地铁隧道路面坍塌成因分析及控制措施探讨
摘要 在进行隧道工程施工中，地质条件复杂多变，不可预见因素众多，因此，隧道坍塌也是其中最为常见、后果最为严重的事故之一。一旦发生隧道坍塌，不仅会延误工期、增加施工成本，而且还会严重威胁作业人员的人身安全，造成不可估量的损失与后果。对此，本文首先分析了地铁隧道发生坍塌的成因，然后提出了针对性的防坍塌安全措施，希望通过本文的分析与研究，能够为今后的类似工程提供参考与借鉴。
关键词 地铁隧道；路面坍塌；成因分析；控制措施
1 地铁隧道路面坍塌的成因分析
1.1 勘察设计方面
地质勘查工作是隧道设计的前提，是合理选择施工方案与支护参数的关键环节。如果地质勘查工作不详细，对隧道施工区域内的地质条件与地质构造掌握不清楚，就会导致地质勘查报告不能真实反映实际的隧道地质情况，致使在进行隧道施工组织设计时，施工方案与支护措施的选择不合理，与实际的地质条件不符。如果设计的支护参数偏低，就会导致无法满足整个施工过程中围岩的稳定，一旦围岩变形超出支护强度，就会发生隧道坍塌，因此，完善的地质勘查与设计是确保隧道施工安全，避免坍塌事故的首要条件[1]。
1.2 地质条件方面
（1）地质条件较差。隧道工程属于地下工程，因此在进行隧道工程施工中，受到地质条件以及地下空间结构等不可预见因素的影响很大。在遇到围岩强度较低或破碎松散的不良地质结构，例如穿越断层破碎带、偏压浅埋段、富水段、软弱围岩段等恶劣地质条件时，不仅会加大施工难度，而且安全性也会随之降低。如果在地质条件差，而地质勘查工作不到位又未进行合理的支护与施工，那么就会大大增加发生隧道坍塌的可能性。
（2）地下水丰富。在地下水丰富或存在少量涌水的地段，土质多表现为饱和软黏土、淤泥或泥炭质土，流塑性大、强度低、稳定性差，随着地下含水量的不断增加，也会加大发生涌水突泥的可能性，致使隧道出现坍塌的概率增加。另外，地铁隧道穿越城市给排水管线的现象十分普遍，如果地下雨、污水管线存在渗漏，就会导致周围土体饱和软化、强度降低、稳定性差，导致相应的支护措施失效、掌子面失稳，在此种情况下，丰富的地下含水层就会导致隧道发生突水突泥的可能性大增，致使发生坍塌风险。
1.3 施工作业方面
（1）施工方法不合理。一些施工单位为赶工期、抢进度，未按照施工设计
图纸以及相关规范标准要求进行作业，致使施工技术方案不合理，例如爆破时不合理的炸药用量、支护设计参数过低、爆破方案不合理等，都会导致掌子面失稳而发生坍塌事故；另外，施工作业未严格按照规范要求，例如开挖不到位、危岩处理不及时、开挖断面成型差等，也会导致引起塌方；此外，支护质量不达标或支护参数过低，施工工序间生产能力失衡、不具针对性，例如本应小断面开挖，但却选择大断面开挖，本应先拱后墙却先墙后拱，并且在后期施工中又未采取及时有效的补救措施从而造成坍塌；同时，发生初次轻微坍塌后，现场作业人员对坍塌地质现象认识不足，而采取盲目的处理措施，从而导致再次发生严重的坍塌事故。
（2）初期支护不利。隧道开挖到规定长度后应进行初期支护，以确保隧道围岩的稳定性。但在实际的施工中，初期支护不及时、支护强度不夠等而造成支护失效，都是导致发生坍塌的直接诱因。例如，在进行隧道施工时，未及时施作格栅钢架与锚杆等支护措施，再加上开挖爆破的岩体扰动，致使围岩变形过大而造成坍塌。因此，在围岩失稳前，未进行及时有效的初期支护是导致隧道坍塌的关键原因。
（3）二次衬砌失效。二衬施工通常采用复合式衬砌，在围岩及初衬稳定后施作，促使围岩与支护体系形成统一的整体，提高支护结构的稳定性与安全性。二衬施作后再次发生坍塌的概率极低，但是，如果二衬防水失效，在停止降水后地下水位上升就会导致支护体系失稳而发生隧道坍塌。
1.4 现场管理方面
