屈庆福
中交隧道工程局有限公司南京分公司南京210001
摘要：隧道开挖后，地应力将重新分布，浅埋隧道本身难以形成承载拱，如果围岩软弱，施工中极易出现初支下沉、地表下沉开裂以及掌子面剥落、滑塌、垮塌等不稳定的现象，甚至造成冒顶。本文依托于南京平山隧道冒顶的案例为研究对象，分析公路浅埋隧道施工前的具体情况，调查它出现问题的原因，并对其中存在的问题提出简要的处理方法。
关键词：隧道塌方；原因；措施
１.引言
随着我国交通建设事业的不断发展，城市化进程加快，作为基础设施之一的隧道得到迅速发展。同时，随着社会的发展，在基础设施建设中，对环境保护的要求也不断提高，隧道设计必须遵循“早进晚出”的原则，尽量少占用地，充分保护地表植被。因而现在绝大部分隧道存在浅埋段，特别是浅埋段围岩软弱时，将大大增加隧道的施工难度，甚至会出现塌方冒顶的情况。
２.实例工程概况
扬滁公路南京段平山隧道项目位于平山森林公园规划区域，隧道围岩等级均为V级，围岩破碎，覆盖层厚度3～42m。隧址区植被发育，山体地势较陡，第四系覆盖层较薄，部分地段基岩直接裸露地表，风化裂隙和构造节理发育，大气降水沿裂隙入渗形成基岩裂隙水，基岩裂隙连通性较好，裂隙渗水量较大。其出口端处于斜坡低洼地形段，埋深3～18m，地质情况极为复杂，浅埋、膨胀性、富水、斜切偏压等种种不利因素纠葛交错，相互影响，存在极大的跨塌、涌水、沉降、塌陷风险。
3.塌方的具体情况
本隧道按照新奥法原理设计，即以型钢骨架、系统锚杆、喷射砼、钢筋网组成初期支护与二次衬砌模筑钢筋砼相结合的复合式衬砌结构，采用长管棚辅助进洞，三台阶七步开挖法掘进，施工遵循少扰动、早喷锚、勤量测、快封闭的施工原则，保证隧道施工安全。
由于隧道出口地质情况较为复杂，施工时出现了较严重的塌方，塌方的持续时间比较长，出现塌方的地区迅速向其他地方扩撒，并且对已经完成施工的的地区来说，影响了该地区的支撑保护工作。在塌方区的情况稳定后，工作人员进入现场进行观察，发现具体的施工地段从初支左侧拱肩到拱顶出现了多条不连续的环向裂纹，如果不对该地区进行维护，可能该地区还会继续出现问题，对之前的施工成果造成毁灭性的影响。并且，该段的工字钢拱腰连接板处出现了轻微的剥落的现象，松散的土体以及地表附近的一些建筑垃圾也进入了洞中，对洞内的环境造成了影响。塌方的地区主要集中在一小段的施工隧道内。
４.塌方分析
塌方发生后，工作人员对现场的情况进行了仔细的分析：
（1）隧道覆盖层较薄，且富水，地质情况较差，无法形成承力拱，且围岩为可塑～硬塑状的膨胀性黏土，易沉降坍塌，侧壁经常小坍塌，处理不当会出现大坍塌。
（2）开挖过程中或外力作用下导致土体松动，围岩结构破坏，裂隙水下渗，土体遇水成泥，围岩强度迅速降低，危险性陡增，现场没有支护时间，继而掌子面失稳不时滑塌，继而拱顶坍塌，塌方增大，另外围岩具膨胀性且出现涌水，使基底大面积泥泞化，导致出现初支下沉收敛、掌子面失稳的情况。水害和膨胀性可以说是造成变形、塌方的主要原因。
（3）最主要的是洞内围岩拱顶和开挖面敏感，开挖时水浸泡开挖面、软化土岩体，导致开挖面土岩体呈块状掉落、界面土体变形，产生较严重的水土流失，导致掌子面失稳，产生挤出位移，继而滑塌。另一方面是由于土岩体失水，影响土岩体自身稳定，会产生收缩变形，掌子面前方拱顶和开挖面产生松动，产生先行位移，危及开挖面人员机械，严重时牵连周围土体塌陷。
（4）隧道洞口的围岩组成为残坡积层以及强度不一的泥层，此地段的岩体比较破碎，长期在空气中暴露，容易出现开裂，变散的情况，使得岩体更加破碎。虽然岩层的构造比较平稳，但是，由于岩石存在一定的相对运动，隧道拱顶在岩石的相对运动中会存在一种张力，拱顶在运动过程中可能会出现脱层的现象，甚至隧道的侧壁也可能会出现延顺层滑塌的现象，围岩揭露后，受大气的环境影响比较大，在大气降水的影响下，围岩中地下水的补给形式比较充足，水分含量的增多，土石之间的摩擦系数也相应的减少了，轴向的推动力则相应的增强了，使得围岩松散的程度被进一步的加剧，原本就存在许多碎石的围岩层变得更加松散，并且，处于富水状态的围岩层会承受更多的压力，更容易弯曲变形，会给围岩带来掉块，塌方的不良影响。
