隧道施工過程中，塌方是一種高發的事故，存在極大的安全隱患，一旦發生塌方，后果不堪設想，本文主要分析了造成塌方的原因，隨后提出了應對的技術措施。

　　《交通運輸工程學報》是由國家新聞出版署和國家科技部批準，國家教育部主管，長安大學主辦，國務院學位委員會交通運輸工程學科評議組、西南交通大學與東南大學共同協辦，為交通運輸工程一級學科服務的學術性期刊。

　　隧道塌方是施工中較常發生的安全事故之一。所謂隧道塌方是指施工過程中由于應力作用洞頂與兩側的部分巖石和泥沙土大量塌落的現象。隧道塌方事故隨時可能發生在整個隧道施工的過程中，隧道開挖、施工支護甚至在隧道襯砌之后都有可能發生塌方。一旦發生隧道塌方事故，帶來的后果不可謂不嚴重。不僅對施工人員造成極大的人身安全威脅，還延長了隧道的施工工期、增大了工程預算、極大程度的破壞了機械設備和降低了施工單位的施工質量。隧道塌方有高發性和高危性兩大特點，除了了給施工安全帶來嚴重的威脅，還給社會造成了不良的影響。如何減少隧道塌方，是施工和設計都應該重視的問題。

　　一、塌方的主要類型及發生機理

　　(一)洞口塌方

　　由于洞口段一般為堆積層或風化嚴重、破碎的巖體，其自穩能力及整體穩定性均較差。同時處于淺埋地段，若在進洞前未對邊仰坡采取相應的技術措施或技術措施不到位時，進洞時或進洞后將可能引起洞口頂端的圍巖發生應力重分布，在重力作用下出現下沉或開裂變形。當這些變形發展到一定程度時，極限平衡就被打破，導致大面積的整體失穩，從而發生坍塌。

　　(二)洞內塌方

　　洞內塌方包括洞內巖質塌方和洞內土質塌方，分別針對的是巖石隧道和土質隧道。當巖質隧道開挖時，其周邊的巖石處于懸空狀態，同時發生下沉或收斂變形，以釋放其內部應力。由于巖石體內存在層理及節理，使周邊的部分巖塊在重力作用下具有下落和擠出的趨勢。若

　　此時未采取相應的支護措施，巖面必然會出現“掉塊”現象，當這種“掉塊”的數量達到一定數值時，就是塌方。

　　同樣，土質類隧道開挖以后，由于圍巖的硬度值較低，周邊一定范圍內很快發生松弛變形。隨著這些變形的逐漸擴展，使圍巖的整體強度降低，同時土壓增加進而發生局部的塑性破壞，在圍巖內部出現空洞造成局部發生坍塌。局部出現下沉，塑性區進一步擴大，土壓力劇增最終導致整體失穩和大面積坍塌。

　　二、隧道塌方的形成原因

　　總的來說，隧道塌方的原因分為地理原因和人為原因兩大類，地理原因主要包括地質、地形地貌和地下水的影響;人為原因主要是設計因素和施工因素。

　　(一)地理因素

　　1、不良地質條件的影響

　　隧道穿過斷層及其破碎帶，或在薄層巖體的小曲褶、錯動發育地段，一經開挖，潛在應力釋放快、圍巖失穩，小則引起圍巖掉塊、塌落，大則引起塌方。當通過各種堆積體時，由于結構松散，顆粒間無膠結或膠結差，開挖后多引起坍塌。

　　2、特殊地形地貌的影響

　　(1)隧道穿越地層覆蓋過薄地段;

　　(2)隧道穿越地表水源如水塘、水庫、溝槽、沖溝等地段;

　　(3)隧道穿過地面建筑物，而且埋深淺如城市地鐵隧道，城市過街隧道等;

　　(4)影響隧道洞口安全與隧道洞身穩定的不良地質和特殊地層崩坍、錯落、巖堆、滑坡、人為坑洞、泥石流、斷層、流砂、膨脹巖、巖溶、巖爆等。這些都是常常引發塌方的地形地貌因素。

　　3、地下水的影響

　　水是造成塌方的重要原因之一。地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用加劇巖體的失穩和塌落。巖層軟硬相問或有軟弱夾層的巖體，在地下水的作用下，軟弱面的強度大為降低，因而發生滑塌。

　　(二)人為因素

　　1、設計原因

　　隧道施工前的設計對施工的安全性起著重要作用，如果在勘測設計階段對隧道要經過的地段的地質情況掌握的不全，就不能正確地分析該地段是否存在著比較特殊的或者不良地質現象。如果不能正確分析，就有可能把隧道設在地質條件不好的位置，導致塌方發生。隧道設計還要考慮地質條件可能會發生的變化，并根據變化及時地對支護參數進行調整，否則就有可能在施工時發生塌方事故。

