陈冲平

[摘 要]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。

[关键词]隧道坍塌，施工安全，动态管理，坍塌风险，措施

中图分类号：TP118.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0042-01

1、概述

隧道与地下工程与其他工程相比具有其隐蔽性、施工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性的突出特点，从而加大了施工技术的难度和建设中坍塌的风险性。目前对隧道及地下工程中重大事故的认识没有统一。然而，市场经济体制下，又要求每个企业及投资者对所经营的项目必须有足够施工的安全性及风险意识。对于隧道及地下工程而言，坍塌是在以工程项目正常施工为目标的行动过程中，如果某项活动或客观存在足以导致承险体系统发生各类直接或间接坍方的可能性，那么就称这个项目存在坍塌风险，而这项活动或客观存在所引发的坍方就是坍塌事故。

2、隧道施工中的主要坍塌因素

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。

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。对隧道工程施工过程中的坍塌因素也可以归纳以下几个方面：

（1）水文地质条件的复杂性导致的自然坍塌和人为坍塌；

（2）建设中的机械设备、技术人员和技术方案的复杂性引起的施工坍塌；

（3）工程建设的决策、管理和组织方案的复杂性；

（4）工程建设周边环境（建筑物、道路和地下管线等）的复杂性；

（5）重大事故：火灾、爆炸等；

（6）施工合同风险。

3、坍塌分析及规避措施

（1）地质条件的变化和对地质认识能力的不足是最大的风险

地质条件是隧道设计最重要的基础。目前各设计院普遍采用由区域地质到工点地质，由宏观到微观的认识方法进行地质工作。对于地质条件复杂的隧道，有的还在勘测过程中增加了"地质工作子阶段"或"加深地质工作"的工作安排。重要隧道的综合勘探、深孔钻探工作和施工过程中的地质超前预报等工作都得到了重视和加强。各设计院的勘探装备也有了质的提高，普遍配置各式钻机和各种现代物探仪器。随着勘探手段的更新和大量的经验积累，设计院对地质的认识及判断能力也有了很大提高。

（2）化解坍塌是实现施工管理的目的

隧道工程实施风险管理，"坍塌"的责任自然而然地落到了施工企业身上。如何提高施工企业防范工作、化解坍塌的能力，不仅关系到企业在项目上的经济效益，而且涉及到企业取信市场的发展目标。

①采用先进测试技术，及时反馈信息，以防范坍塌提高信息保证

②选择科学、合理的施工方法，为化解坍塌提供有力保证

③建设一支懂管理、精技术、高素质的人才队伍是实现施工管理的智力保障

静态管理条件下，处在现场的施工企业的工程技术人员在发现地质条件与设计有出入时，仅有提出变更的权利，而没有变更的决定权利，一项Ⅲ类变更设计要经过施工单位提出召集设计、监理等有关人员现场踏勘调研再作决定，从提出到解决至少需要半天时间，如果是Ⅰ、Ⅱ类变更程序则更加复杂。有些时候就因为这种决定的延误或判断的失误而造成了不可挽回的损失。

动态管理条件下，设计单位经过勘测、设计，提供的是"预设计"图纸，在施工过程中，必须根据现场采集的各类信息，通过处理、反馈，及时修正"预设计"，动态地控制施工全过程，设计和施工有机地结合在一起，也就是：信息准确，反馈及时，措施适应，决策到位。要做到这一点就要求以下几个条件：

首先，应在隧道工程项目上配足各类专业技术人员。要想建设一支懂管理、精技术、高素质的人才队伍，专业技术人员必须也只有在隧道工程项目中经受磨练，才能成才，所以专业技术人员的配备非常关键。

其次，要赋予现场项目管理上的工程师足够的决策处理权力。

一些定量的信息可能通过先进测试技术取得，但由经验和教训组合成的定性的信息则需要在实践中不断总结才能得到；而正确地判断现场反馈的信息，果断地采取措施，对现场管理又是那么重要。

另外，动态管理条件下不仅要精通专业技术，而且要熟知合同内容；不仅要加强内部管理，而且要加强与设计、监理的沟通。

4、塌方的处理依据及处治措施

塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上，塌方处理方案的制定如同战斗方案的制定，如果方案不当或失败，不但导致更大的经济损失，而且可能造成人员伤亡，故一般的处理原则是先巩固后方，防止塌方扩大，然后以安全的后方为依托或掩护再向前进行处理。经验认为塌方发生后在一定时间内就会趋于稳定，形成自然拱，而自然拱的高度、宽度与普氏平衡拱理论计算结果基本相符。

经过平衡拱稳定分析，确定塌方稳定后，即可着手进行处理，处理坍方的一般步骤如下：

第一步：坍方较小时，对塌穴进行喷射砼封闭处理。喷射砼后，即使塌穴有危石或个别坍塌亦会及时发现，喷射砼在围岩面形成一保护层，亦是判断塌方稳定与否的最有效、最直接的参照或依据。塌穴初喷稳定后，可采用钢筋网、钢筋笼对塌穴进行喷砼回填。如坍塌较大，坍穴未外露，可直接实施第二步。

第二步：对坍塌体进行加固处理。

在该地段的坍塌体上采用沙袋将断面全部回填夯实，在接近洞顶部位形成施工平台，在未坍塌段钻入超前小导管后，进行压注水泥浆加固处理，同时对坍方体进行钻入有孔钢花管，对坍体进行压注水泥浆加固处理，防止变形段发生坍塌。加固好未塌拱架和坍体后，以较大直径的自进式超前锚杆；即超前大管棚并注浆对坍塌土体进行加固。有条件从地表对坍塌体加固的，可采用地表袖阀管注浆等注浆方式对坍塌体进行加固。

第三步：在超前支护保护下施作初期支护。对坍塌体的开挖可优先采用CRD法（四步或六步根据断面大小确定）进行开挖。施作初期支护时考虑适当的预留沉降量，即将断面适当放大。同时预埋注浆或回填砼的导管。待初支成环后，即可對坍塌空洞注浆或泵送砼进行回填。泵送砼回填时，应分次进行回填，以防止砼自重压跨初期支护。应根据坍塌体的大小计算回填量，第一次可在初支背后加固注浆形成30～50cm的护拱，待砼有一定强度后方可进行再次回填作业，直至坍塌体被回填密实为止。

第四步：施作永久支护结构--二次衬砌。待二衬达到一定强度后，对洞顶坍腔体进行注浆填充，保证二衬有一定的保护厚度。

5、结束语

隧道坍方往往会造成人员伤亡和巨大的经济损失，施工过程中一定要把坍方防治作为一项重要工作来抓。只要对隧道的客观条件，特别是地质条件，有充分的认识，严格按设计和技术规范进行施工，做到“精心设计，精心施工，科学管理，”，隧道围岩坍塌，是可以防止的。发生围岩坍塌的技术原因与管理原因并存，但管理原因大于技术原因。从技术和管理两个方面而言，应在管理上下更大的功夫。在坍方的处理过程中，要认真分析坍方的原因，制定科学可行、便于施工的处理方案，及早处理，不留后患。