水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理对策

水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理对策

夏建平刘锐

夏建平刘锐

自贡市水利电力建筑勘测设计院四川自贡643000

摘要：在水利工程隧洞施工中，如果未对支护给予高度重视，将有可能引发塌方等严重的事故。有效进行坍塌控制是保证施工质量与安全的重要前提，文章主要分析了水利工程隧洞施工坍塌的原因及处理对策，以供参考。

关键词：水利工程；隧洞施工；坍塌；

引言

为满足人们的迫切需求，为社会提供更加优质的服务，还需进一步加强水利工程的施工技术研究。隧洞是水利工程的重要建设环节，其施工质量与工程好坏有着直接的联系，所以应对其给予足够的重视。在实际的施工过程中，由于会受到外界各种因素的影响，使得隧洞施工的难度较大。有效进行坍塌控制是保证施工质量与安全的重要前提，如果未对支护给予高度重视，将有可能引发塌方等严重的事故。因此，应根据实际的工程情况，采取有效措施保障隧洞施工安全，确保工程顺利实施。

1水利工程隧洞施工坍塌原因分析

1.1不良地质条件

不良地质条件是造成的塌方最主要的因素，主要可以分为以下四种类型：软弱围岩。例如泥岩、炭质板岩等，软弱围岩的变形破坏机制主要是应力释放和围岩回弹、塑性楔体流动变形引起围岩应力进一步调整，最终形成剪切滑移面，造成塌方。断层区域、堆积体以及地层运动过程中造成的应力集中区域。围岩破碎、节理发育，岩体单轴抗压能力较强，但是其间结构松散，互无胶结作用，开挖过程中应力释放过快，极易出现塌方。膨胀性土。该类地质体在工程中的危害首要是限界的侵入，其次是塌方破坏。开挖后，土体接触空气，吸水膨胀、失水收缩、反复变形，易造成开挖时坍塌和后期结构体的挤裂。岩溶发育类地质。岩溶发育区域，多有溶洞及水溶形成的断裂通路，隧洞开挖过程中出现岩层的局部失稳。另外，岩溶堆积物结构松散，围岩类别低，多有明水，开挖时易出现塌方。

1.2不利地形、地貌偏压，浅埋等

不利地形地貌造成的塌方也时有发生。偏压隧洞在施工过程中，由于隧洞开挖后，破坏了原有的平衡，造成在隧洞一侧产生应力集中、结构失稳，产生塌方。浅埋地形，主要是在隧洞开挖后，自成拱效应的降低，造成隧洞结构失稳，引起塌方。

1.3设计、施工方法不当

设计方面失误，首先表现在对现有地层认识不清，造成设计过程中开挖方式、支护参数，工序工艺的不足；其次是对隧洞开挖和地质环境相互作用误判，造成支护参数的不足，第三就是对影响因素考虑不周，造成设计过程中出现的失误，都会造成隧洞的塌方。施工方面不当主要有以下几个方面：第一，施工过程中不规范施工支护形式，例如小导管注浆不饱满、锚杆长度及钻进角度不规范、钢拱架间距过大、初支及二衬厚度不足等；第二，工序不连续，施工功效不高，例如掌子面暴露时间过长，不及时支护造成塌方；第三，由于施工技术人员水平问题，而造成的技术性失误造成塌方。

1.4监控量测数不到位

监控量测数据反馈不及时，未能有效提供预警并指导施工。由于监控量测单位是业主选择的第三方单位，其对监控量测的数据整理分析与现场施工进度不匹配。特别是施工现场发生强降水以后没有适时对地表监控及有关测量点加大观测频率。

2水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理对策

2.1隧洞塌方处理措施

（1）稳定塌方体，防止塌方进一步恶化。塌方出现后，根据塌方情况进行初步判断，如果预测塌方会进一步发展，那么首先对塌方体实施稳定措施处理：喷射混凝土、进行临时封闭；采用工字钢、钢管、方木等进行横竖支撑。选择清除和锚固的位置就更显得尤为重要，选择塌方范围内顶部与侧壁的危石及大裂缝处是非常关键的。对原有支护进行加固，在塌方范围前后进行加固，以防止塌方进一步扩大。也可以在塌方范围内架设支撑或喷射混凝土。两端作好局部衬砌，以期塌方不在扩散。

