小議不良地質(zhì)段預(yù)防坍塌技術(shù)措施

霍海霞

摘 要：文章根據(jù)隧洞的特點(diǎn)、承擔(dān)任務(wù)和所處地質(zhì)條件，結(jié)合陜西省某實(shí)際工程，分析了引起隧洞塌方的原因，從先排水、短進(jìn)尺、弱爆破、早支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)七個(gè)方面介紹了預(yù)防坍塌的施工措施，希望通過(guò)實(shí)踐能證明此法則對(duì)于預(yù)防不良地質(zhì)段預(yù)防坍塌是一種有效的措施。

關(guān)鍵詞：隧洞；不良地質(zhì)；坍塌；措施

中圖分類號(hào)：TV554 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）28-0040-02

Abstract： Basing on the tunnel characters、tasks undertake、the geological conditions and some real projects. This paper analyst the causes of collapse， from drainage、 pipe ahead 、short footage、weak explosion、early support、fast closing and diligence measure，the seven aspectsIntroduces preventing measures， which be used in practice to prove this measures are effective to prevent the collapse of adverse geological sections.

Keywords： tunnel； adverse geological sections； collapse； measure

引言

在水利工程中為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流、輸水、引水發(fā)電或泄洪，常常需要采用礦山法、TBM法等方法穿山開(kāi)挖建成封閉式的具有一定尺寸的幾何圖形的輸水道，稱為水工隧洞。隧洞所承擔(dān)的任務(wù)、穿越的地質(zhì)條件、斷面形式、開(kāi)挖方法各有不同所以在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行過(guò)程中所遇到的問(wèn)題也各有不同，處理措施也需因地制宜。當(dāng)隧洞通過(guò)富水軟弱破碎松散地層、斷層、有股狀地下水的Ⅴ類圍巖、薄層片巖且有多條構(gòu)造面的Ⅳ類圍巖等不良地質(zhì)段，在開(kāi)挖、支護(hù)和襯砌過(guò)程中如果處理不當(dāng)都可能發(fā)生大量坍塌，因此，施工前必須根據(jù)設(shè)計(jì)提供的工程及水文地質(zhì)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行分析研究，針對(duì)不良地質(zhì)情況，正確選擇施工方法，做好地質(zhì)調(diào)查與預(yù)報(bào)工作，并貫徹“先排水、管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、早支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的防治措施，防止出現(xiàn)大規(guī)模的坍塌。

1 隧洞坍塌成因分析[1-4]

隧洞內(nèi)出現(xiàn)的各類坍塌其基本成因可以歸納為兩類，一類是地質(zhì)因素造成的，一類是施工過(guò)程中施工方法不合適、施工措施不到位造成的。

1.1 地質(zhì)因素

（1）隧洞鉆鑿施工過(guò)程中引起圍巖應(yīng)力失穩(wěn)造成坍塌。

（2）堆積料體時(shí)結(jié)構(gòu)間連接力差引起坍塌。

（3）碎裂性結(jié)構(gòu)層和薄弱性巖層在開(kāi)挖時(shí)產(chǎn)生失穩(wěn)造成的坍塌。

（4）在地下水的作用下引起有缺陷巖體的失穩(wěn)和坍落。

1.2 施工方法和措施不當(dāng)

（1）施工工藝、工序安排不當(dāng)招致的坍方。

（2）臨時(shí)支護(hù)時(shí)間、用料質(zhì)量、用料厚度不達(dá)標(biāo)引起的塌方。

（3）爆破施工技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)。

（4）危險(xiǎn)源辨識(shí)、處理措施不及時(shí)或不正確。

（5）規(guī)范和規(guī)程執(zhí)行不到位。

（6）特殊地段處理措施不恰當(dāng)。

2 隧洞發(fā)生坍塌的征兆

（1）監(jiān)控量測(cè)信息所反應(yīng)的圍巖變形速度或數(shù)值超過(guò)允許值。

（2）噴射混凝土產(chǎn)生縱橫向的裂紋或龜裂。

（3）在坑頂或坑壁發(fā)現(xiàn)不斷掉下土塊、小石塊或構(gòu)件支撐間隙不斷漏出砂、石屑。

（4）巖層的層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開(kāi)；清理危巖時(shí)，危巖總清理不完，清危桿觸碰到圍巖就出現(xiàn)連續(xù)不斷的掉塊。

（5）支撐梁、柱變形或折斷，楔子壓扁壓劈，填塞木彎曲折斷。

（6）坑道內(nèi)滲水、滴水突然加劇或變渾。

（7）在地下水的侵蝕下，圍巖不斷發(fā)生滑塌、掉塊。

3 防止開(kāi)挖面塌方的施工技術(shù)措施[5-6]

