浙江交工路桥建设有限公司 浙江省杭州市 310051
摘要：公路隧道的掌子面前方的地质结构内部变化是难以预先估计的，在隧道挖掘过程中容易造成本就脆弱的围岩因为挖掘工作失去支撑力导致隧道出现塌方。本文就因掌子面出现塌方的情况根据实际案例以及其处治措施进行了简要分析。
关键词：公路隧道；掌子面；塌方事故；处治措施
1隧道塌方原因分析
隧道出现塌方事故的流程一般都是在进行掌子面的相关工程施工时，围岩本身较为脆弱，在施工过程中变形，最终失去支撑力造成隧道塌方。工程开始前的勘探工作不足也会是造成塌方的原因，在工程开始前，地质勘探工作必须要做的充分且详细，因为事关施工过程中对施工工艺、支撑结构等等工程准备的选择，如果采取了不适合的方式，就更容易引发隧道内部结构的损坏造成塌方。并且根据勘探结果还将决定工程的设计工作，如果工程勘探工作不到位，设计者进行设计时就会出现误差，各种设计参数就会不适合该地区的地质结构，造成内部破坏过大，产生塌方。除这些原因之外，地质运动也容易造成内部结构被破坏，但是这是无法被有效预测的情况，只能依靠地质勘测者对施工位置进行风险评估[1]。
2处治步骤及措施
一旦发生隧道塌方，首要的工作是及时的疏散、撤离所有工作人员，保障人员生命安全。在塌方结束后，开始进行处治措施，首先要组织调查小组，对隧道施工地的地质情况进行详细的检查和勘探，找出导致隧道塌方的实际原因，并针对性的选择处治方法。
在进行正式的隧道塌方处治方法时，首先缓解隧道顶部压力，隧道顶部的表面渣体和水流进行截流或分流，再对表面较为松软的土层进行挖除，然后从表面对隧道进行加固处理，进通过铺设钢管并浇筑混凝土盖板，加固隧道表面。在隧道表面的加固工作完成后，进入隧道内部进行加固工作，通过钢管对隧道内部使用注浆法进行加固并设置套拱。在内部加固完成后，将内部渣体进行挖除，设置内部支护设施，拆除内部套拱，将隧道顶部的土层进行土石方回填[2]。
3隧道掌子面塌方处治方案实例
3.1隧道情况
以叉河岭隧道情况为案例，隧道浅埋段通常处于埋深较浅、围岩破碎、自稳时间短、固结程度低的地层，施工方法不妥极易发生冒顶塌方或地表沉陷，危及施工安全。洞内大管棚配合注浆小导管有效地解决了隧道浅埋冒顶段的超前支护问题，在保证隧道净空的前提下，控制塌方处进一步滑塌，给后续的开挖支护提供了安全的作业空间的平台。叉河岭隧道位于侵蚀剥蚀低山丘陵区，地形起伏大，山体自然坡度较陡，地表植被很发育，主要为树木及灌木等，可视条件差。隧道区地表径流条件好，地表水除部分渗入地下外，多数以地表径流的形式从河沟中排泄到区外水系中。隧道进口表覆第四系残坡积岩，下伏基岩为强~中风化凝灰岩，具凝灰质结构，块状结构，节理裂隙发育，岩体呈碎块状，破裂~裂隙块状结构，局部镶嵌结构，围岩分级为Ⅴ级，易坍塌，处理不好，易产生塌方。
3.2处治方案
3.2.1首先，为排除因塌方造成的水土流失造成二次塌陷，挖掘排水沟将山体径流进行堵截引流；将表面较松软的土层进行挖掘，降低隧道二次垮塌风险。当表面清理到隧道洞顶基岩面时，在塌方冒顶处打自上而下预埋打设6根Ф108钢管，然后在开挖面浇筑C25混凝土盖板对冒顶处进行覆盖，盖板内设置钢筋，成形后盖板平面尺寸为17*12m，厚度为1m。在完成洞顶混凝盖板凝结完成后对回填土体进行改良，采用Ф108钢化管对塌方面打入注浆，深度至隧道开挖拱顶，约7.0m，间距2.0m，梅花形布置，共6根。
3.2.2内部加固施工阶段，开挖洞内两侧拱脚至YK10+581.5处（预留反压核心土体），设置洞内套拱（YK10+579.5—YK10+581.5）纵向长2.0m，套拱内架设三榀工字钢作为骨架，间距为0.8m，套拱内埋设31根导向管，套拱位于原设计Vb初期支护之下。施工期间加强围岩观测，隧道拱脚及侧墙若发现围岩破碎，应采用小导管临时注浆封闭，小导管长4.0m，根据需要随机打设。
