隧道坍方及预防.docx

隧道坍方及预防 在复杂地质条件下的隧道施工中经常发生较大的坍方，危害极大，着重阐述隧道坍方 产生的原因、处理方法及预防措施。并运用平衡拱理论，指导和制定塌方处理方案，对同类隧道施工具有一定的借鉴意义。 随着我国经济的高速发展，国力的增强、人民生活水平的提高，对交通的要求也 越来越高。近年来，我国的高速公路、城际铁路、铁路客运专线、高速铁路、城市地铁、城市轨道交通等得到迅速发展，隧道及地下工程越来越多。对于隧道建设而言，通过近两个世 纪的探索，形成了多种设计理论和工法，如矿山法、浅埋暗挖法、新奥法、挪威法等，这些设计理论和工法在隧道建设实践中发挥了十分重要的作用；但在具体实践中也出现了一些问 题，尤其是一些坍方事故的发生，规模较大、造成了生命和财产损失、影响恶劣。这些事故的发生，血的教训，警示人们高度关注和重视隧道及地下工程的施工安全。 隧道坍方的主要类型 隧道或地下洞室在施工过程中发生的坍方形式是多种多样的，可以简单的列出以下一些形式： 根据施工隧道坍方的地点不同划分。 洞口段坍方：在进洞施工或在进洞一段距离（一般为50～200m）后发生 的坍方。这类坍方因埋深浅、偏压、边坡失稳等原因会形成洞口滑坡、洞口坍塌，一般会坍至地表。 洞内工作面坍方：在开挖工作面发生的坍方。 洞内工作面后方坍方：距开挖工作面一定距离发生的坍方，这种坍方又被称为“关门坍方”，危害极大。 因施工目的不同划分。 导洞施工发生的坍方。 横洞施工发生的坍方。 斜井和竖井施工发生的坍方。 开挖避车洞引起的坍方。 处理欠挖时引起的坍方。 根据坍方规模和形式划分。 整体坍方：往往发生在软弱围岩中，从边墙或拱脚变形增大开始，进而波及到拱部，从而形成整个隧道坍塌。 顺层坍方：亦称为“顺层滑坍”，当岩层的层面较光滑，层间结合力差，或受节理相交的影响，岩体呈相对破碎状，在开挖后出现顺层的滑移现象。 局部掉块：严格地讲，局部掉块不能归入坍方范畴，因为它没有引起整体失稳。但掉块可大可小，当大到几立方米甚至几十立方米，也称之为坍方。这类坍方大都因为节理发育所致。 隧道坍方的原因分析 造成隧道坍方的因素是多方面的，有的是人为因素，有的是非人为因素，有的是 由于经验不足，但都可以归结为管理原因。大致可以分为两大类，即自然因素和人为因素。 自然因素（地质因素）。 大量工程事实证明，隧道及地下工程施工安全事故（坍方、塌陷）中起决定性的是地质因素。在勘探和施工过程中对地质情况认识不清，造成施工时出现了坍方： 在开挖的过程中，围岩的地质条件发生突变，如从Ⅲ级突然变化到Ⅴ级围岩，存在岩层分界面、岩土分界面等不利结构。 在隧道施工范围内、或隧道周边出现的断层、破碎带、软弱夹层、结构不利面、岩层的不整合接触带等。 出现了特殊的不良地质，如膨胀岩、高地应力、溶洞、涌水等。 地下水。地下水是使隧道围岩丧失稳定的重要原因，其影响主要有三个方 面：一是软化围岩，软质岩石（土）体受水饱和后，其强度有不同程度的降低。如水浸入泥质岩层，能使岩质软化；水浸入无水石膏或以蒙脱石为主要成份的粘土，地层膨胀而对隧道 产生极大的膨胀压力。二是软化结构面，泥质充填或具有软弱夹层的软弱结构面遇水后，即 发生液化变软或填充物被冲走而降低结构面的抗剪强度，使岩体易于滑动。三是承压水作用， 围岩受到水压作用后，更易失去稳定。 人为因素。 设计因素。 选线不合理。无论是公路、铁路，还是城市地铁，有时过多的考虑到投 资等经济因素，线路的选择和确定不能百分之百从技术、地质、实际功能需求和可行性来考 虑，出现一些选线不合理的情况。如果线路不合理，隧道穿越地层就有可能由好地层变为不 良地质地段，就容易出现隧道坍方。比如南方某线因线位过低，使一长隧道处在沟谷底部， 施工时隧道内地下水长流不断，水量巨大，多次出现突水、涌水和坍方事故，造成工期、成 本的巨大损失。另一长大隧道，因考虑投资，将线路标高提高，原来的长隧道变短，但隧道通过的地层由原来较为稳定的岩层，变为土质地层与含水砂层接触带，给施工造成极大困难， 造成工期、投资得不偿失。 洞口的位置选择不恰当，如位于较大的滑动体、断层之中，或存在偏压， 从而引发洞口坍方。 设计的支护参数偏小，无法保证围岩从开挖后到二次衬砌施作这段时间内的稳定。 针对特殊不良地质地段，设计上给出的处理措施不当。 施工因素。 选择不正确的开挖方法，易引起坍方。 一般情况为：开挖面积小于 100m2 隧道：Ⅱ、Ⅲ级围岩一般采用全断面法开挖， Ⅳ、Ⅴ级围岩一般采用台阶法开挖。 开挖面积 100～200m2 隧道：Ⅱ级围岩采用全断面法开挖，Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖、Ⅴ、Ⅵ级围岩采用 CD、CRD 法或侧壁导坑法进行开挖。 对破碎、软弱围岩或大断面施工，要采取一些辅助措施配合开挖：上半断面采用 环形开挖、留核