隧洞開(kāi)挖施工過(guò)程中要想有效預(yù)防開(kāi)挖斷面坍塌的發(fā)生，首先要做好地質(zhì)勘察預(yù)報(bào)工作，準(zhǔn)確掌握前方開(kāi)挖面的地質(zhì)情況，涌水量，并依據(jù)這些資料制定相應(yīng)的施工組織設(shè)計(jì)和施工方案；現(xiàn)場(chǎng)施工中遇到特殊地段除聘請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)的人員攜帶相關(guān)設(shè)備對(duì)隧洞進(jìn)行專業(yè)的地質(zhì)預(yù)報(bào)外，還可以利用現(xiàn)有的潛孔鉆和長(zhǎng)鉆桿進(jìn)行超前地質(zhì)探測(cè)，依據(jù)前期的地質(zhì)條件勘察結(jié)果或運(yùn)用超前探測(cè)結(jié)構(gòu)選擇安全的、合理的施工方法和措施；其次，要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理和技術(shù)人員的巡視，嚴(yán)格要求現(xiàn)場(chǎng)施工必須按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行及按照項(xiàng)目部制定的施工方案實(shí)施，堅(jiān)決杜絕出現(xiàn)在不良地質(zhì)段施工中“大進(jìn)尺、支護(hù)不到位、施工措施落實(shí)不到位”等情況的發(fā)生；建立完備的排水體系和備用力量，保證排水系統(tǒng)的正常和順暢；最后要根據(jù)施工技術(shù)方案和交底文件制定嚴(yán)密的事故應(yīng)急救援預(yù)案，對(duì)開(kāi)挖斷面和已經(jīng)支護(hù)的斷面要不斷地進(jìn)行勘察測(cè)量，觀察其變形量的大小，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，排除險(xiǎn)情，降低事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)率。

本文以陜西省xxxx水利工程為例，詳細(xì)介紹了該工程在不良地質(zhì)洞段隧洞施工過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn)。該工程位于寶雞市境內(nèi)，控制性工程之一為隧道工程，該隧道工程穿越大小斷層300多條，圍巖特大變形極易坍塌，突泥涌水災(zāi)害頻發(fā)，最大涌水量每小時(shí)1200立方米。在此項(xiàng)工程施工進(jìn)程中，科研人員和技術(shù)人員共同努力，在施工中注意掌握“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、超前支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”等要點(diǎn)，確保工程順利推進(jìn)。

3.1 先排水

在施工過(guò)程中要始終注意地下水的防排水措施，抽排水設(shè)備和管道要緊跟掌子面，及時(shí)匯流、引排地下水至集水坑（集水井），并通過(guò)管道抽排出隧洞，不允許出現(xiàn)水坑等積水現(xiàn)象，以免掌子面被水浸泡發(fā)生圍巖松軟、滑塌等情況的出現(xiàn)。endprint

3.2 短進(jìn)尺

各部開(kāi)挖工序間的距離要盡量縮短，以盡可能減少圍巖暴露時(shí)間（圍巖暴露的時(shí)間越長(zhǎng)，圍巖應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力集中的機(jī)率也就越大，圍巖產(chǎn)生應(yīng)力變形的可能性也就越大，越容易出現(xiàn)塌方）。特別是在易發(fā)生坍塌的洞段，要嚴(yán)格控制爆破進(jìn)尺，Ⅴ類圍巖應(yīng)控制在1m以內(nèi)，Ⅳ類圍巖應(yīng)控制在1.5m以內(nèi)，堅(jiān)決杜絕出現(xiàn)貪功冒進(jìn)的情況出現(xiàn)。

3.3 弱爆破

在爆破時(shí)，要用淺眼、密眼、并嚴(yán)格控制用藥量，多采用微差控制爆破的網(wǎng)絡(luò)布置形式盡量減少爆破對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)，必要時(shí)對(duì)于光面爆破可采用僅爆破中心掏槽眼，余下部分利用扒渣機(jī)或人工配合開(kāi)挖的方式開(kāi)挖斷面。

3.4 強(qiáng)支護(hù)

針對(duì)地壓情況，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度。對(duì)軟弱、松散、破碎地段，除通過(guò)調(diào)整鋼拱架間距加強(qiáng)支護(hù)外，還應(yīng)對(duì)拱腳部位進(jìn)行加固處理，增加底梁，防止出現(xiàn)鋼拱架超限下沉和向內(nèi)收縮變形。

3.5 超前支護(hù)

對(duì)不良地質(zhì)洞段的施工，除“短進(jìn)尺、弱爆破”措施外，還應(yīng)采取超前錨桿或超前管棚的支護(hù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工，超前支護(hù)能有效的減少滑塌引起的坍塌，同時(shí)在有股狀地下水的不良地質(zhì)洞段，既取到了超前引排地下水的作用，同時(shí)還能有效減少地下水對(duì)巖體的沖蝕作用，降低發(fā)生坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。

3.6 快封閉

封閉工作面必須緊緊跟進(jìn)開(kāi)挖工作作業(yè)，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)盡快封閉成環(huán)。

3.7 勤檢查、勤量測(cè)

發(fā)現(xiàn)圍巖產(chǎn)生變形或出現(xiàn)異常情況時(shí)，要立即采取有效的技術(shù)方法及時(shí)處理隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

隧道在開(kāi)挖掘進(jìn)的工序中，由于開(kāi)挖改變了原有圍巖的應(yīng)力分布，通常都會(huì)引起圍巖變形，這種變形在不良地質(zhì)條件情況下會(huì)更加明顯和劇烈，這種劇烈的變形會(huì)導(dǎo)致坍塌等一系列安全生產(chǎn)事故，對(duì)施工進(jìn)度、投資、質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)不穩(wěn)定。所以如何解決好隧洞開(kāi)挖施工遇到不良地質(zhì)條件引起的塌方，是施工組織者和技術(shù)人員的目標(biāo)和期盼。

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