水利水電工程隧洞塌方原因及防范措施

劉超

摘 要： 在水利水電工程施工中，隧洞施工中其中較為關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容，在實(shí)際隧洞施工中，多會(huì)采用全斷面掘進(jìn)法進(jìn)行開挖作業(yè)，特別是對(duì)于質(zhì)地堅(jiān)硬及完善的圍巖結(jié)構(gòu)中這種開挖方法更具適用性。當(dāng)隧洞斷面較小時(shí)，則采用半幅或是其他局部開挖方法。但由于在水利水電工程隧洞施工過程中會(huì)受到較多因素的影響，施工過程中也容易出現(xiàn)不同程度的塌方。因此需要在實(shí)際施工過程中，針對(duì)水利水電工程隧洞塌方原因進(jìn)行分析，并積極采取有效的防范和處理措施，避免隧洞塌方事故發(fā)生，保證隧洞施工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 水利水電工程;隧洞;塌方;原因;預(yù)防措施;處理措施

1水利水電工程隧洞塌方的原因分析

1.1 地質(zhì)勘查工作不細(xì)致，勘查資料存在問題

在水利水電工程建設(shè)過程中，地質(zhì)勘查是最為基礎(chǔ)性的工程，同時(shí)也是其他各項(xiàng)工作開展的重要的前提和基礎(chǔ)。在實(shí)際地質(zhì)勘查過程中，一旦勘查資料不詳細(xì)或是存在錯(cuò)誤情況，必然會(huì)對(duì)隧洞的挖掘工作帶來較大的影響。如當(dāng)?shù)刭|(zhì)勘查工作不到位的情況下，在前期規(guī)劃工作中無肖效的處理一些軟弱破碎的地層，隧洞施工設(shè)計(jì)方案存在一定的安全隱患。當(dāng)?shù)刭|(zhì)勘查工作中存在紕漏時(shí)，隧洞挖掘施工風(fēng)險(xiǎn)控制措施不到位，從而導(dǎo)致工程建設(shè)存在一定的施工風(fēng)險(xiǎn)。另外，當(dāng)?shù)刭|(zhì)勘查資料存在錯(cuò)誤情況時(shí)，隧洞發(fā)生坍塌后，在具體救援和處理時(shí)無法提供準(zhǔn)確的隧洞實(shí)際情況信息，這必然會(huì)對(duì)救援和處理工作帶來較大的影響。

1.2 地質(zhì)因素是引起隧洞坍塌的重要原因

水利水電工程建設(shè)地質(zhì)條件復(fù)雜、巖石土層不確定、工程隱蔽、水底環(huán)境多變，這就需要在施工時(shí)要隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整和改變工程設(shè)計(jì)方案。但是水利工程因?yàn)槭艿揭恍l件的限制，對(duì)一些必要的地質(zhì)勘查不能夠做到精準(zhǔn)，這必然會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)方案的精準(zhǔn)度帶來較大的影響。一旦將隧洞軸線選擇在不良地質(zhì)區(qū)域，隧洞從斷層破碎帶或是其他不良地層中穿過時(shí)，則極可能出現(xiàn)隧洞坍塌。

1.3 施工方法不當(dāng)

在水利水電工程施工中，一些穩(wěn)定性較差的圍巖開挖后沒有及時(shí)的進(jìn)行支護(hù)襯砌，圍巖暴露時(shí)間過長，山巖壓力加大，從而造成坍塌。在開挖爆破過程中使用過多的炸藥或進(jìn)行強(qiáng)爆破，造成強(qiáng)烈的振動(dòng)而發(fā)生塌方。隧洞內(nèi)部不合理的支撐結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行開挖、襯砌時(shí)需要拆除，從而發(fā)生塌方。不考慮后果暫停施工，沒有做好全面的準(zhǔn)備工作，一旦發(fā)生擾動(dòng)，很容易發(fā)生塌方。

2水利水電工程隧洞塌方的防范措施

2.1隧洞塌方的預(yù)防措施

2.1.1 勘察設(shè)計(jì)階段的預(yù)防措施

在施工開始之前，需要針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)和水文情況進(jìn)行全面的勘察，依據(jù)具體的勘察資料來開展隧洞設(shè)計(jì)。因此需要保證地質(zhì)勘察結(jié)果的精準(zhǔn)性，確保洞線能夠?qū)崿F(xiàn)合理設(shè)置，并做好不良地質(zhì)洞段的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。而且勘查資料是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)具體斷層、破碎及富水帶等分布情況進(jìn)行分析的重要依據(jù)，可以合理確定隧洞斷面型式和支護(hù)參數(shù)，避免塌方事故的發(fā)生。

2.1.2 施工中隧洞塌方的預(yù)防措施

隧洞地質(zhì)情況十分復(fù)雜，即使同一洞段中不同區(qū)域的地質(zhì)情況也會(huì)存在一定的差異，因此需要在隧洞施工過程中，隨時(shí)對(duì)圍巖變形和位移情況進(jìn)行檢測(cè)，并掌握地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地下水位的變化情況，全面掌握隧洞的實(shí)際情況，并能夠?qū)λ矶此絾栴}進(jìn)行提前預(yù)報(bào)。在重視施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘測(cè)的同時(shí)，還要對(duì)塌方先兆現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)觀察和分析，一旦隧洞頂部圍巖裂縫周圍出現(xiàn)巖粉、隧洞中塵土飛揚(yáng)及小石塊掉落、圍巖裂縫擴(kuò)大等情況時(shí)，預(yù)示著要發(fā)生塌方事故。另外，當(dāng)支護(hù)拱架損壞或是變形、圍巖壓力增加等也預(yù)示著將發(fā)生塌方事故，因此要及時(shí)采取有效的措施來做好預(yù)防工作，避免隧洞塌方。

