對水利工程隧洞施工坍塌的分析處理

李景云

摘要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，為了滿足人們的生產(chǎn)用水和生活用水，國家不斷加大對水利工程建設(shè)的投入，這就使得我國的水利事業(yè)快速發(fā)展。在水利工程中為了輸水和泄洪，經(jīng)常需要挖掘隧洞，但是由于隧洞的施工難度較大，技術(shù)要求高，周期時間長，時常會發(fā)生坍塌的情況，從而在不同程度上對人們財產(chǎn)帶來了損失。本文就針對水利工程隧洞坍塌的原因進行了分析，提出了隧洞坍塌的處理和預(yù)防措施，進而保證水利工程隧洞施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水利工程隧洞坍塌處理

0 引言

在水利工程隧洞施工中，通常都會采用全斷面掘進法進行開挖。這種方法主要適用于石質(zhì)堅硬、完整的圍巖。但是在不良的地質(zhì)條件下，對于隧洞斷面較小，在施工時就得采用半幅或其它局部開挖方法。尤其是Ⅳ類以上圍巖，其自身穩(wěn)定性較差，隧洞成型較困難，這就要求在工程施工中要采用半幅開挖和襯砌等施工措施。雖然如此，在隧洞施工中也常常會出現(xiàn)不同程度的隧洞塌方，塌方事故的發(fā)生給人們的財產(chǎn)安全帶來了一定的損失，這就使得人們越來越重視對隧洞塌方的處理和預(yù)防措施。本文就針對水利工程隧洞坍塌的原因進行了分析研究，并根據(jù)這些問題制定了相應(yīng)的施工方案及措施，從而保障水利施工工程的順利進行。

1 水利工程隧洞施工中坍塌的主要原因

水利工程是由多項施工部分組成的綜合性工程項目，造成隧洞施工坍塌的原因也多種多樣，但可以將其大致分為兩類：一類是其它施工部分引起的坍塌，這是由于水利施工管理存在問題；另一類是隧洞施工部分引起的坍塌，這是由于隧洞挖掘技術(shù)和作業(yè)流程存在問題。

1.1 地質(zhì)勘查工作不細致，勘查資料存在問題

地質(zhì)勘查工作是水利工程建設(shè)的基礎(chǔ)，它是保證其它各項工作正常開展的前提條件，在水利工程建設(shè)中起著必不可少的重要作用。如果在進行地質(zhì)勘查時，因為工作的不細致而造成勘查資料的不詳細和錯誤，就會嚴重影響隧洞的挖掘工作，這主要體現(xiàn)在以下方面：①由于地質(zhì)勘查工作的不到位，隧洞挖掘在進行前期規(guī)劃工作時，對于一些軟弱破碎的地層不能進行有效的處理，這就使得隧洞施工設(shè)計方案的選擇上存在著安全隱患；②由于地質(zhì)勘查工作中出現(xiàn)紕漏，在進行隧洞的挖掘施工中不能夠?qū)σ恍┛赡艹霈F(xiàn)的問題進行有效的風險控制，無法在工程建設(shè)上避免施工風險；③當坍塌發(fā)生后，由于地質(zhì)勘查資料的錯誤，這就造成救援和處理單位不能夠真實的了解隧洞的坍塌情況，對后期快速正確的處理帶來不利影響。

1.2 地質(zhì)因素是引起隧洞坍塌的重要原因

水利建設(shè)由于其地質(zhì)條件具有復(fù)雜性、巖石土層的不確定性、工程的隱蔽性、水底環(huán)境的多變性等原因，這就造成巖石工程處理的對象非常復(fù)雜，這就需要在進行施工時要隨時根據(jù)實際情況不斷調(diào)整和改變工程設(shè)計方案。但是水利工程因為受到一些條件的限制，對一些必要的地質(zhì)勘查不能夠做到精準，由于缺少隧洞所在地段的水文、巖石等地質(zhì)方面的資料，這就造成設(shè)計人員不能夠根據(jù)隧洞的實際情況進行精準設(shè)計。在進行設(shè)計時可能將隧洞的軸線選在了山坳、埡口等不良地質(zhì)區(qū)域，沒有避開斷層破碎帶或其它不良地層。一旦隧洞從這些不穩(wěn)定的地層中穿過，就很可能出現(xiàn)隧洞坍塌，影響工程建設(shè)的正常進行。

