魏平寬

(山西省公路局，山西太原 030006)

近年來，伴隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，公路基礎設施建設迎來了一輪建設高潮，全國各地公路建設項目遍地開花。和前幾年相比，公路建設已經(jīng)從平原微丘地區(qū)轉向了大山深處，公路隧道的數(shù)量、規(guī)模也日趨龐大，地形、地質(zhì)等建設條件也越來越復雜。各大媒體和門戶網(wǎng)站的頭版頭條經(jīng)常會有隧道事故的報道，從而引起全社會的關注。而這些報道中，有關隧道塌方事故的報道數(shù)量最多。作為一名公路建設者，如何避免隧道事故發(fā)生、防止塌方，確保隧道施工和人員安全，成為擺在我們面前首要解決的問題。

1 隧道塌方的主要原因

隧道出現(xiàn)塌方的原因很多，歸納起來，一方面是設計原因，具體來講，在施工圖設計階段，本來要在初步設計外業(yè)資料的基礎上，通過增加物探、鉆探等手段，進一步補充、完善隧道的水文、地質(zhì)調(diào)查，掌握圍巖的強度、完整性等，從而達到細化隧道圍巖分級的目的。但實際上，設計單位在施工圖設計階段，有時會因為業(yè)主著急項目上馬、催促提交設計文件而省略或者簡化了這一步，使施工圖設計階段的地質(zhì)勘查流于形式，勘察深度不足，對隧道穿過的斷層、破碎帶等不良地質(zhì)地段的圍巖情況掌握有限，圍巖級別劃分過粗，設計的支護參數(shù)選取偏小，無法保證圍巖從開挖到系統(tǒng)支護期間的穩(wěn)定;同時，由于缺乏較為詳細的地質(zhì)和水文資料，使施工單位的施工方案出現(xiàn)偏差，隧道開挖后出現(xiàn)塌方將會不可避免。另一方面是施工及管理方面的原因。施工人員選擇的開挖方案和支護參數(shù)不適應地質(zhì)條件，工序間距安排不當，施工支護不及時，使開挖后的巖體過長時間暴露在外，未能及時進行封閉，圍巖變形過大，造成塌方。初期支護施工不規(guī)范，偷工減料，支護后又未能按規(guī)定進行量測，或信息反饋不及時，導致決策失誤，造成塌方。在隧道的施工過程中，未能嚴格按照設計文件、施工組織設計、施工技術規(guī)范等相關規(guī)定進行施工，達不到均衡生產(chǎn)、有序施工的要求，由于不合理的工期、造價等宏觀決策，引起施工過程中因追求進度和工期，造成支護強度達不到應有的要求，從而引起塌方。

2 易發(fā)生塌方的地段

隧道發(fā)生塌方，與隧道所處的地質(zhì)條件有著直接的關系。塌方是圍巖變形由小到大，直至破壞、失穩(wěn)的過程，是從量變到質(zhì)變的過程，在這個量變的過程中，必然會在圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征上有一些征兆。斷層及其破碎帶，因其特殊的地質(zhì)構造，巖層一般都受到強烈破壞，致使巖體裂隙增多、巖石破碎、地下水發(fā)育，巖體完整性差，從而降低了巖石的強度和穩(wěn)定性，本身對工程建筑造成了種種不利的影響。隧道線位無法調(diào)整，需要穿越這一地層時，松散地層的圍巖條件為隧道施工帶來了很大的困難，通常成為隧道發(fā)生塌方的多發(fā)地段。軟質(zhì)圍巖隧道，巖石強度低、巖體破碎、孔隙大，膠結程度差，隧道開挖能產(chǎn)生顯著的塑性變形，一旦施工方法和工程措施不當，將極易發(fā)生隧道塌方等工程災害。對于埋深較淺的隧道，由于覆蓋層比較薄，隧道開挖后引起的松動范圍內(nèi)的圍巖外側巖體，經(jīng)常受到地表水的侵蝕和外界自然環(huán)境的影響，巖石風化程度一般較高，圍巖破碎，而緊靠洞體的圍巖也會受到地表水的侵蝕和外界氣溫等自然環(huán)境的影響，長時間以來，巖體破碎程度進一步加劇，如果設計、施工不當，也是隧道塌方發(fā)生的高發(fā)地段。在隧道施工中，對進洞、出洞往往比較重視，洞口處埋深淺、石質(zhì)差、受力結構復雜，各種不利因素集中在一起，成為施工的難點，處理不當極易發(fā)生塌方。對于設置人行橫洞或者車行橫洞的隧道，主洞與支洞交叉的部位，也就是通常所說的交叉三角區(qū)，這既是設計的難點，也是施工的特殊地段，如果工程處理不當，支護不足，也極易發(fā)生塌方。

3 預防塌方的措施

隧道塌方不僅延誤工期、大幅度地提高工程費用，給施工帶來很大的困難和巨大的經(jīng)濟損失，也會對人身造成傷害，同時如果處理不當，也會遺留工程質(zhì)量隱患，給維修養(yǎng)護工作造成極大困難。導致塌方的原因雖然多種多樣，但是只要采取有效的工程措施和對策，不僅可以有效減少經(jīng)濟損失和人身傷害，還可以使塌方事故得到有效控制。

