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【摘 要】随着我国经济水平的不断提升，各种新技术、新工艺在矿山公路行业中大量涌现，进而推动了我国矿山公路事业的发展。隧道工程作为公路工程的一种重要形式，在其施工建设中存在较为严重的塌方问题，为有效解决这一问题，施工企业必须重视这一问题，及时采用科学有效地防塌措施，才能提高矿山公路隧道工程的质量。本文主要对矿山场区公路隧道工程施工塌方的主要原因及防御处理技术进行了分析及探究。
【关键词】矿山场区；公路隧道工程；施工塌方；主要原因；防御处理技术
在矿山场区存有大量地质不良的地段需要进行公路隧道工程的修筑，在修筑过程中往往会遇到洞顶围岩下塌、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重事故，这些现象在施工中称为塌方。塌方威胁人生安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生，发生塌方后需及时准确处理，减少塌方带来的危害。
1.矿山场区公路隧道工程施工塌方的主要原因
在矿山场区公路隧道工程施工中塌方一般是地质不良、设计定位不当、施工方法不正确等原因引起的。地质条件是造成塌方的基本因素。穿越断裂褶皱带，穿越严重分化的破碎带、堆积层等容易产生塌方。地下水往往也是重要因素，地下水丰富易造成塌方。地质勘探需要仔细周密。掌握资料不够时本应避绕的不恰当的位置会错误的定位通过，绘施工留下了隐患。或因没有准备，在施工时造成塌方。
（1）施工是引起塌方的直接因素，对地质情况掌握不够，从而选择不合适的施工技术，（如不恰当的急于进洞、炸药用量过多、支护不及时不牢靠、围岩暴露时间过长、爆破方法选择的不恰当等），或选择了不合适的围岩情况的施工方法，（如本应小断面开挖，结果采用了大断面开挖法，或应先拱后墙法，而采用了先墙后拱法等）并且又未采取其他补救措施，则会造成围岩塌方，甚至由于塌方处理不当也会造成再次塌方或引起更大的塌方。
（2）施工前要仔细核对设计文件，并需作必要的补测和验证。预防可能发生塌方的区段，事先做好必要的准备，并在施工中采取相应的措施，如在不良地质段采用先排水、短开挖、弱爆破、强支护、快衬砌、各工序紧跟的措施，消除不利因素，尽快修好衬砌，避免塌方发生。
（3）塌方似乎是突然发生的，但实际上是有一定征兆的，在施工中还需要加强观察分析。例如顶部围岩裂缝旁出现岩粉，或洞内无故尘土飞扬、或不断掉小石头、或围岩裂缝逐渐张大等，说明塌方即将发生；支撑压坏或变形加大，说明围岩压力再加大，有塌方的可能性；围岩中突然出水或水压突然增加，要注意是否即将发生塌方；地下水冲走裂隙中的填充物，会使围岩松动下榻，当水有浊变清，说明裂隙中充填物已冲走很多，水量加大，则可能有塌方；洞顶滴水位置不定，来回移动，表明岩体在变形，当變形达到一定程度有可能塌方，即所谓“汉留淋漓，塌方先兆”。还有许多，在实践中总结得出的塌方征兆，应当在施工中注意观察。一般说来，塌方是可以预见的。当发现支撑变形加大，或被压坏，则应及时加固，以防围岩进一步松动而造成塌方。观察到异常情况，应认真分析，交接班时要交待清楚，做好准备，及时处理。
2.矿山场区公路隧道工程施工塌方处理技术的分析
2.1开挖是矿山场区公路隧道施工的关键环节
开挖工作是隧道施工的第一流程，开挖工作的优越与否直接影响隧道施工的安全、质量和效益。提高光面爆破，可以减少对围岩的扰动，减少应力集中，有利于自然拱的形成，便于喷砼工艺，因此，隧道施工安全的关键是开挖。良好的光面爆破可以减少超欠挖，这样减少了欠挖处理及超挖石碴的外运量，减少衬砌时砼的回填量，而且砼衬砌厚度均匀减少了应力集中。因此，开挖也是影响隧道衬砌工作的关键。
开挖是关键，还在于开挖决定了隧道的初始几何尺寸，表明了隧道的贯通及误差，一旦开挖出了问题，其它后续工序也就失去了意义，再次施工安全就很可能得不到保障。
