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摘要：随着我国大规模基础建设的开展,隧道工程已成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。但目前在国内建和已建隧道工程中，均出现过不同程度的塌方现象，给建设和运营带来了较大的危害。本文在此分析了隧道坍塌形成的可能原因，总结了坍塌处理措施。
关键词：隧道坍塌,原因,处理
1隧道坍塌的原因
1.1自然因素
隧道工程属地下工程，地质情况千变万化，施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造的影响巨大。塌方处地表人工采土开挖范围较大,未采取防护措施。
1.1.1不良地质
隧道穿过不良地质地段，如断层褶皱带、膨胀岩地区、高应力岩层或薄层岩体的小曲褶、错动发育地段，一经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，小则引起围岩掉块、塌落，大则引起塌方。当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后多引起坍塌。
1.1.2地形、地貌因素
隧道穿越地层覆盖过薄地段；隧道穿越地表水源如水塘、水库、沟槽、冲沟等地段；隧道穿过地面建筑物，而且埋深浅如城市地铁隧道，城市过街隧道等；影响隧道洞口安全与隧道洞身稳定的不良地质和特殊地层崩坍、错落、岩堆、滑坡、人为坑洞、泥石流、断层、流砂、膨胀岩、岩溶、岩爆等。这些都是常常引发塌方的地质条件。
1.1.3地下水因素
地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和塌落。有些隧道中地层岩性为砂土状及碎块状强风化熔结凝灰岩层，厚度大、地层渗透系数大，属强过水通道，水量丰富，水渗入围岩使软化系数大的岩石强度降低,结构面的抗剪强度减小，导致塌方。岩层软硬相问或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生滑塌。
1.2设计因素
在设计过程中未能准确判断隧区地质条件，没有充分考虑不良地质对隧道的影响，特别是没有及时与现场实际地质条件进行跟踪分析，从而设计的支护类型与实际要求不相适应，导致施工中产生松弛坍塌等异常现象。
1.3施工因素
1.3.1采用施工方法和措施不当
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；施工支护不及时；地层暴露过久，引起围岩松动、风化；忽略了围岩的变形规律，围岩的变形同时具有连续变形和突然变形的特征。当开挖距离小于ｄ（ｄ为隧道开挖宽度）时，围岩两端由于受到二次衬砌砼和开挖掌子面支撑的约束作用，连续变形很小，主要是爆破后的受震动影响的突然变形，而且在这个距离范围内由于衬砌和开挖面支承的“空间效应”的影响，即使初期支护抗力不足围岩滑移力亦不致于失稳，当这个距离为1.5～3d时，“空间效应”的影响完全消失，初期支护抗力小于滑移力的问题即刻暴露出来，围岩急剧变形，极易引起塌方的发生。
1.3.2施工工艺及操作欠规范，工程质量不合格
施工过程中存在的工艺操作不符合施工技术规范要求，施工管理不到位，质量意识、安全意识不强也是造成塌方的另一个重要原因，常发生的施工质量问题有初支背后有空洞、初支厚度不够、锚杆的长度和数量不足、钢支撑未完全由喷射砼包围密实或钢支撑与围岩之间存在空隙及钢支撑未置于稳定坚固的基础上等。以上质量问题直接造成支护抗力未达到设计要求或围岩未粘结紧密使无弯矩结构产生弯矩而导致塌方。
1.4认识因素
不可否认的是，“不塌方、不赚钱”的观念目前还在一定范围内存在。有些施工单位及施工人员甚至期盼着塌方，从而增加工程量或者设计变更以带来更大的施工利润。另一方面，“地质工作是设计人员的任务，而不是施工人员的事”这一传统观念致使减弱甚至忽略了施工过程中的地质勘测及预报工作，从而也加大了施工塌方事故产生的可能性。