（5）管理工作人员的管理不当。在对施工现场的进行出渣的处理过程中，工作人员没有对现场出现的问题进行及时的处理。当发现局部地区出现掉块，有坍塌的迹象时，工作人员没有对问题进行及时的处理，没有采取应急的措施，而是过度的相信自己的经验，跟着感觉来对问题进行处理，不尊重客观事实，做出了错误的判断。
5．解决措施研究
（1）地表应急处理
由于该地在修建的这一时段内，空气中的湿度比较大，降水的条件能得到相应的满足。所以，工作人员需要提前做好隧道的防水的措施，减少因岩层中水分含量过高而导致的一系列问题。发生塌方事件后，工作人员根据地势的高低，在地势比较高的地方挖设了临时的截水沟，让水从地势比较低的地区排出，避免造成二次的塌方，影响整个工程的进度，同时，在漏斗地区设置了遮雨棚。遮雨棚超出漏斗地区1~2米，能有效的防止雨水汇集到塌陷的漏斗地区。
（2）洞内的应急处理
工作人员在对洞内的情况进行分析后，对洞内的情况进行了一系列的应急处理。首先，工作人员为了防止塌方面积的扩大，对掌子面进行了封闭。同时，对于塌方的周围地区，为了让已经出现的环状裂纹的面积减小，工作人员对塌方的周围地区，进行了加固的工作处理，设立了临时的护拱和横撑加固的设备，让护拱和原来的支架紧密的结合起来，提高该段隧道的稳固性。建设好环形护拱后，在结合其他的设施，建设横撑加固的设备。再次，对已经设计护拱的相应洞段，进行环形的灌浆。在护拱段按照一定的间距，安设钢花管，同时，对钢花管的管身进行环形的打孔。操作完成后，再在这些已经打好的孔注入浆液，同时，工作人员需要对注浆的压力进行一定的控制，把握好力度。
该体系施工需注意以下几点
①洞内管棚套拱基础必须成环，没有基础就不能施工管棚，若基础不牢或施工不规范很可能会造成围岩松弛和管棚下沉。
②管棚成孔时高压风破坏围岩，使岩体松动破坏，使开挖面纵深产生先行位移，且管棚超前支护管体较长，为达到“桩桩咬合”的补强的效果，现场必须要采用合理的注浆工艺，对隧道拱圈进行堵水、土体填充、改良强化，力争形成承力拱圈和隔水层。
（4）下步洞内开挖方法
塌方固结段采用CD法或CRD法施工。
中隔墙法也称CD法，开挖时先对隧道的一侧进行分部开挖，并施作中隔壁，然后再开挖隧道另一侧的施工方法，主要适用于地层较差、岩体不稳定以及对地面沉降要求严格的地下工程施工。CD法将整个断面分为两侧进行分布开挖，每侧均采用台阶法开挖，当施工时遇到围岩较软弱或较破碎，CD法不能满足支护结构及地层沉降的施工要求时，在此基础上每台阶之间施作临时仰拱，提高支护结构可受力能力，此时即称之为交叉中隔壁工法（即CRD）。CRD法相对于CD法的主要不同之处在于将两导洞施工变换为多导洞施工，各个导洞施工中支护结构能及时的临时封闭成环从而施工过程的受力系统完整，能有效控制结构变形。
6．结束语
当公路的工作人员在铺设隧道时，往往需要对多种因素进行考虑。如果不幸发生隧道的塌方事件，一定要对施工的情况进行具体而详细的考虑，查明在施工中出现的原因，才能对症下药，解决相应的问题。
本文运用平山隧道工程实例进行分析，可得以下相关结论，为以后隧道的塌方处理提供了较为有益的施工经验。
（1）施作超前管棚预支护显著减小了隧道拱顶沉降及地表沉降，有效地控制了围岩变形及掌子面的稳定。对于软弱围岩，由于其容易产生较大变形，故采用超前管棚作为预支护手段显得很有必要。
（3）开挖工法对隧道围岩的变形影响很大，在围岩变形、地表沉降以及塌方段落宜CD法或CRD工法。
（3）渗流作用对隧道围岩影响显著，采用合理的注浆加固是一个可靠的选择。
参考文献：
[1]李唐军，王占强，郑建林，刘向阳.公路浅埋隧道塌方冒顶处理方法[J].城市建设理论研究（电子版），2017（36）：140-142.
[2]梅勇文.浅埋隧道塌方冒顶处理方法[J].北方交通，2012（10）：97-99.