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【摘要】溶洞是地表水和地下水对岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。岩溶对隧道的影响主要表现为是结构物部分及全部悬空,降低隧道使用的可靠度;季节性的岩溶洞穴涌水,给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素;塌方冒顶是指隧道施工中,山体上部岩层自然塌落的现象。是隧道开挖施工后,原先平衡的山体压力遭到破坏而造成的。因此,制定合理、科学、有效的溶洞、塌方处理方案对隧道顺利穿越岩溶地段非常重要。本文将介绍相关的处理方法。
【关键词】隧道溶洞；塌方；处理
1.隧道溶洞简述
在隧道的开挖施工中,塌方作为一种比较常发的事故,会给隧道施工造成极大的危害,比如延误工期、出现比较严重的机械损失,甚至威胁着施工人员的生命安全。目前,国内很多在建的或者已建的隧道都有过塌方现象。防止塌方的发生、塌方出现后的治理工作已经成为隧道施工的关键所在。隧道施工中造成塌方的原因是多样的,有地质自然条件的原因也有人为施工方法、施工质量的原因。因此,要加强对隧道施工的管理,从地质因素与人为因素出发,防止塌方事故发生,采用正确方法处理塌方事故，黄土成分复杂，且不同地区的黄土成分也有所不同，成分不同的黄土受水的影响也不尽相同。施工前应进行土力学试验，以指导施工过程中的含水量控制。黄土隧道施工前应查明地表情况，尽量减轻地表水对隧道上覆土层的影响，必要时采用注浆加固、回填夯实等方式进行处理。假如隧道在较长范围内沿着黄土冲沟走向或者与黄土塬边平行走向，而覆盖层又较薄或偏压很大，就轻易发生较大的坍塌或滑坡现象。大断面黄土隧道施工，宜根据隧道断面大小、埋深，考虑围岩的自稳能力，选用双侧壁导坑法、CRD法、CD法或弧形导坑法施工。大断面黄土隧道施工应遵循“先预、预加固、严治水、短开挖、少扰动、强支护、早成环、快封闭、勤量测”的原则。黄土隧道塌方后，塌方体已不具备自稳能力。因此，塌方后须先对塌方体进行加固处理，使塌方体自身具有一定的自稳能力，然后采用大管棚过渡。由于受地质勘探的局限性、地质条件的多变性以及黄土成分的复杂性影响，黄土隧道施工中存在很多影响安全的不确定因素。施工中每一项工作都与安全紧密相关，环环相扣，这就需要工作一丝不苟。对于大断面黄土隧道施工，则应慎之又慎。
2.隧道溶洞的塌方原因
不良地质条件。隧道施工时穿过断层或者地层覆盖比较薄弱的地段,比如穿过水源比较丰富的土层如水塘、冲沟、水库等,穿过风化比较严重的岩层,或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、软硬差异比较大的岩层分界处,这些都是会引起隧道塌方的比较常见的不良地质现象，施工方法与措施不当。施工时对地质条件掌握的不全面,导致选择不正确的施工方法。由于地质勘测做的不准确,参与施工的人员经验不足,在不良地质地段的钻探工作做的不好,施工不认真而引起塌方。施工安排不当,工序安排不合理,有的工序时间间隔拉的过长,支护、衬砌不及时,导致围岩暴露的时间长就会引起风化,从而导致塌方。在爆破时使用的药量过大,强烈的震动引起塌方。使用钢质支撑时,支撑架质量低下或支护松动后没有及时加固引起塌方，因塌方段为大断面、大跨度结构，开挖对较大范围内的围岩造成了扰动。使错落体内的围岩自稳性更低。因偏压的作用，初期支护受力复杂，易产生破坏。在雨水的渗透作用下，上覆土层粘聚力大幅降低甚至消失，绝大部分洞顶土体自重施力于隧道初期支护上。当初期支护局部强度不够。或者由于洞顶地表土体的垮塌形成冲击荷载而使初期支护强度相对不够时，就会造成局部坍塌，并很快引起连锁反应，造成大面积的突发性塌方。此外，由于大断面黄土隧道施工经验不足，施工人员主观上对黄土的熟悉不足。缺乏对这种突变性情况的预见性，也是事故发生的间接原因。