1.3 要求成本控制，造成工程設(shè)計不合理

項目成本控制與簡單、獨立的施工管理有所區(qū)別，它是對一個或多個工程建設(shè)項目的前期投資、中期建設(shè)、后期使用功能以及工程進度、資金、質(zhì)量等多種因素所進行的綜合的、宏觀的協(xié)調(diào)和監(jiān)控的過程。在一些水利工程的規(guī)劃設(shè)計中，管理者為了控制成本投入和縮短時間，沒有對隧洞的設(shè)計引起重視，在進行設(shè)計時往往將隧洞的中軸線選擇在埡口的最低處，這樣隨著隧洞施工的不斷深入，隧洞的施工難度越來越大，技術(shù)要求也相應(yīng)的增加，很容易造成塌方。

1.4 施工方法不當

在水利工程施工中施工不當主要表現(xiàn)為：①一些圍巖的穩(wěn)定性較差，開挖后沒有及時的進行支護襯砌，這就使得圍巖暴露時間過長，山巖壓力加大，從而造成坍塌。②在開挖爆破過程中，由于使用過多的炸藥或進行強爆破，造成強烈的振動而發(fā)生塌方。③在水利隧洞施工中，隧洞內(nèi)部不合理的支撐結(jié)構(gòu)，支撐構(gòu)件強度較低，以及支撐位置、高度、著力點不當?shù)仍?，在進行開挖、襯砌時需要拆除，從而發(fā)生塌方。④不考慮后果暫停施工，沒有做好全面的準備工作，如施工排水沒有處理好，導(dǎo)致圍巖長時間的浸泡在水中，處于飽和狀態(tài)，山巖壓力加大；圍巖強度降低，一旦發(fā)生擾動，就很容易發(fā)生塌方。

2 水利工程隧洞坍塌的預(yù)防和處理措施

針對水利工程隧洞施工發(fā)生坍塌的問題，需要堅持預(yù)防為主的原則，做好防治措施。首先要深入細致的做好前期的地質(zhì)勘查工作，制定和設(shè)計出科學合理的施工方案，特別是對于一些不良地質(zhì)要做好應(yīng)對措施和預(yù)案，在進行施工時要按照規(guī)定程序，嚴密的實施。

2.1 認真做好地質(zhì)勘查設(shè)計工作

在隧洞工程的勘查設(shè)計中，要深入細致、全面的調(diào)查和勘探隧洞所在區(qū)域的水文地質(zhì)和巖石地質(zhì)，全面的掌握和了解隧洞軸線和進出口區(qū)域的地質(zhì)資料，認真分析和研究隧洞穿越埡口、山體、溝谷的情況，最大限度的了解全部的可能發(fā)生塌方的不良地質(zhì)情況，在進行洞線的選擇時，盡可能的避開斷層、軟弱破碎帶、地下水、溶洞等不良地質(zhì)段，如果不能夠避開時，要求事先做好相應(yīng)的技術(shù)方案和措施，選擇正確的施工方法，加強施工組織設(shè)計，以便指導(dǎo)隧洞施工。

2.2 根據(jù)塌方的程度，采取相應(yīng)的解決措施

根據(jù)隧洞坍塌的具體情況采取相應(yīng)的清理方式，對于一些小范圍的塌方，由于破壞面積相對較小就可以采用完全清理的方式。首先需要重新建立支撐點來加固隧洞塌方的頂部，防治坍塌面積的加大而造成人員受傷等事故。由于隧洞發(fā)生一次坍塌后整個隧洞都會受到影響，如果沒有進行及時的固點支點，很容易發(fā)生第二次大面積的坍塌。而對于一些大面積的塌方，一時間很難進行清理工作，這時可以打通塌方隧洞，采用超前支撐的方式對隧洞兩端進行加固，使隧洞均勻受力避免塌方的延伸。使用鋼拱固定的方式，對隧洞頂棚進行防護。

