩石的强度变低，进而引发塌方事故的发生。其中，风化会降低岩石结构的强度，比如隧道的浅埋围岩、洞口仰坡等，导致围岩稳定性下降引发塌方事故；降雨对对公路隧道塌方的影响是最严重和最直接的，比如暴雨、连阴雨都会导致塌方的发生。其中，由于暴雨和连阴雨形成的地表水和地下水位的上涨都会导致围岩的稳定性下降，岩体出现软化并变形，其承载力下降进而引发塌方。

3 公路隧道塌方处治技术研究

3.1 大管棚处治技术

大管棚处治技术指的是在公路隧道施工的施工过程中开挖一个高度为1～1.5m 的管棚工作室。但是，在对管棚进行开挖时，不仅会加剧塌方现象的出现，还会形成严重的开裂现象，导致施工人员的安全无法得到根本的保证。塌方的主要物体为碎石土，其黏结性能差、结构松散，钻机的钻进方向难以对其进行准确控制，造成钻机方向出现偏差，导致渣塌下沉，影响公路隧道施工质量。因此，需要通过大管棚处治技术加大对公路隧道施工质量的控制，切实提高岩体结构的强度，有效避免钻机偏差问题，保证大管棚处治技术可以满足公路隧道建设需求，降低和减少塌方事故的发生。

3.2 小导管注浆处治技术

小导管超前注浆处治技术的优势是无须开挖工作室，该处治技术不仅施工速度快且操作方便简单，可以实现多台钻机同时进行钻孔施工，虽然注浆施工次数较多且钢管的安装数量也多，但小导管超前注浆处治技术却具有施工灵活和柔韧性好的特点[3]。同时，小导管超前注浆处治技术可针对公路隧道地质条件不好的区域进行随时补注，保证围岩结构的稳定。但是，在运用小导管超前注浆处治技术时，应当对施工现场的实际情况进行全面分析与勘察，并要综合考虑施工的经济性和安全性等方面的因素，制定针对性的塌方处理方案，严格按照相关技术标准进行小导管超前注浆施工，以此消除公路隧道施工过程中不良地质条件的影响，保证后续施工的顺利推进，提高公路隧道的安全性与可靠性，防止塌方事故的发生[4]。

3.3 超前回填体处治技术

（1）塌方回填体加固。鉴于以往公路隧道内塌腔区已回填到位和塌方体积较大的缘由，应当先在塌方回填的表面喷射一层早强混凝土将塌方体进行封闭，混凝土的厚度应为20cm，强度因为C25，并在塌方体上设置一定数量的排水孔[5]。为了保证塌方回填体的稳定，还应当在塌方体的表面打入小导管，小导管采用梅花形布设，间距为：100*100cm、长度为：6m，直径为：Φ50mm，在小导管内采用C30 双液注浆，以此稳固塌方体，进而保证公路隧道塌方体的稳定性。（2）塌方区的探测进行加固。①利用超前探测技术对塌方体的上方进行探测，以此探明塌方体上方空洞的大小。②利用超前管棚探孔进行进一步探测，以便准确掌握塌方体上方空洞的分布范围。③从塌方体后方瞄准塌方空洞的位置分别打入2 根钢管，钢管的直径应为Φ108mm，一根在上部，一根在中部，再向中部钢筋管内注入C25 混凝土对其进行填充，此时上部钢管会排出在填充混凝土时挤压出来的空气，直至上部钢管注满混凝土时，方可停止。④塌腔回填的厚度应当大于开挖线的6m 为宜，如果空洞较小，应当全部填满，保证空洞内空洞回填的密实度[6]。（3）加强初期支护和二级补强。待塌方回填加固处理完成之后，还需要对塌方区后方的影响范围进行初期支护和二级补强。初期支护和二级补强应当遵循以下两个原则：①如果隧道内塌方体后方的影响区已经完成施工的初期支护没有出现变形，或者是已变形但＜5cm，便可以利用小导管对塌方体后方的影响区进行注浆加固。②如果公路隧道内塌方体后方的影响区已经完成施工的初期支护出现了变形，并＞5cm，则可以利用径向小导管对塌方体后方的影响区进行注浆加固，小导管的花型、间距、长度以及直径同上[7]。

3.4 超前瞄杆支护技术

采用自进式瞄杆（Φ76cm）对公路隧道完成超前支护工作，每一个瞄杆的环向距离应当为20cm，倾角应为10-15°之间，瞄杆的端部桩号应当为YK56+035，入岩长度应≥2m，钻进瞄杆时，要通过注浆的形式对容腔内的泥土进行加固[8]。

3.5 倒排地下水处治技术

在对公路隧道掌子面进行开挖的过程中，待仰拱开挖结束后，还需要根据钻孔的揭露情况，将排水管预埋于底部，预埋管的直径应当为10cm，以此减小破碎带水系对隧道的破坏程度。与此同时，为了保证掌子面的稳定性，还应当注意泵送混凝土进行空腔的回填。除此之外，还应当在稳定后的围岩上设立角撑架，对于渗水的裂隙通过填补灌浆的方式对其进行封闭，以此减少下渗地下水[9]。

4 公路隧道塌方的处理措施

公路隧道中的各种不安全因素才会导致塌方事故的出现，因此在对公路隧道塌方的处理过程中，应当采取相应的安全质量保证措施。具体可以从以下几个方面做起：（1）对于参加公路隧道的施工人员，要对其进行定期的安全教育培训，提高施工人员的安全意识。（2）对于公路隧道塌方处理所使用的材料，必须是经过检测后的合格材料，否则一律不得使用。（3）加强对塌方段围岩的监测，于每3 米设置一个监测点，一开始每4 个小时监测一次，并记录在册，并随时掌握围岩的变化情况，采取针对性的措施，确保公路隧道的安全与可靠[10]。

5 结语

综上所述，公路隧道如果发生塌方事故，不仅会给施工人员的生命带来威胁，还会给施工企业造成巨大损失。因此，作为公路隧道施工企业应当深入对工程项目的所在区域进行深入的调查与研究，制定合理的施工方案，并加强在施工过程中各个环节的质量控制，应用先进的塌方处治技术，提供公路隧道的安全性与可靠性，降低和减少塌方现象的产生。