坍方前的征兆:(1)量测信息所反应的围岩变形速度或数量超过允许值；(2)喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂；(3)在坑顶或坑壁发生不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙不断漏出砂、石屑；(4)岩层的层理、节理缝或裂缝变大、张开。(5)支撑梁、柱变形或折断，楔子压扁压劈，填塞木弯曲折断，扒钉受力变形，木支撑发出“噼啪”破裂声。(6)坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。塌体段为白垩系下统灰绿色泥质砂岩，泥质胶结，砂状结构，薄层～中厚层构造，水平层理极其发育，经铁四院检测后发现该种砂岩为膨胀性质，且属于中度膨胀。由于膨胀土围岩具有“吸水而膨胀，失水而收缩”的特性。塌方段为富水段，围岩遇水极易软化崩解，围岩中度膨胀性加速、加大围岩应力释放，造成围岩松动圈范围大，在初期支护支撑力不够的状态下，由于围岩压力和膨胀压力的综合作用，使围岩产生局部破坏，然后逐渐牵引周围土体的连续破坏。
3.隧道溶洞塌方处理
塌方事故发生后，各方对事故的处理提出各自的方案，归结有以下三种：(1)注浆锚固法。该方法是以“非套管成孔技术”和“中高压注浆”为基础的注浆锚固法塌方处理方案。此方案中“非套管成孔技术”是方案成败的关键，它可以保证钻孔的稳定， “中高压注浆”式压力注浆，扩大有效注浆半径，连接超前长锚杆使之与压力注浆加固体成为有机整体，可以最大程度地发挥了超前锚杆的支护效果。但是此方案最终未被施工单位采纳，主要由于此方案中要在塌方区上方打入超长锚杆(30 m以上)，施工难度相当大；大管棚注浆超前支护(小导洞法)。该方法主要采用注漿大管棚辐以注浆小导管，对塌方体进行预支护。采用短进尺、分阶段开挖，对塌方体的支护做到随挖随支。此方案充分考虑了隧道的工程地质条件与施工技术条件，充分发挥了注浆法和管棚法的优点。但管棚和注浆的施工必须达到预期效果，即形成一个能支撑上面松散岩石的壳体；(1)减少混凝土内外温差和混凝土表面温度梯度，防止表面裂缝；(2)防止混凝土超冷，应尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；(3)防止旧混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到一方面使混凝土免受不利的温度、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以使混凝土达到设计的强度和耐久性。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施往往也有保湿的作用，漏顶塌方且处于浅埋地段的,这类塌方一般会堵塞进洞口,要先对洞口附近未塌方地段加固,再加强塌洞的洞壁如采用局部打设锚杆挂钢筋网并喷射早强。然后看塌方规模大小制定是整体清除还是部分清除塌方体。塌方量较小的情况下采用整体清除,可以边清除边支护。在塌方量较大的情况下采用部分清除,先进行加固防止塌方进一步扩大,然后进行渣体的清除,并及时进行支护(或衬砌)。在总体上进行塌方加固后,紧接着要对塌方地表漏洞进行回填,使之恢复原状。同时,在回填的进行中,量测人员要注意衬砌上的预埋量测点,以分析其对隧道衬砌的影响。在变质岩地段，应超前钻探，以探明前方地质状况，作好支护，以避免坍塌。
4.总结
综上所述,隧道塌方会对工程的安全造成很大的危害,所以在施工过程中要采取有效的措施,避免塌方发生,把防塌、治塌作为重中之重。防塌就要在地质勘测上下功夫,为隧道设计提供较为全面的材料,提前勘察出不良地质,在此基础上制定出切合实际的设计。治塌时要根据塌方的实际情况,采取不同的处理方法。同时,还要采用正确的施工方法,加强对隧道施工质量的监控。
【参考文献】
［１］任文胜.隧道塌方原因分析及处理方案研究［J］.山西建 筑,2008(3).