套拱完成后，用潜孔钻打设Ф108钢化管大管棚，按导向管方向进行钻孔、装管并注浆，大管棚设置长度为42m（含套拱），竖向向上的倾角为6°，注浆饱满，浆液从洞顶山塘边坡溢出。
3.2.3洞内大管棚完成注浆后，对洞身进行开挖，打设超前小导管，工字钢支护，按SVa围岩加强段开挖支护施工。在完成所有的加固支护工作后，对内部垮塌渣体进行清除处理。
4处治工艺原理
4.1山塘淤泥层全部挖除，并按要求排水系统完善后将塌方坑洞回填夯实。塌方坑
洞处因回填土质较为松散，需地表注浆对回填土体进行改良，采用Ф108钢化管对塌方面打入注浆，深度至隧道开挖拱顶，约7.0m，间距2.0m，梅花形布置，共6根。在开挖拱顶线1.0m以上浇筑一层钢筋混凝土板（YK10+582—YK10+588），厚度1.0m，待形成强度后，洞内支护施工。
4.2洞内因冒顶，产生的大量坍塌土石方及反压体已延伸至YK10+570，临近塌方体完好的工字钢（I18号）位于YK10+583处。隧道开挖前需对塌方反压体进行注浆固结，采用Ф42小导管打入注浆，每根小导管长度4.5m，针对反压体的情况垂直打入，参考间距1.5*1.5m，梅花形布置。开挖洞内两侧拱脚至YK10+581.5处（预留反压核心土体），设置洞内套拱（YK10+579.5—YK10+581.5）纵向长2.0m，套拱位于原设计Vb初期支护之下。施工期间加强围岩观测，隧道拱脚及侧墙若发现围岩破碎，应采用小导管临时注浆封闭，小导管长4.0m，根据需要随机打设。开挖施工方案采用双侧壁导坑法施工，短进尺，强支护，确保施工安全。于YK10+583.75处打设Ф42超前小导管超前支护，打设角度3度，系统锚杆采用Ф42超前小导管，结合管棚及超前小导管的布置空隙进行打设。待加强段（YK10+586.75—YK10+630段）施工完成后（结合开挖进尺，满足条件的二衬及时施做），在对YK10+579.5—YK10+586.75进行管棚及套拱的拆除，先行拆除套拱，再割除管棚，及时跟进初支，不可使无支护状态的围岩预留较长时间，初支及二衬及时施做（同加强段）。
4.3洞内处治完成后，山塘混凝土盖上回填轻质填料，轻质调料采用泡沫混凝土，厚度3m，形成强度后再回填土石。
5处治结论
5.1不仅在隧道工程开始施工前要进行地质检查，在工程掘进过程中也要重视对地质条件变化情况的监控，一旦发现存在异常情况立即进行针对性的异常排除，如果观测到有较大风险，立即停止施工，撤离工程人员。
5.2在工程设计阶段要对该区域的地质情况进行动态监控和设计，针对性的调整支护结构，保障支护结构能够稳定地质结构，提升稳定性和安全性。
5.3隧道的施工要谨慎，时刻提醒隧道的挖掘承载着巨大的压力，不能够急于推进工程进度，要在施工当中及时对支护结构进行调整和填补，同时动态监测地质情况变化。
5.4当隧道工程出现掌子面塌方时，及时保障工程人员生命安全，并及时组织调查组查清导致塌方的真正原因，并针对性采取处置策略。
5.5在出现塌方后，及时对塌方表面进行封堵，防止塌方情况加剧，同时，对塌方隧道进行加固，在地质结构符合标准后再制定下一步的工程计划。
结语
塌方事故是隧道挖掘工作中，如果工程建设不够规范、规划工作不够到位、勘探工作不够充分等漏洞下极其容易发生的工程事故，除了要进行细致的预防和监测以外，也要准备好适合的事故处治方法，本文针对实际案例列举分析的处治方法希望能为未来公路隧道施工建设工程提供一定的理论依支持。
参考文献
[1]赵继康.公路隧道掌子面塌方事故处治措施研究[J].甘肃科技,2020,36(03):94-95.
[2]张孝宁.公路工程隧道施工塌方治理技术应用探讨[J].交通节能与环保,2019,15(02):117-119.