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摘要：公路长隧道地质条件复杂多变；前期勘查工作难以弄清已有的工程地质条件和工程地质问题，隧道施工过程中的塌方事故还比较普遍，因此需要施工人员对隧道工程的各项指标进行评估，本文通过运用工程岩体分类标准及平衡拱理论分析其塌方原因并制定处理方案，对类似工程问题有一定参考意义。
关键词：隧道工程；塌方；岩体分级；平衡拱；塌方处理
一、 引言：
随着国家对基础建设的投入不断加大，各项工程的建设规模也越来越大。在公路建设工程中，为了缩短路线长度，改善线形和行车条件，在跨越山体时采用了隧道通过的方式。虽然在隧道工程界普遍认为新奥法是一种经济、安全的修建方法。但在实际隧道工程设计中遇到的围岩是十分复杂的地质体且资料匮乏，仍然存在塌方等工程问题，本文利用现场勘察及平衡拱理论的方法对其中的塌方段进行分析评价并制定出具有可行性处理方案。
二、工程概况和地质条件
2.1工程概况
遇到隧道工程塌方时首先要将隧道的工程概况分析清楚：比如洞径、洞长、埋深、施工方法等。
2.2地质条件
根据现场地质调查得出的工程段的岩体结构特征：岩体的岩性、岩体的风化情况、破碎程度、裂隙发育情况、结构面是否光滑、岩层产状、岩层走向与隧道轴线交角、层间是否有夹层、发育的几组主要的节理面（包括产状、迹长、间隙、胶结与充填）。根据地质条件可以绘制出隧道的横断面示意图。
三、塌方成因分析及治理
3.1定性分析
塌方区域的工程地质条件是塌方形成的内因。
（1）岩性
坚硬致密的岩体稳定性好，松软松散的岩体稳定性不好。
（2）岩体结构与构造
整体状及层间结合良好的厚层状结构，结构面不发育，仅有两到三组，以原生和构造节理为主，多数闭合，无泥质填充，不贯通，层间结合良好的岩体比较稳定，一般不出现不稳定的块体。散体状结构，多数为破碎带、强风化带交汇部位，构造及风化节理密集，块体间多为泥质充填的岩体不稳定。在两者之间的稳定性居中。
（3）岩体稳定性定性判别
可以根据RQD值、BQ值、Q值、RMR值对岩体进行分级，从而判断其稳定性。
（4）埋深
对于松散岩体，当洞的埋深较大（埋深H>5b,b為拱跨）时，利于形成自然拱，相对较稳定，否则不稳定。
（5）偏压
由于地形（图1）原因存在的偏压对隧道口浅埋段的稳定性有较大影响。
图1 地形示意图
Fig 1Topographic diagram （6）地下水
由于降水量过大，特别是持续降水，地表排水措施不力，大量的地表水渗入地层，加大了地下水对围岩稳定性的影响，地下水的化学、物理作用（溶解、水解，软化等）和力学作用（水压力、机械侵蚀等）会使围岩稳定性大大下降，降雨量越大，塌方的规模就会越大。
3.2 平衡拱理论分析计算
设平衡拱高为h，半跨为b
则有：据此，计算岩石坚固性系数f、塌方拱高h1、拱跨2b1.
3.3能减小塌方的措施（此处以五级围岩为例）
初期支护：对于Ⅴ级围岩浅埋地段初期支护主要由型钢拱架或格栅钢拱架、C20喷射混凝土和Φ8钢筋网组成，径向采用Φ25中空注浆锚杆或水泥砂浆锚杆加固。型钢钢拱架具有刚度大，发挥作用快的特点，适用于跨度大，围岩自稳能力差的隧道区段。每榀钢拱架之间用Φ22的钢筋连接，并与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴形成承载结构。Ⅲ、Ⅱ级围岩地段初期支护，由于围岩的强度较高，其自身具有一定的承载能力，因此初期支护主要以喷锚支护为主，局部地质条件较差的地段采用格栅钢拱架支撑。
二次衬砌：对于隧道洞口段的Ⅴ级浅埋围岩地段，由于岩体风化严重，自稳时间较短，洞室开挖跨度较大，二次衬砌按承担上部土压力覆土荷载计算需采用C25钢筋混凝土结构，二次衬砌要求紧跟开挖面。对于Ⅳ级围岩深埋地段，Ⅲ、Ⅱ级围岩地段，由于该段岩体比较稳定，能够在一定程度上形成稳定的承载拱，因此结构按承担部分土压力覆土荷载计算可采用C25素混凝土结构。在施工过程中仍必须注意初期支护的变形与稳定监测，根据监测数据合理确定二次衬砌的施作时间，尽可能发挥初期支护的承载能力。可设计出结构图样式如下：
图2 支护结构设计
Fig 2 Design Support
4、结论
（1）通过平衡拱理论结合现场测得的物理参数指标对塌方范围进行了定量计算，计算的结果与所观测的范围吻合，证明了该方法的正确性。
