软岩隧道塌方事故致灾因素耦合分析.docxVIP

??

?

??

软岩隧道塌方事故致灾因素耦合分析

?

?

?

?

?

??

?

?

?

摘要：修建软岩隧道环节，由于隧道周边条件复杂，还可能受到岩体力学因素方面的影响，塌方事故时有发生，不但会对隧道结构造成严重破坏，而且还会照成工期延误，经济损失较为严重，对于现场人员生命安全也可造成危险。因此，下文根据工程实例，对于软岩隧道出现塌方事故因素全面分析，提出解决措施。

关键词：软岩隧道；塌方事故；致灾因素；分析

引言：软岩隧道施工建设，出现塌方问题主要和地下水、地质条件以及施工因素有关，为了保证软岩隧道的顺利建设，需要根据工程实况，了解隧道变形规律，探究致灾因素存在的耦合因素，采取措施优化调整，找出隧道质量问题的主要原因，才能制定解决措施，顺利完成隧道建设。

一、软岩隧道塌方事故原因

（一）地质方面

由于隧道施工较为特殊，属于地下作业，因此对于地质条件有较高要求。地质因素是隧道顺利施工的重要影响因素之一，可产生如下影响：第一、隧道掘进施工环节，若遇突变地质，像围岩等级突然变化，那么就容易出现塌方问题；第二、隧道的洞身如果相对较浅，可能受到偏压因素影响，进而出现塌方问题；第三、如果隧道地质存在褶皱带，或者断裂和堆积等情况，也容易塌方；第四，在隧道开挖阶段，遇到特殊岩石，或者遇到溶沟、暗河这类不良地质，也会影响隧道安全[1]。

（二）设计方面

在隧道正式施工以前，需要通过勘察地质，展开施工设计，如果勘察工作不完善，那么就难以掌握地区条件和类型，对于勘察结果进行利用，使得施工方案制定存在不合理的问题，不适应地形结构，特别是支护结构设计不合理，不能保证隧道稳定性，塌方问题发生概率较高。

（三）施工方面

软岩隧道施工阶段，施工技术运用也是塌方问题重要影响因素。如果施工区域存在特殊地质，那么需要相关人员提前制定支护方案，若支护操作不合理，那么塌方问题就容易发生。即使是处于同种地质条件之下，在隧道施工方面也可能利用不同方法，常见的有全断面施工、下台阶施工等，因此施工方法若选择也是塌方问题重要因素。前期支护应该保证稳定进行，当结构不稳、混凝土厚度不合理时，就不能对围岩结构提供支撑。二次支护的及时性也十分重要，只有支护技术运用合理，才可保证隧道安全。除此之外，隧道施工还可能使用炸药，药量的控制对于隧道稳定性有直接影响，药量过大必然会导致隧道内部结构受到破坏，出现塌方问题。

二、工程实例

梅家沟隧道地处绵阳市平武县白马乡祥述家寨东侧，全长2.38km，隧道右线围岩长2340m，等级Ⅴ级；左线围岩长2425m，等级Ⅴ级。围岩包括为强、中风化岩、炭质岩、裂隙发育，被泥质充填，软岩岩体破碎，遇水易软化，地下水是基岩裂隙水，受到冲沟影响，呈滴状，局部断层和破碎带可能存在涌突水。隧道穿越山体，海拔高程2330～2554m，高差约240m，可见起伏大。隧道进口处于火溪河的左岸，坡体有厚度20～25m的碎石土，坡度30～35°。洞身存在2条冲沟，水流量不大。工程区有大规模断裂、褶皱，隧址在白马弧形构造带的北西向，受南侧文县弧形构造之影响，构造向南突出。

三、软岩隧道塌方事故致灾因素耦合分析及控制措施

（一）变形情况

在梅家沟隧道的出口左线上下连接位置出现严重变形，大量初支结构入侵到二衬钢筋当中，且左线的上下连接位置剪切结构失效。初支结构出现环向开裂，拱顶也出现局部塌陷问题，出口右线的初支结构也出现开裂和剥落问题。

（二）耦合分析

对于初支破坏问题原因进行分析，主要有如下几点：第一、炭质岩层间的结合度较差，遇水变为泥状，掌子面开挖之后，围岩、空气相互结合，被氧化以后变为松散状态。第二、岩层和隧道中轴线平行，处于山体压力、重力等作用之下，可能出现竖向位移，约束力较弱的方向会鼓出，边墙鼓入，拱顶也发生少量变形。第三、爆破以后，围岩受到的应力会重新分布，导致洞体受到破坏。第四、变形收敛出现滞后，施工过程上部开挖，变形过大导致下方施工闭合工序存在变形问题。

（三）问题分析

由于掌子面的围岩结构和设计存在不同，岩层薄且软，岩层和隧道中轴线相互平行，呈现出碎裂状态，内部存在发育的裂隙，有泥质填充，隧道开挖以后可能形成临空面，导致掌子面坍塌，围岩失稳。经专家评估，千枚岩隧道软岩的变形问题过大，因此施工期间，应该遵循动态化设计、施工及管理的理念，将支护参数加以优化，注重施工过程的变形监控，保证隧道结构安全与人员安全。根据二衬开裂问题，可以尝试解决这一情况，对围岩采取加固和保护等措施，不断提高其承载能力，利用长锚杆、后注浆多种工艺，建立变形控制体系，防止围岩的塑性区不断发展。

在梅家口隧道的出口右线，可以设计为大变形的衬砌结构，因为出口段左线的加宽段存在初支病害，需要换拱，并将加宽段的二衬施工滞后情况考虑其中，确保加宽段不受侵限，提高加宽段稳定性。隧道出