1)加強隧道地質(zhì)工作。塌方發(fā)生在施工階段，似乎與設計關系不是很密切，因而人們往往忽視設計過程對塌方的預防，導致在施工過程中塌方的發(fā)生。實際上，在勘測設計過程中，隧道地質(zhì)工作，直接影響著設計人員對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的掌握情況，更進一步講，是判斷圍巖破碎程度、完整性、巖石強度的重要手段，也是選擇設計參數(shù)的依據(jù)，地質(zhì)勘察的科學性、準確性對預防隧道的塌方起著至關重要的作用。因此在施工前的設計階段，尤其是施工圖設計的地質(zhì)勘察，進行詳盡合理的地質(zhì)勘察是非常有必要的，不能因為各種各樣的理由省略這一步。在進行隧道設計選線時，要盡可能避開圍巖破碎的不良地質(zhì)地段;當隧道不可避免地要穿越不良地質(zhì)段時，在設計過程中，要有詳盡的設計方案，同時也要說明具體的施工措施，使施工單位對隧道穿過這一地段，提早做好打算，在思想上足夠重視，合理選擇與之相匹配的施工方案，及時采取有效的支護，預防塌方的產(chǎn)生。

雖然設計階段的地質(zhì)工作很重要，但設計階段不可能每米一個斷面進行勘察，也會有勘察不到的地方，而施工階段是一米一米的往前推進，圍巖變化往往一目了然。因此，在施工過程中，派地質(zhì)人員負責現(xiàn)場檢查隧道圍巖，并與設計文件進行比對，發(fā)現(xiàn)圍巖級別突變時，應及時通知設計單位，調(diào)整開挖方法和支護參數(shù)，避免發(fā)生坍塌，造成人員傷害和財產(chǎn)損失。對于沒有專門地質(zhì)人員的施工單位，可積極開展地質(zhì)超前預報工作，通過開展此項工作，能夠對隧道周圍及掌子面前方的地質(zhì)情況進行探測，識別和預測隧道掌子面前方及周圍的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)結構，提供準確的斷裂帶、含水帶及巖體工程類別等地質(zhì)參數(shù)，能有效地避免塌方的發(fā)生，確保施工安全。

2)重視施工技術研究。隧道施工中，開挖是最關鍵的步驟，開挖對圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)有著直接而重要的影響，各種不同的開挖方法，有著各自的適用范圍，開挖方法選擇不當，就很容易導致隧道塌方。在地質(zhì)特別差的地段，優(yōu)先考慮先拱后墻以及導洞掘進、合理分塊的施工方法，并嚴格遵循“強支護、后開挖、短進尺、弱爆破、快襯砌”的施工原則。在開挖前，按設計要求完成超前支護和注漿，這樣就加固了掌子面前方的圍巖，保證了隧道工程開挖工作面的穩(wěn)定。開挖中，不能為了搶進度，而隨意加大掘進進尺。爆破時，要嚴格控制炸藥用量，不得修改爆破參數(shù)，使施工爆破對隧道圍巖的影響降到最低，最大限度保護周邊巖體的穩(wěn)定性，發(fā)揮圍巖的自身承載能力，當開挖出工作面后，應及時有效地完成噴錨支護或噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護，并考慮采用早強噴射混凝土、早強錨桿和鋼支撐支護措施等，這對防止局部坍塌，提高隧道整體穩(wěn)定性具有重要的作用。對于暫時不能襯砌的部分，開挖臨時斷面后，要做好臨時支撐。對于地下水豐富地段，還必須制定完善的排水、堵水措施。

3)嚴格施工質(zhì)量控制。隧道塌方大多數(shù)都與施工質(zhì)量缺陷有關，因此，應加強和改善施工管理，克服重開挖、輕支護的指導思想，隧道參建人員要牢固樹立安全質(zhì)量意識，嚴格遵守施工規(guī)范和有關制度。初期支護在隧道施工中占據(jù)著極為重要的地位，隧道受力極大一部分都由初期支護承擔，施工期間穩(wěn)定安全與否，初期支護質(zhì)量好壞起著決定性作用，因此施工中必須加強對初期支護的質(zhì)量控制。格柵、鋼拱架間距、落底、上下榀焊接情況，系統(tǒng)錨桿和鎖腳錨桿數(shù)量和長度等，這些都是初期支護最關鍵的組成部分，也是施工過程中質(zhì)量控制的重點，更是預防隧道塌方的重要手段。超前支護、外部注漿，是借助外部手段穩(wěn)定隧道前方的工作面，加固圍巖，其質(zhì)量影響著圍巖加固的密實性，也是預防塌方險情的重要工程措施。

4)加強監(jiān)控量測。在隧道開挖過程中進行施工監(jiān)控量測，通過現(xiàn)場測量獲得圍巖力學動態(tài)和支護工作狀態(tài)的有關數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，來判斷圍巖和支護結構體系的穩(wěn)定性和工作狀態(tài)，及時提供圍巖穩(wěn)定程度和支護結構可靠性的安全信息，預見事故和險情，修正設計參數(shù)，約束圍巖發(fā)生大的變形，并在復合式襯砌中，依據(jù)量測結果確定二次襯砌施作的時間，為隧道提供一定的安全儲備。

4 結語

隧道塌方事故不僅會對施工企業(yè)的聲譽產(chǎn)生不好的影響，使企業(yè)蒙受巨大的損失，而且會危害人的生命，必須引起高度重視。隧道塌方的原因是多種多樣的，但只要從設計階段入手，加強隧道地質(zhì)工作，施工中，選擇合理的施工方案，加強爆破控制，采取科學合理的支護手段，嚴把施工質(zhì)量，加強組織管理，嚴格遵循“強支護、后開挖、短進尺、弱爆破、快襯砌、勤量測”的方針組織施工，隧道塌方是完全可以避免的。

［1］ 關寶樹.隧道工程施工要點集［M］.北京:人民交通出版社，2003:39-51.

［2］ JTG/T F60-2009，公路隧道施工技術細則［S］.