（2）根据隧道岩体等级，根据初期支护与二次衬砌方案对隧道进行支护并绘制出支护结构图。从而达到对隧道的塌方治理。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：隧道工程；塌方；岩体分级；平衡拱；塌方处理
一、 引言：
随着国家对基础建设的投入不断加大，各项工程的建设规模也越来越大。在公路建设工程中，为了缩短路线长度，改善线形和行车条件，在跨越山体时采用了隧道通过的方式。虽然在隧道工程界普遍认为新奥法是一种经济、安全的修建方法。但在实际隧道工程设计中遇到的围岩是十分复杂的地质体且资料匮乏，仍然存在塌方等工程问题，本文利用现场勘察及平衡拱理论的方法对其中的塌方段进行分析评价并制定出具有可行性处理方案。
二、工程概况和地质条件
2.1工程概况
遇到隧道工程塌方时首先要将隧道的工程概况分析清楚：比如洞径、洞长、埋深、施工方法等。
2.2地质条件
根据现场地质调查得出的工程段的岩体结构特征：岩体的岩性、岩体的风化情况、破碎程度、裂隙发育情况、结构面是否光滑、岩层产状、岩层走向与隧道轴线交角、层间是否有夹层、发育的几组主要的节理面（包括产状、迹长、间隙、胶结与充填）。根据地质条件可以绘制出隧道的横断面示意图。
三、塌方成因分析及治理
3.1定性分析
塌方区域的工程地质条件是塌方形成的内因。
（1）岩性
坚硬致密的岩体稳定性好，松软松散的岩体稳定性不好。
（2）岩体结构与构造
整体状及层间结合良好的厚层状结构，结构面不发育，仅有两到三组，以原生和构造节理为主，多数闭合，无泥质填充，不贯通，层间结合良好的岩体比较稳定，一般不出现不稳定的块体。散体状结构，多数为破碎带、强风化带交汇部位，构造及风化节理密集，块体间多为泥质充填的岩体不稳定。在两者之间的稳定性居中。
（3）岩体稳定性定性判别
可以根据RQD值、BQ值、Q值、RMR值对岩体进行分级，从而判断其稳定性。
（4）埋深
对于松散岩体，当洞的埋深较大（埋深H>5b,b為拱跨）时，利于形成自然拱，相对较稳定，否则不稳定。
（5）偏压
由于地形（图1）原因存在的偏压对隧道口浅埋段的稳定性有较大影响。
图1 地形示意图
Fig 1Topographic diagram （6）地下水
由于降水量过大，特别是持续降水，地表排水措施不力，大量的地表水渗入地层，加大了地下水对围岩稳定性的影响，地下水的化学、物理作用（溶解、水解，软化等）和力学作用（水压力、机械侵蚀等）会使围岩稳定性大大下降，降雨量越大，塌方的规模就会越大。
3.2 平衡拱理论分析计算
设平衡拱高为h，半跨为b
则有：据此，计算岩石坚固性系数f、塌方拱高h1、拱跨2b1.
3.3能减小塌方的措施（此处以五级围岩为例）
初期支护：对于Ⅴ级围岩浅埋地段初期支护主要由型钢拱架或格栅钢拱架、C20喷射混凝土和Φ8钢筋网组成，径向采用Φ25中空注浆锚杆或水泥砂浆锚杆加固。型钢钢拱架具有刚度大，发挥作用快的特点，适用于跨度大，围岩自稳能力差的隧道区段。每榀钢拱架之间用Φ22的钢筋连接，并与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴形成承载结构。Ⅲ、Ⅱ级围岩地段初期支护，由于围岩的强度较高，其自身具有一定的承载能力，因此初期支护主要以喷锚支护为主，局部地质条件较差的地段采用格栅钢拱架支撑。
二次衬砌：对于隧道洞口段的Ⅴ级浅埋围岩地段，由于岩体风化严重，自稳时间较短，洞室开挖跨度较大，二次衬砌按承担上部土压力覆土荷载计算需采用C25钢筋混凝土结构，二次衬砌要求紧跟开挖面。对于Ⅳ级围岩深埋地段，Ⅲ、Ⅱ级围岩地段，由于该段岩体比较稳定，能够在一定程度上形成稳定的承载拱，因此结构按承担部分土压力覆土荷载计算可采用C25素混凝土结构。在施工过程中仍必须注意初期支护的变形与稳定监测，根据监测数据合理确定二次衬砌的施作时间，尽可能发挥初期支护的承载能力。可设计出结构图样式如下：
图2 支护结构设计
Fig 2 Design Support
4、结论
（1）通过平衡拱理论结合现场测得的物理参数指标对塌方范围进行了定量计算，计算的结果与所观测的范围吻合，证明了该方法的正确性。
（2）根据隧道岩体等级，根据初期支护与二次衬砌方案对隧道进行支护并绘制出支护结构图。从而达到对隧道的塌方治理。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。