隧道塌方生的原因及處理措施
隧道塌方的主要類型及生機(jī)理
1.洞口塌方
由于洞口段一般為堆積層或風(fēng)化嚴(yán)重、破碎的巖體，其穩(wěn)能力及整體穩(wěn)定性均較差。同時(shí)處于淺埋地段，若在進(jìn)洞前未邊仰坡采取相應(yīng)的術(shù)措施或術(shù)措施不到位時(shí)，進(jìn)洞時(shí)或進(jìn)洞后將可能引起洞口頂端的圍巖生應(yīng)力重分布，在重力用下現(xiàn)下沉或lb形。當(dāng)這些變形展到一定程度時(shí)，極限平衡就被破，導(dǎo)致大面積的整體失穩(wěn)，從而生坍塌。
2.洞內(nèi)塌方
洞內(nèi)塌方括洞內(nèi)巖質(zhì)塌方和洞內(nèi)土質(zhì)塌方，分別針的是巖石隧道和土質(zhì)隧道。當(dāng)巖質(zhì)隧道挖時(shí)，其周邊的巖石處于懸空狀態(tài)，同時(shí)生下沉或收斂變形，以釋放其內(nèi)部應(yīng)力。由于巖石體內(nèi)存在層理及節(jié)理，使周邊的部分巖塊在重力用下具有下落和擠的趨勢(shì)。若此時(shí)未采取相應(yīng)的支護(hù)措施，巖面必然會(huì)現(xiàn)“掉塊”現(xiàn)象，當(dāng)這種“掉塊”的數(shù)量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就是塌方。同樣，土質(zhì)類隧道挖以后，由于圍巖的硬度值較低，周邊一定范圍內(nèi)很生松弛變形。隨著這些變形的逐漸擴(kuò)展，使圍巖的整體強(qiáng)度降低，同時(shí)土壓增加進(jìn)而生局部的塑性破壞，在圍巖內(nèi)部現(xiàn)空洞造成局部生坍塌。局部現(xiàn)下沉，塑性區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，土壓力劇增最終導(dǎo)致整體失穩(wěn)和大面積坍塌。
二、 生隧道坍塌方的原因
1.地質(zhì)原因
(1)隧道穿過(guò)斷層及其破碎帶，一經(jīng)挖，潛在應(yīng)力釋放，承壓、圍巖失穩(wěn)而引起坍塌;
(2)當(dāng)通過(guò)各種堆積體時(shí)，由于結(jié)構(gòu)松散，顆粒間無(wú)膠結(jié)或膠結(jié)差，挖后引起坍塌;
(3)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的用下，薄層巖體形成的小褶曲、錯(cuò)動(dòng)育地帶，施工中常常生坍塌方;
(4)巖層軟硬相間，或有軟弱夾層的巖體，在地下的用下，軟弱面的強(qiáng)度大大降低，因而生滑坍;
(5)在擠壓破碎帶，巖脈穿插帶。節(jié)理密集帶等破碎結(jié)構(gòu)地層中，巖塊間互相擠壓鉗，一經(jīng)挖則失穩(wěn)，常見(jiàn)圍巖掉塊、塌落。在軟弱結(jié)構(gòu)面育的況下，或泥質(zhì)充填物過(guò)多，均易產(chǎn)生教大的坍塌;
(6)地下的軟化、浸泡，沖蝕、溶解等用加劇巖體的失穩(wěn)和坍塌。
2.施工方法和措施不當(dāng)
(1)施工方法選擇不當(dāng)，或工序間距安排不合理。各工序間距拉得教大(如初期支護(hù)沒(méi)有及時(shí)跟進(jìn)掌子面、二次襯砌沒(méi)有及時(shí)澆筑)，地層暴露時(shí)間過(guò)久，引起圍巖松動(dòng)、風(fēng)化、導(dǎo)致塌方的生;
(2)噴錨不及時(shí)，或噴射混凝土質(zhì)量、厚度不符合要求;