　　2、施工方法不當

　　施工中經常存在：施工方法與地質條件不相適應，地質條件發生變化，沒有及時改變施工方法;施工支護不及時;地層暴露過久，引起圍巖松動、風化;忽略了圍巖的變形規律，圍巖的變形同時具有連續變形和突然變形的特征。當開挖距離小于d(d為隧道開挖寬度)時，圍巖兩端由于受到二次襯砌砼和開挖掌子面支撐的約束作用，連續變形很小，主要是爆破后的受震動影響的突然變形，而且在這個距離范圍內由于襯砌和開挖面支承的“空間效應”的影響，即使初期支護抗力不足圍巖滑移力亦不致于失穩，當這個距離為1.5～3d時，“空間效應”的影響完全消失，初期支護抗力小于滑移力的問題即刻暴露出來，圍巖急劇變形，極易引起塌方的發生。

　　3、施工質量不合格

　　支護結構與圍巖須粘結緊密、共同工作，錨噴支護結構才能成為無彎矩結構，圍巖在施工錨噴支護后不斷收斂而最終趨于穩定的前提是支護抗力不小于滑移力。在施工過程中，如發生超挖嚴重而進行回填、錨桿長度不足、錨桿砂漿不飽滿或強度尤其早期強度不足、噴混凝土強度厚度達不到設計要求、鋼支撐未完全由噴射混凝土包圍密實或鋼支撐與圍巖之間存在空隙及鋼支撐未置于穩定堅固的基礎上等質量問題，造成支護抗力達不到設計要求或圍巖未粘結緊密使無彎矩結構產生彎矩，導致塌方。

　　三、隧道塌方的處理措施

　　一般的處理原則是先加固，防擴展，后處理的原則，要求處理塌方寧早勿遲，寧強勿弱。對一般塌方可直接進行塌體處理，而對塌體破碎松散、影響范圍大的塌方一般分為初期處理與塌體處理兩部分。

　　(一)初期處理

　　1、要防止塌體擴大

　　塌方發生后，首先要采取有效的搶險措施，防止塌方范圍繼續擴大。在塌方范圍內頂部與側壁的危石及大裂縫處，要搶先進行清除或錨固。加強原有支護，對塌方范圍前后原有的支護進行加固，以防止塌方擴大。在塌方范圍內架設支撐或噴射混凝土，必要時加設錨桿。對塌方兩端盡快作好局部襯砌，以保證塌方不擴大。

　　2、如塌方塌至地表，則應對塌方漏斗地表進行截水，必要時搭遮雨棚以防地表水灌人塌體內。待洞內處理完畢后，采用土石夯填要略高出原地面，待填土下沉穩定后，用M7.5漿砌片石鋪砌。

　　3、在塌體后方5m～10m范圍內施作二次模筑襯砌中，較穩妥地鞏固后方，并及時施工仰拱，使之形成完整的支護體系，以阻止圍巖繼續變形坍塌。

　　(二)對塌方體的處理

　　塌體處理一般是在初期處理完畢后或塌方暫時達到自穩時進行。

　　1、如塌方體積較小，且塌方范圍內已進行噴錨或已架設好較為牢固的構件支撐時，可由兩端或一端先上后下地逐步清除坍碴，隨挖隨噴射混凝土，隨架設臨時構件支撐支頂。如塌方體較大，或地表已下沉，或因坍體堵塞無法進入塌方范圍進行支護時，則可注漿加固坍體，然后用“穿”的辦法在坍體內進行開挖、襯砌。在處理塌方的同時，要加強排水作業，以減少水對塌方的影響。

　　2、二次襯砌加強及回填法。因為塌方段襯砌荷載比在未塌前增大，所以襯砌要加強，加強襯砌應優先考慮采用提高混凝土標號和在襯砌內加鋼筋或型鋼或鋼軌，以及進一步采取加固穩定塌穴以減小襯砌荷載等措施。回填材料避免采用松散材料，盡可能使回填本身具有自承能力且高度要求為6m。

　　四、施工質量保證措施

　　(一)通過監控量測指導施工

　　根據量測結果,判斷支護體系及圍巖的受力與變形情況,調整支護參數、施工方法;采用監控量測成果檢測防塌措施的效果,指導超前地質預報、設計、施工,實現施工信息化。當發現測量數據有不正常變化或突變、洞內或地表位移值大于允許位移值、洞內或地面出現裂縫以及噴層出現異常裂縫時,必須停止作業,制定處理措施后再繼續施工。

　　(二)制定防塌應急預案

　　儲備應急設備、物資，尤其對不良地質隧道、城市地鐵隧道、水下隧道均應提前準備，以防不測。對有可能塌方地段，地質情況不清楚、有塌方預兆，加固措施未制定并實施，不能冒進。

　　結語

　　隧道塌方會給施工人員的生命和工程造成不可估量的損失，因此應高度重視監控量測和超前地質預報工作，對施工過程中可能出現的局部地段圍巖破碎引起的失穩、塌方和可能遭遇的斷層、涌沙、涌水都能及時預測。對開挖施工過程中出現塌方現象進行準確分析事故原因，并及時采取一系列有效措施，以便有效控制塌方。

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