（2）进行超前探测，摸清塌方体状况及周边地质采用TSP、地质雷达、红外探水、超前水平钻等探测方法，综合探测，横向比较，摸清塌方体及地质的真实状况，为下一步塌方处理方案提供可靠地依据。

（3）塌方段支护。塌方稳定以后要立即着手进行支护，以确保安全。一般情况下，锚喷支护要比架设支撑的方法更快、更安全、更省料。用支撑构件处理塌方时，可以根据塌方洞体的情况采用人字架支撑、排架支撑、井箍支撑等形式将塌方体支住。支撑构件必须有足够的强度和刚度，支撑之间一定要连接紧密，不得移动和变形。

（4）衬砌和回填。塌方支稳以后，立即清方进行模筑衬砌，快速成环，在衬砌拱圈的适当位置预留注浆孔。由于隧洞地质条件复杂，应高度重视监控量测和超前地质预报工作，对施工过程中可能出现的局部地段围岩破碎引起的失稳、塌方和可能遭遇的断层、涌沙、涌水都能及时预测，并对其位置、桩号、规模及发展趋势作出明确标识，提醒施工人员采取合理的开挖和支护方法，预防塌方的发生。同时，加强围岩变形观测。

（5）疏水引流，降低水的因素对隧洞影响大多数塌方，都伴随有水的因素，所以，在塌方发生后，根据现场情况，及时对隧洞范围的水流进行处理。按照防、排、引、堵的思路进行处理。地表水处理：条件允许时对地表水进行改道，不允许时水道底部设置隔水层；隧洞内设置止水帷幕，超前预注浆，达到隔水固岩的效果；隧洞内引流，集中排放。避免塌方体范围积水，排水不畅。

2.2隧洞塌方预防措施

（1）缩短开挖进尺。对于岩性发育情况相对较差的隧洞而言，在施工中应制定一套可靠且行之有效的进度控制计划，爆破施工中尽可能减少实际装药量，并做到放小炮或直接不放炮。在现场施工条件允许的情况中，可采取多人开挖的方式，但要保证断面的规整性，为隧洞支护施工奠定良好的基础，有效降低塌方等事故的发生几率。

（2）随时观测隧洞情况。隧洞施工过程中，应对施工现场的地质条件与水文地质进行定期的量测与观察，深入分析二者的具体变化规律，根据规律制定一套针对性施工方案。如果实际情况的地质构造情况较为复杂，则需在适当的位置埋设收敛计，以便对岩体实际稳定性进行超前预报，为施工提供可靠依据。

（3）切实加强围岩支护。加强围岩支护不仅是隧洞施工的重点环节之一，也是有效预防隧洞塌方问题的关键举措，及时且正确地设置围岩支护可以从根本上消除隧洞塌方。支护方法也有许多种，不同时期、不同类型的围岩所适宜的支护方式也会有所不同，施工中需要结合具体情况酌情处理。初期支护指的是在开挖的过程中遇到断面岩石稳定性较差的情况时，采用随机锚杆、超前锚杆或是钢支撑等手段和方式进行支护，直到开挖断面有效地向前推进之后再进行永久性的支护作业。永久性支护又包括了锚喷支护和衬砌混凝土支护这两种支护技术。锚喷支护是根据围岩的种类和属性而合理应用新奥法的原理，按照锚喷混凝土工程中隧洞开挖的程度和施工进度的需要进行分区分段的施工。

结语

总而言之，隧洞施工质量是决定水利工程好坏的关键，由于施工影响因素较为复杂，所以在实际的施工过程中时常会出现一些问题。有效防止水利工程隧洞塌方是切实保证隧洞施工安全和质量的关键所在，所以施工人员应对其给予足够的重视。施工开始前，根据地质勘查结果，结合工程实际情况与具体要求编制一套详细且全面的施工方案。施工阶段中，需要对隧洞的实际情况进行动态监测，并根据监测的结果和施工反馈信息对施工方案进行相应的调整和修正，以此有效提高方案的可行性与科学性，起到有效预防隧洞塌方的作用。

参考文献：

[1]刘军波,袁楠.隧洞塌方原因与处理方案分析[J].山西建筑.2014(05)

[2]温晓强.公路隧洞施工风险评估与安全管理控制[J].山西建筑,2011(34).

[3]曹文贵,翟友成,张永杰.新奥法隧洞施工风险非线性模糊评判方法[J].土木工程学报,2010(07).