(3)采用鋼支撐時(shí)，支撐架設(shè)質(zhì)量欠佳，支撐與圍巖不密貼，兩者間的間隙填塞不密實(shí)，或者連接不夠牢固，不能滿足圍巖壓力所需要的強(qiáng)度要求;
(4)有時(shí)抽換支撐操不當(dāng)，或者當(dāng)支撐已現(xiàn)受力過(guò)大的現(xiàn)象而未及時(shí)加固;
(5)爆破不當(dāng)，用兩過(guò)多;
(6)處理危石措施不當(dāng)，引起危石墜落，牽動(dòng)巖層坍塌。
3.坍塌方前征兆
(1)測(cè)量信息所應(yīng)的圍巖變形速度或數(shù)值超過(guò)允許值;
(2)在坑道或坑壁現(xiàn)不斷掉下土塊、小石頭或構(gòu)件支撐間隙不斷漏砂、石屑;
(3)噴射混凝土產(chǎn)生縱橫向的裂紋或龜裂;
(4)巖層層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張;
(5)支撐梁、柱變形或折斷，楔子壓扁壓劈，填塞木彎曲折斷，扒釘受力變形，木支撐生“噼啪”破裂聲;
(6)坑道內(nèi)滲、滴突然加劇或變渾。
三、隧道塌方的處理措施
一般的處理原則是先加固，防擴(kuò)展，后處理的原則，要求處理塌方寧早勿遲，寧強(qiáng)勿弱。一般塌方可直接進(jìn)塌體處理，而塌體破碎松散、影響范圍大的塌方一般分為初期處理與塌體處理兩部分。
1.初期處理
(1)要防止塌體擴(kuò)大
塌方生后，首先要采取有效的搶險(xiǎn)措施，防止塌方范圍繼續(xù)擴(kuò)大。在塌方范圍內(nèi)頂部與側(cè)壁的危石及大裂縫處，要搶先進(jìn)qc或錨固。加強(qiáng)原有支護(hù)，塌方范圍前后原有的支護(hù)進(jìn)加固，以防止塌方擴(kuò)大。在塌方范圍內(nèi)架設(shè)支撐或噴射混凝土，必要時(shí)加設(shè)錨桿。塌方兩端盡好局部襯砌，以塌方不擴(kuò)大。
(2)如塌方塌地表，則應(yīng)塌方漏斗地表進(jìn)截，必要時(shí)搭遮雨棚以防地表灌人塌體內(nèi)。待洞內(nèi)處理完后，采用土石夯填要略高原地面，待填土下沉穩(wěn)定后，用M7.5漿砌片石鋪砌。
(3)在塌體后方5m～10m范圍內(nèi)施二次模筑襯砌中，較穩(wěn)妥地鞏固后方，并及時(shí)施工仰拱，使之形成完整的支護(hù)體系，以阻止圍巖繼續(xù)變形坍塌。
2.塌方體的處理
塌體處理一般是在初期處理完后或塌方暫時(shí)達(dá)到穩(wěn)時(shí)進(jìn)。
1.如塌方體積較小，且塌方范圍內(nèi)已進(jìn)噴錨或已架設(shè)好較為牢固的構(gòu)件支撐時(shí)，可由兩端或一端先后下地逐步qc坍碴，隨挖隨噴射混凝土，隨架設(shè)臨時(shí)構(gòu)件支撐支頂。如塌方體較大，或地表已下沉，或因坍體堵塞無(wú)法進(jìn)入塌方范圍進(jìn)支護(hù)時(shí)，則可注漿加固坍體，然后用“穿”的辦法在坍體內(nèi)進(jìn)挖、襯砌。在處理塌方的同時(shí)，要加強(qiáng)排，以減少塌方的影響。
2.二次襯砌加強(qiáng)及回填法。因?yàn)樗蕉我r砌荷載比在未塌前增大，所以襯砌要加強(qiáng)，加強(qiáng)襯砌應(yīng)優(yōu)先慮采用提高混凝土標(biāo)號(hào)和在襯砌內(nèi)加鋼筋或型鋼或鋼軌，以及進(jìn)一步采取加固穩(wěn)定塌穴以減小襯砌荷載等措施?；靥畈牧媳苊獠捎盟缮⒉牧?，盡可能使回填本身具有承能力且高度要求為6m。