2塌方处理程序及方法
总体施工原则为强加固、短清渣、快支护、实回填、勤量测。对于小塌方可以直接进行塌体处理，对于塌方影响范围较大的分为初期处理和塌体处理两部分。塌方处理全过程实施监控量测，实时提供围岩变形情况，以指导施工。
2.1初期处理
初期处理的目的是为了防止塌体的继续发展，一般分步采取如下措施：
2.1.1封闭塌体面，加固塌体后方。
在一定的地质条件下，塌方高度与开挖宽度成正比，即只要开挖宽度不变，就不会有新的坍塌，应用塌方高度计算公式计算塌方高度，初步判断目前塌方高度是否已达到对应目前宽度的理论计算值，进而判断塌方是否已趋于稳定。在定性做出塌方稳定的判断后，也不能排除个别小石块的松动吊落的可能，要及时对塌穴作喷混凝土处理，此步骤的重要性不在于喷混凝土本身强度对塌穴的支护作用，而在于形成平衡拱的围岩本身具有一定自稳能力，但由于围岩的不均质，可能有小石块松动掉落，进而引发较大的坍塌，而喷混凝土附着在围岩表面上，围岩变形就会及时反映在喷混凝土表面上，为准确判断围岩稳定提供强有力的依据。在塌方后方5m一10m范围内采用钢支撑及小导管注浆进行加固。
2.1.2设置临时钢支撑，稳定塌方空腔。
2.1.3若塌方通顶，要在塌体地表修筑截排水设施，必要时搭遮雨棚以防地表水灌人塌体内。待洞内处理完毕后，采用土石夯填要略高出原地面，待填土下沉稳定后，用M7．5浆砌片石铺砌。
2.1.4在塌体后方5m～10m范围内施作二次模筑衬砌中，较稳妥地巩固后方，并及时施工仰拱，使之形成完整的支护体系，以阻止围岩继续变形坍塌。
2.2塌体处理措施
2.2.1处理塌方
如塌方体积较小，且塌方范围内已进行喷锚或已架设好较为牢固的构件支撑时，可由两端或一端先上后下地逐步清除坍碴，随挖随喷射混凝土，随架设临时构件支撑支顶。如塌方体较大，或地表已下沉，或因坍体堵塞无法进入塌方范围进行支护时，则可注浆加固坍体，然后用“穿”的办法在坍体内进行开挖、衬砌。在处理塌方的同时，要加强排水作业，以减少水对塌方的影响。2.2.2塌方段支护
塌方稳定以后要立即着手进行支护，以确保安全。一般情况下，锚喷支护要比架设支撑的方法更快、更安全、更省料。锚喷支护前要由外向里、自上而下逐段清理危石，先在围岩表面喷一层砂浆，再分层喷混凝土，每层5cm，在喷射1～2层混凝土以后立即打锚杆，挂网喷射混凝土。在稳住了塌方体以后，即可清除塌方，进行模筑衬砌和衬砌后回填。用支撑构件处理塌方时，可以根据塌方洞体的情况采用人字架支撑、排架支撑、井箍支撑等形式将塌方体支住。支撑构件必须有足够的强度和刚度，支撑之间一定要连接紧密，不得移动和变形，支撑杆件和岩体之间一定要用填塞木塞紧，以免塌方继续扩大。2.2.3衬砌和回填
塌方支稳以后，立即清方进行模筑衬砌，快速成环，在衬砌拱圈的适当位置预留注浆孔。在衬砌背后先在拱背上浆砌2～3m片石护拱，其余空腔再用轻型砌块回填，最后采用注水泥浆、水泥砂浆或其它材料将其回填密实。2.3监控量测
监控量测严格按照有关规范和设计进行，每天测量完毕及时进行数据分析，向施工技术员和现场负责人反馈监测结论。要全程做好地表沉降、拱顶下沉、洞内周边收敛的监控量测工作，并用数据指导施工。
3塌方处理的施工要求和注意事项
本着保安全、保质量的原则，塌方处理的施工要做到以下几点：
3.1在施工过程当中，以安全为重，禁止无关人员进入洞内，安全员随时注意观察隧道围岩的变化，如有突变，所有人员应立即撤离。
3.2拱顶存在掉块可能，施工时必须佩戴安全帽。
3.3洞内主要由机械作业，缩短作业时间。现场有专人指挥，一有险情，立即组织撤离。
3.4塌腔必须分层夯实，并设置隔水粘土层；机械刷坡和回填土时，不得置于顺线路方向。
3.5加快处理速度，尽量减少围岩裂缝的发展。
结语
由于隧道地质条件复杂，在开挖施工过程中出现塌方现象在所难免，坍塌事故发生后，施工单位要准确分析事故原因，并及时采取一系列有效措施，有效控制塌方，尽可能的减少塌方损失。
参考文献
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