［２］祝存芳.隧道施工中塌方的预防和处理［J］.青海交通科 技,2008(6).
【关键词】隧道溶洞；塌方；处理
1.隧道溶洞简述
在隧道的开挖施工中,塌方作为一种比较常发的事故,会给隧道施工造成极大的危害,比如延误工期、出现比较严重的机械损失,甚至威胁着施工人员的生命安全。目前,国内很多在建的或者已建的隧道都有过塌方现象。防止塌方的发生、塌方出现后的治理工作已经成为隧道施工的关键所在。隧道施工中造成塌方的原因是多样的,有地质自然条件的原因也有人为施工方法、施工质量的原因。因此,要加强对隧道施工的管理,从地质因素与人为因素出发,防止塌方事故发生,采用正确方法处理塌方事故，黄土成分复杂，且不同地区的黄土成分也有所不同，成分不同的黄土受水的影响也不尽相同。施工前应进行土力学试验，以指导施工过程中的含水量控制。黄土隧道施工前应查明地表情况，尽量减轻地表水对隧道上覆土层的影响，必要时采用注浆加固、回填夯实等方式进行处理。假如隧道在较长范围内沿着黄土冲沟走向或者与黄土塬边平行走向，而覆盖层又较薄或偏压很大，就轻易发生较大的坍塌或滑坡现象。大断面黄土隧道施工，宜根据隧道断面大小、埋深，考虑围岩的自稳能力，选用双侧壁导坑法、CRD法、CD法或弧形导坑法施工。大断面黄土隧道施工应遵循“先预、预加固、严治水、短开挖、少扰动、强支护、早成环、快封闭、勤量测”的原则。黄土隧道塌方后，塌方体已不具备自稳能力。因此，塌方后须先对塌方体进行加固处理，使塌方体自身具有一定的自稳能力，然后采用大管棚过渡。由于受地质勘探的局限性、地质条件的多变性以及黄土成分的复杂性影响，黄土隧道施工中存在很多影响安全的不确定因素。施工中每一项工作都与安全紧密相关，环环相扣，这就需要工作一丝不苟。对于大断面黄土隧道施工，则应慎之又慎。
2.隧道溶洞的塌方原因
不良地质条件。隧道施工时穿过断层或者地层覆盖比较薄弱的地段,比如穿过水源比较丰富的土层如水塘、冲沟、水库等,穿过风化比较严重的岩层,或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、软硬差异比较大的岩层分界处,这些都是会引起隧道塌方的比较常见的不良地质现象，施工方法与措施不当。施工时对地质条件掌握的不全面,导致选择不正确的施工方法。由于地质勘测做的不准确,参与施工的人员经验不足,在不良地质地段的钻探工作做的不好,施工不认真而引起塌方。施工安排不当,工序安排不合理,有的工序时间间隔拉的过长,支护、衬砌不及时,导致围岩暴露的时间长就会引起风化,从而导致塌方。在爆破时使用的药量过大,强烈的震动引起塌方。使用钢质支撑时,支撑架质量低下或支护松动后没有及时加固引起塌方，因塌方段为大断面、大跨度结构，开挖对较大范围内的围岩造成了扰动。使错落体内的围岩自稳性更低。因偏压的作用，初期支护受力复杂，易产生破坏。在雨水的渗透作用下，上覆土层粘聚力大幅降低甚至消失，绝大部分洞顶土体自重施力于隧道初期支护上。当初期支护局部强度不够。或者由于洞顶地表土体的垮塌形成冲击荷载而使初期支护强度相对不够时，就会造成局部坍塌，并很快引起连锁反应，造成大面积的突发性塌方。此外，由于大断面黄土隧道施工经验不足，施工人员主观上对黄土的熟悉不足。缺乏对这种突变性情况的预见性，也是事故发生的间接原因。坍方前的征兆:(1)量测信息所反应的围岩变形速度或数量超过允许值；(2)喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂；(3)在坑顶或坑壁发生不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙不断漏出砂、石屑；(4)岩层的层理、节理缝或裂缝变大、张开。