爆破参数设计是光爆控制的重要环节，在综合考虑围岩状况、岩石整体性好坏、节理裂隙发育规律等多方面因素后，精确合理地设计爆破参数，降低工料消耗，提高光面爆破效果。钻孔设备的选择对光面爆破的效果起重要作用，目前隧道开挖绝大多数采用人工开挖的方式，因此，操作手的经验及熟练程度至关重要。很多项目在施工隧道前对操作人员进行了岗前培训，操作人员在施钻时抓住了“准、平、齐、直”的要点，同时对风枪进行了适当改进，改造了部分风枪油壶的位置，减少了钻爆形成的台阶，拱顶和边墙光面爆破均达到了很高的水准。
2.2防坍是保证隧道施工安全的最重要环节
开挖中最重要的一点就是防塌。山岭隧道施工绝大部分采用传统的施工方法——钻爆法施工。钻爆法施工的山岭隧道由于受炸药爆破震动的影响，破坏了原有岩体内部受力平衡，当施工方法不当或支护不力时，围岩就会因失稳而发生坍塌。因此，采用钻爆法施工的山岭隧道如何防止坍方是确保隧道施工安全和工程质量的关键。
2.2.1选择合适的施工方法
隧道施工过程和方法是多种多样的，目前在我们经常采用的矿山法中大致有全断面法、台阶法和分部开挖法三大类。
在当前的施工实践中，采用最多的方法是台阶法（含环形开挖预留核心土法），其次是全断面法。在大断面隧道中，中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）和双侧壁导坑法采用较多。选择施工方法，并不完全决定于地质条件。地质条件仅仅是选择施工方法的一个因素，而更应强调的是：施工方法必须符合快速、安全、质量及环境的要求。其中环境因素有时成为选择施工方法的决定性因素。
2.2.2各种施工方法在不同围岩和隧道中适用情况
全断面法。适用于单线铁路隧道Ⅰ～Ⅲ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅰ～Ⅱ级围岩地段。通常采用全断面钻孔一次起爆方法。为控制好开挖轮廓，减少超欠挖，提高光面爆破效果，可推广预留光爆层的开挖方法。
台阶法。适用于单线铁路隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅲ级围岩地段。台阶数量和长度，要根据围岩条件而定。Ⅲ级围岩一般采用两台阶法；Ⅳ级围岩及Ⅲ级偏弱围岩，可改用三台阶法。
分部开挖法。分部开挖法主要有双侧壁导坑法（适用于单线铁路隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅳ～Ⅵ级围岩）、中隔法（适用于单、双线铁路隧道Ⅴ级围岩、浅埋隧道及三线隧道）或交叉中壁法（适用于双线、三线隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩及浅埋隧道）。这些施工方法也适用于对地表沉降有严格限制的城市公路隧道。
双侧壁导坑法在控制地中和地表下沉方面，优于其它施工方法。此外，由于两侧导坑先行，能提前排放隧道拱部和中部土体中的部分地下水。为后续施工创造条件。因此城市浅埋、软弱、大跨公路隧道和山岭软弱破碎、地下水发育的大跨隧道可优先选用双侧壁导坑法。
3.结束语
综上所述，矿山场区公路隧道施工预防塌方非常关键，也关系到企业信誉、职工的生命和财产，必须高度引起重视，除按以上经验处理外，要多注意观察，发现问题及时处理好，必须选择有经验的施工队伍和技术管理人员，尽量选用先进的施工技术，结合实际地质条件，只有这样才能防范塌方事故在矿山场区公路隧道工程施工过程中出现，才能降低对国家及人民造成的财产损失及人员伤亡，推动矿山公路事业的快速发展。
【参考文献】
[1]陈秋南，张永兴，刘新荣，王石光，周应麟，邱喜华.隧道塌方区加固后的施工监测与仿真分析[J].岩石力学与工程学报，2006（01）.
[2]陈宏.广甘高速公路隧道塌方及灾害治理措施研究[D].西南交通大学，2012.