隧道施工现场管理不到位，致使在地质条件发生改变时未及时改变开挖方法、加固措施不到位；另外，未根据施工要求加强对围岩的监控量测，未根据“岩变我变”的原则实施动态管理，致使支护参数与施工方法调整不及时，从而导致工艺操作不符合技术规范要求而导致坍塌；此外，施工作业人员的安全意识与质量意识差，对于施工中可能存在的安全风险认识不足等，也是导致隧道坍塌的重要原因[2]。
2 地铁隧道路面坍塌的控制措施
2.1 做好前期勘察设计
在进行前期地质勘查阶段，尤其是遇到不良地质段，勘察设计单位必须提供细致、全面且符合实际地质情况的勘查报告；另外，对于可能遇到的断层破碎带、偏压浅埋段、富水段、软弱围岩段等不良地质情况，设计与施工单位必须做好充分的风险评估与管理，并对可能发生的安全风险事先制定应急预案。同时，对隧道施工影响范围内可能存在的地下管线情况进行详细的调查，摸清其基础埋深、管线类型，敷设年限以及使用情况等信息，并对给水管线以及雨、污水管线的渗漏情况进行重点调查。
2.2 加强地质预测预报
（1）超前地质预报。首先，为了保证施工安全、有序地进行，应加强超前地质预报，及时发现存在的异常情况，准确预测掌子面前方的不良地质情况，以便能够制定有针对性的施工技术措施与支护参数。同时，通过超前地质预报还能为可能发生的灾害事故，提前做好施工技术准备，确保施工的顺利进行。其次，由于隧道施工的复杂性、风险性，导致出现隧道坍塌的因素众多，因此，必须做好施工全过程的实时监测，并根据监测的围岩信息、地质信息与地下水文信息等，及时调整施工方案与施工计划，确保隧道顺利穿过不良地质段。
（2）地下水控制。首先，进洞前做好洞口边仰坡外地表的截水天沟与洞口临时天沟、边沟等排水措施，防止地表水的影响而导致洞口坍塌；其次，加强对地下水的前期勘查，了解地下水与隧道工程之间的直接关系，分析地下水的流量及来源，以便于根据实际情况采取预注浆堵水、井点降水或引排水等措施，以提高隧道围岩的稳定性。另外，对于城区内穿越大量地下管线时，应加强施工范围内地下管线调查，对可能破损而发生渗漏水的雨、污水管线进行重点排查，并及时采取换管、改移或封堵等保护措施[3]。2.3 合理选择施工方法
（1）合理选择施工方案。首先，为避免爆破扰动可根据围岩的具体情况合理选择爆破方法、炸药量与施工技术，避免超挖、欠挖等现象，并尽量采用全断面光面爆破或局部弱爆破加半断面开挖的形式，若遇到大断面则可采用分步开挖的方法进行；其次，进洞前，做好隧道外地表水的防排水措施，避免洞口发生坍塌，并由专业、经验丰富的爆破技术人员进行隧道的开挖爆破作业，促使爆破断面规整、岩体稳定性良好，如果出现小范围塌方应及时采取措施，避免塌方情况的继续蔓延或发生二次塌方。
（2）加强初期支护。首先，对隧道施工中的松散、破碎岩体应及时封闭支护，避免围岩的进一步变形，防止松动圈无限扩大。其次，结合设计文件合理选择支护方案与参数，若设计无法满足围岩所需的实际支护强度时，应及时上报相关单位进行设计变更，并对施工中的各项工艺参数进行严格控制，不定时检查支护效果，确保初支质量满足要求。另外，技术人员应结合掌子面出露的情况合理选择施工方法，对开挖、支护以及衬砌等各个工序进行合理安排、密切配合，防止不及时支护导致的围岩坍塌；同时，合理把控施工进度，避免盲目赶工期、抢进度而加快开挖，以致支护、二衬滞后，工序间生产能力失衡而导致隧道坍塌。
（3）加强二次衬砌。二次衬砌与初期支护共同作用以防止后期围岩发生变形，从而为隧道的安全稳定提供保障。二衬通常在初支的位移收敛基本稳定后施作，但在浅埋软弱围岩隧道施工时，二衬施工应及时跟上，并采用带仰拱的衬砌，与边墙曲线连接断面应圆顺，以减少应力集中；同时，二衬仰拱超前施作并进行分段整体浇筑，对于背后空洞应采用二衬同级砼回填密实，以提高隧道围岩的稳定性。
2.4 加强工程管理
首先，加强施工管理。严格按照设计文件、技術规范与相关要求进行隧道的
地铁隧道路面坍塌成因分析及控制措施探讨