(5)支撑梁、柱变形或折断，楔子压扁压劈，填塞木弯曲折断，扒钉受力变形，木支撑发出“噼啪”破裂声。(6)坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。塌体段为白垩系下统灰绿色泥质砂岩，泥质胶结，砂状结构，薄层～中厚层构造，水平层理极其发育，经铁四院检测后发现该种砂岩为膨胀性质，且属于中度膨胀。由于膨胀土围岩具有“吸水而膨胀，失水而收缩”的特性。塌方段为富水段，围岩遇水极易软化崩解，围岩中度膨胀性加速、加大围岩应力释放，造成围岩松动圈范围大，在初期支护支撑力不够的状态下，由于围岩压力和膨胀压力的综合作用，使围岩产生局部破坏，然后逐渐牵引周围土体的连续破坏。
3.隧道溶洞塌方处理
塌方事故发生后，各方对事故的处理提出各自的方案，归结有以下三种：(1)注浆锚固法。该方法是以“非套管成孔技术”和“中高压注浆”为基础的注浆锚固法塌方处理方案。此方案中“非套管成孔技术”是方案成败的关键，它可以保证钻孔的稳定， “中高压注浆”式压力注浆，扩大有效注浆半径，连接超前长锚杆使之与压力注浆加固体成为有机整体，可以最大程度地发挥了超前锚杆的支护效果。但是此方案最终未被施工单位采纳，主要由于此方案中要在塌方区上方打入超长锚杆(30 m以上)，施工难度相当大；大管棚注浆超前支护(小导洞法)。该方法主要采用注漿大管棚辐以注浆小导管，对塌方体进行预支护。采用短进尺、分阶段开挖，对塌方体的支护做到随挖随支。此方案充分考虑了隧道的工程地质条件与施工技术条件，充分发挥了注浆法和管棚法的优点。但管棚和注浆的施工必须达到预期效果，即形成一个能支撑上面松散岩石的壳体；(1)减少混凝土内外温差和混凝土表面温度梯度，防止表面裂缝；(2)防止混凝土超冷，应尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；(3)防止旧混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到一方面使混凝土免受不利的温度、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以使混凝土达到设计的强度和耐久性。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施往往也有保湿的作用，漏顶塌方且处于浅埋地段的,这类塌方一般会堵塞进洞口,要先对洞口附近未塌方地段加固,再加强塌洞的洞壁如采用局部打设锚杆挂钢筋网并喷射早强。然后看塌方规模大小制定是整体清除还是部分清除塌方体。塌方量较小的情况下采用整体清除,可以边清除边支护。在塌方量较大的情况下采用部分清除,先进行加固防止塌方进一步扩大,然后进行渣体的清除,并及时进行支护(或衬砌)。在总体上进行塌方加固后,紧接着要对塌方地表漏洞进行回填,使之恢复原状。同时,在回填的进行中,量测人员要注意衬砌上的预埋量测点,以分析其对隧道衬砌的影响。在变质岩地段，应超前钻探，以探明前方地质状况，作好支护，以避免坍塌。
4.总结
综上所述,隧道塌方会对工程的安全造成很大的危害,所以在施工过程中要采取有效的措施,避免塌方发生,把防塌、治塌作为重中之重。防塌就要在地质勘测上下功夫,为隧道设计提供较为全面的材料,提前勘察出不良地质,在此基础上制定出切合实际的设计。治塌时要根据塌方的实际情况,采取不同的处理方法。同时,还要采用正确的施工方法,加强对隧道施工质量的监控。
【参考文献】
［１］任文胜.隧道塌方原因分析及处理方案研究［J］.山西建 筑,2008(3).
［２］祝存芳.隧道施工中塌方的预防和处理［J］.青海交通科 技,2008(6).