2.1.3不良洞段塌方預(yù)防方法

為了預(yù)防不良洞段塌方事故的發(fā)生，可以采用超前導(dǎo)洞法，在具體應(yīng)用這種方法，需要對(duì)前方的地質(zhì)情況進(jìn)行了解，并明確具體的開挖和支護(hù)方法，增設(shè)開挖臨空面，這樣可以有效的降低爆破施工對(duì)圍巖造成的影響。也可以采用后拱后墻法，即通過先對(duì)隧洞上拱部位進(jìn)行開挖，并采取支護(hù)措施，然后再對(duì)下部邊墻或仰拱開挖，有效的避免塌方事故發(fā)生。

對(duì)于隧洞塌方的預(yù)防，也可以采取強(qiáng)支護(hù)措施。具體需要在爆破施工后對(duì)圍巖的實(shí)際情況進(jìn)行分析，并積極采取有效的支護(hù)措施避免圍巖出現(xiàn)松動(dòng)或是變形情況。對(duì)于地質(zhì)不良地段，宜采用錨噴或是網(wǎng)噴的支護(hù)方法。當(dāng)圍巖破碎或是圍巖不穩(wěn)定時(shí)，宜采用混凝土與鋼支撐或格柵鋼架組合支護(hù)，在采用這種支護(hù)方法時(shí)，需要在開挖前打超前錨桿和超前小導(dǎo)管。

2.2水利水電工程隧洞塌方處理措施

2.2.1 依據(jù)隧洞塌方情況采取處理方法

依據(jù)塌方規(guī)模及塌碴情況，隧洞塌方分為大塌方與小塌方兩種。若隧洞出現(xiàn)小塌方問題，可采取完全清理方法進(jìn)行處理。需要在隧洞中建設(shè)支撐點(diǎn)固定隧洞頂部，起到加固作用。若隧洞出現(xiàn)大塌方問題， 短時(shí)間內(nèi)不能完成清理工作， 因此可采用超前支撐的方法， 避免隧洞再次出現(xiàn)塌方問題。我們可使用鋼拱制作成防護(hù)頂棚， 以保證施工人員的安全。

2.2.2 對(duì)未塌方區(qū)域進(jìn)行加固

在隧洞出現(xiàn)塌方問題時(shí)， 將影響整個(gè)隧洞的穩(wěn)定性及安全性， 尤其是與塌方區(qū)域臨近的區(qū)域。因而， 施工人員需及時(shí)對(duì)為塌方區(qū)域進(jìn)行加固， 以免這些區(qū)域出現(xiàn)塌方問題。在加固過程中， 我們可使用工字鋼及大直徑鋼筋構(gòu)成鋼拱架， 將其支撐在隧洞穩(wěn)定性較差的區(qū)域。此外， 若發(fā)現(xiàn)隧洞圍巖不穩(wěn)定， 也需進(jìn)行襯砌加固， 以免出現(xiàn)二次塌方。

2.2.3 施工排水措施

若隧洞開鑿深度過深可能深入地下水層， 若地下水涌出將影響隧洞的穩(wěn)定性， 進(jìn)而引發(fā)隧洞塌方問題。因而， 為保證隧洞的安全性及穩(wěn)定性， 需及時(shí)排除涌出的地下水。在施工過程中， 需科學(xué)制定排水計(jì)劃， 在施工的同時(shí)進(jìn)行排水以確保施工區(qū)域無積水， 從而保證隧洞施工的安全性。隧洞中需采用分段截流、分級(jí)抽排的方法排放地下水， 保證地下水可及時(shí)排放到各個(gè)直流點(diǎn)， 以免引發(fā)隧洞塌方事故。

2.2.4 鋼筋混凝土襯砌措施

在中小型水利水電工程施工中，圍巖不穩(wěn)定或是隧洞不穩(wěn)固情況較為常見，這種情況下可以采用鋼筋混凝土來進(jìn)行襯砌施工，確保圍巖的穩(wěn)定性。同時(shí)利用邊挖邊襯砌的施工方式，這樣隧洞圍巖的穩(wěn)定性能夠得到保證，可以有效的避免隧洞發(fā)生塌方。

2.2.5 建設(shè)臨時(shí)支護(hù)架

在隧洞塌方事故發(fā)生后，為了及時(shí)對(duì)塌方現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，相較于鋼拱架的搭設(shè)，建設(shè)臨時(shí)支架防護(hù)能夠有效的提高施工效率。由于臨時(shí)支護(hù)架可以邊挖邊撐，有效的保證了施工的安全，施工人員通過搭設(shè)臨時(shí)防護(hù)架來完成塌方現(xiàn)場(chǎng)的快速清理。

3結(jié)束語

在水利水電工程隧洞施工過程中，隧洞塌方情況較為常見，由于這種事故多發(fā)生在地質(zhì)條件較差的區(qū)域，因此在實(shí)際隧洞施工時(shí)，需要保證地質(zhì)勘查的全面性，并積極做好預(yù)防工作，一旦塌方事故發(fā)生后，還要采取有效的措施進(jìn)行處理，保證隧洞施工的順利開展。

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