[3]刘薇，钱伟平.兰武二线古浪2～#隧道塌方抢险及整治对策[A].甘肃省科协年会铁道分会场“兰武二线建设研讨会”论文集[C].2004.
[4]杨昌森.浅埋软岩隧道的施工技术[A].新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C].2000.
【关键词】矿山场区；公路隧道工程；施工塌方；主要原因；防御处理技术
在矿山场区存有大量地质不良的地段需要进行公路隧道工程的修筑，在修筑过程中往往会遇到洞顶围岩下塌、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重事故，这些现象在施工中称为塌方。塌方威胁人生安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生，发生塌方后需及时准确处理，减少塌方带来的危害。
1.矿山场区公路隧道工程施工塌方的主要原因
在矿山场区公路隧道工程施工中塌方一般是地质不良、设计定位不当、施工方法不正确等原因引起的。地质条件是造成塌方的基本因素。穿越断裂褶皱带，穿越严重分化的破碎带、堆积层等容易产生塌方。地下水往往也是重要因素，地下水丰富易造成塌方。地质勘探需要仔细周密。掌握资料不够时本应避绕的不恰当的位置会错误的定位通过，绘施工留下了隐患。或因没有准备，在施工时造成塌方。
（1）施工是引起塌方的直接因素，对地质情况掌握不够，从而选择不合适的施工技术，（如不恰当的急于进洞、炸药用量过多、支护不及时不牢靠、围岩暴露时间过长、爆破方法选择的不恰当等），或选择了不合适的围岩情况的施工方法，（如本应小断面开挖，结果采用了大断面开挖法，或应先拱后墙法，而采用了先墙后拱法等）并且又未采取其他补救措施，则会造成围岩塌方，甚至由于塌方处理不当也会造成再次塌方或引起更大的塌方。
（2）施工前要仔细核对设计文件，并需作必要的补测和验证。预防可能发生塌方的区段，事先做好必要的准备，并在施工中采取相应的措施，如在不良地质段采用先排水、短开挖、弱爆破、强支护、快衬砌、各工序紧跟的措施，消除不利因素，尽快修好衬砌，避免塌方发生。
（3）塌方似乎是突然发生的，但实际上是有一定征兆的，在施工中还需要加强观察分析。例如顶部围岩裂缝旁出现岩粉，或洞内无故尘土飞扬、或不断掉小石头、或围岩裂缝逐渐张大等，说明塌方即将发生；支撑压坏或变形加大，说明围岩压力再加大，有塌方的可能性；围岩中突然出水或水压突然增加，要注意是否即将发生塌方；地下水冲走裂隙中的填充物，会使围岩松动下榻，当水有浊变清，说明裂隙中充填物已冲走很多，水量加大，则可能有塌方；洞顶滴水位置不定，来回移动，表明岩体在变形，当變形达到一定程度有可能塌方，即所谓“汉留淋漓，塌方先兆”。还有许多，在实践中总结得出的塌方征兆，应当在施工中注意观察。一般说来，塌方是可以预见的。当发现支撑变形加大，或被压坏，则应及时加固，以防围岩进一步松动而造成塌方。观察到异常情况，应认真分析，交接班时要交待清楚，做好准备，及时处理。
2.矿山场区公路隧道工程施工塌方处理技术的分析
2.1开挖是矿山场区公路隧道施工的关键环节
开挖工作是隧道施工的第一流程，开挖工作的优越与否直接影响隧道施工的安全、质量和效益。提高光面爆破，可以减少对围岩的扰动，减少应力集中，有利于自然拱的形成，便于喷砼工艺，因此，隧道施工安全的关键是开挖。良好的光面爆破可以减少超欠挖，这样减少了欠挖处理及超挖石碴的外运量，减少衬砌时砼的回填量，而且砼衬砌厚度均匀减少了应力集中。因此，开挖也是影响隧道衬砌工作的关键。
开挖是关键，还在于开挖决定了隧道的初始几何尺寸，表明了隧道的贯通及误差，一旦开挖出了问题，其它后续工序也就失去了意义，再次施工安全就很可能得不到保障。