2.3 加固未發(fā)生塌方的地段

一旦隧洞發(fā)生了一次塌方就會對整個隧洞施工造成不良影響，與第一次塌方地段聯(lián)系越緊密造成的影響就越大。所以隧洞在一次塌方出現(xiàn)后就需要對沒有塌方的地段進行及時的加固，起到穩(wěn)固、防護的效果，隧洞沒有坍塌地段的加工防護可以通過對支撐點進行加固，使用大直徑鋼筋和工字鋼制作的鋼拱架，以此來對隧洞薄弱的地方進行支撐。另外對隧洞中不穩(wěn)定的圍巖也要及時做好防護措施，隧洞地質(zhì)出現(xiàn)松動，在進行巖體的加固時可以通過襯砌的方式來對隧洞圍巖進行穩(wěn)定。

2.4 施工排水措施

隧洞挖掘過深很容易出現(xiàn)地下水，地下水的不斷涌入會對隧洞圍巖的穩(wěn)定性造成較大的影響，圍巖的不牢固很容易發(fā)生隧洞的坍塌。所以要維護隧洞的穩(wěn)定性就需要做好地下水的排放工作。在制定隧洞施工排水方案時，要做到邊施工邊排水，以此來保證圍巖的穩(wěn)定性，同時也保證了施工環(huán)境的安全性。地下水一般發(fā)生在上游地段，因此在施工排水時要將上游作為重點，對下游進行防護的措施。對于主要隧洞的地下水排放需要采用分段截流，分級抽排的方式，及時的將水排放出去防止排水不及時所引起的隧洞坍塌。

2.5 鋼筋混凝土襯砌措施

水利工程中大多數(shù)的隧洞塌方都是由于圍巖不穩(wěn)定、隧洞不牢固所造成的。所以要加強隧洞圍巖的穩(wěn)定性避免隧洞坍塌的出現(xiàn)，防止隧洞圍巖的松動可以利用混凝土來進行加固。由于各種地質(zhì)環(huán)境的影響使得圍巖的穩(wěn)定性無法得到控制，一些隧洞由于在長期的施工中很容易受到外界環(huán)境的侵蝕，造成穩(wěn)定性降低。在進行施工時可以采用鋼筋混凝土及時進行襯砌，在隧洞的施工過程中，一般是每挖掘一米就需要進行一次混凝土的澆筑。通過逐步加固的方式保證圍巖的牢固性，避免隧洞圍巖因松動問題而引起塌方的產(chǎn)生。

3 總結(jié)

隧洞是水利樞紐中的重要組成部分之一，一旦隧洞發(fā)生坍塌，就會造成不同程度的損失。因此，在隧洞施工時，要及時對隧洞坍塌原因進行分析，制定出有效的防治措施避免隧洞坍塌的發(fā)生，從而保證我國水利事業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻：

[1]達瓦.淺談水利水電工程引水隧洞超前預(yù)報及塌方處理[J].西部探礦工程，2007，11:160-162.

[2]于文蓬.膠東引黃調(diào)水工程村里隧洞支護動態(tài)設(shè)計研究[D].山東大學，2013.

[3]楊曉盟.引漢濟渭工程秦嶺隧洞嶺北施工廢水水質(zhì)預(yù)測與分析評價[D].西安建筑科技大學，2013.

[4]畢磊，鐘登華，胡連興，任炳昱.基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的隧洞施工仿真多方案評價與優(yōu)選[J].水力發(fā)電學報，2014，01:234-240.

[5]張秋.淺析小型水電站隧洞施工中質(zhì)量控制措施[J].黑龍江科技信息，2014，02:149.