爆破参数设计是光爆控制的重要环节，在综合考虑围岩状况、岩石整体性好坏、节理裂隙发育规律等多方面因素后，精确合理地设计爆破参数，降低工料消耗，提高光面爆破效果。钻孔设备的选择对光面爆破的效果起重要作用，目前隧道开挖绝大多数采用人工开挖的方式，因此，操作手的经验及熟练程度至关重要。很多项目在施工隧道前对操作人员进行了岗前培训，操作人员在施钻时抓住了“准、平、齐、直”的要点，同时对风枪进行了适当改进，改造了部分风枪油壶的位置，减少了钻爆形成的台阶，拱顶和边墙光面爆破均达到了很高的水准。
2.2防坍是保证隧道施工安全的最重要环节
开挖中最重要的一点就是防塌。山岭隧道施工绝大部分采用传统的施工方法——钻爆法施工。钻爆法施工的山岭隧道由于受炸药爆破震动的影响，破坏了原有岩体内部受力平衡，当施工方法不当或支护不力时，围岩就会因失稳而发生坍塌。因此，采用钻爆法施工的山岭隧道如何防止坍方是确保隧道施工安全和工程质量的关键。
2.2.1选择合适的施工方法
隧道施工过程和方法是多种多样的，目前在我们经常采用的矿山法中大致有全断面法、台阶法和分部开挖法三大类。
在当前的施工实践中，采用最多的方法是台阶法（含环形开挖预留核心土法），其次是全断面法。在大断面隧道中，中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）和双侧壁导坑法采用较多。选择施工方法，并不完全决定于地质条件。地质条件仅仅是选择施工方法的一个因素，而更应强调的是：施工方法必须符合快速、安全、质量及环境的要求。其中环境因素有时成为选择施工方法的决定性因素。
2.2.2各种施工方法在不同围岩和隧道中适用情况
全断面法。适用于单线铁路隧道Ⅰ～Ⅲ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅰ～Ⅱ级围岩地段。通常采用全断面钻孔一次起爆方法。为控制好开挖轮廓，减少超欠挖，提高光面爆破效果，可推广预留光爆层的开挖方法。
台阶法。适用于单线铁路隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅲ级围岩地段。台阶数量和长度，要根据围岩条件而定。Ⅲ级围岩一般采用两台阶法；Ⅳ级围岩及Ⅲ级偏弱围岩，可改用三台阶法。
分部开挖法。分部开挖法主要有双侧壁导坑法（适用于单线铁路隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅳ～Ⅵ级围岩）、中隔法（适用于单、双线铁路隧道Ⅴ级围岩、浅埋隧道及三线隧道）或交叉中壁法（适用于双线、三线隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩及浅埋隧道）。这些施工方法也适用于对地表沉降有严格限制的城市公路隧道。
双侧壁导坑法在控制地中和地表下沉方面，优于其它施工方法。此外，由于两侧导坑先行，能提前排放隧道拱部和中部土体中的部分地下水。为后续施工创造条件。因此城市浅埋、软弱、大跨公路隧道和山岭软弱破碎、地下水发育的大跨隧道可优先选用双侧壁导坑法。
3.结束语
综上所述，矿山场区公路隧道施工预防塌方非常关键，也关系到企业信誉、职工的生命和财产，必须高度引起重视，除按以上经验处理外，要多注意观察，发现问题及时处理好，必须选择有经验的施工队伍和技术管理人员，尽量选用先进的施工技术，结合实际地质条件，只有这样才能防范塌方事故在矿山场区公路隧道工程施工过程中出现，才能降低对国家及人民造成的财产损失及人员伤亡，推动矿山公路事业的快速发展。
【参考文献】
[1]陈秋南，张永兴，刘新荣，王石光，周应麟，邱喜华.隧道塌方区加固后的施工监测与仿真分析[J].岩石力学与工程学报，2006（01）.
[2]陈宏.广甘高速公路隧道塌方及灾害治理措施研究[D].西南交通大学，2012.
[3]刘薇，钱伟平.兰武二线古浪2～#隧道塌方抢险及整治对策[A].甘肃省科协年会铁道分会场“兰武二线建设研讨会”论文集[C].2004.
[4]杨昌森.浅埋软岩隧道的施工技术[A].新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C].2000.