引水隧洞塌方的處理措施

葉周昆

摘 要：本文結(jié)合筆者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)首先分析引水隧洞塌方的主要原因，并探討引水隧洞塌方的有效處理措施，以供廣大同行參考與交流。

關(guān)鍵詞：引水隧洞;塌方;處理;措施;分析

一、引水隧洞塌方的主要原因

歸納來說導(dǎo)致引水隧洞出現(xiàn)塌方的原因主要有以下幾點(diǎn)：第一，地質(zhì)勘察資料和具體工程情況存在出入，對(duì)于可能會(huì)出現(xiàn)的塌方，并未及時(shí)采取有效的防范措施，在作業(yè)環(huán)節(jié)遇到破碎帶、軟弱帶基層，常常無法有效進(jìn)行應(yīng)對(duì)而引起塌方。第二，隧道處于不良地質(zhì)地段，并未襯砌足夠的厚度，實(shí)際承載要求難以得到滿足，對(duì)于可能出現(xiàn)的山巖壓力無法有效承受，從而導(dǎo)致塌方的情況出現(xiàn)。第三，設(shè)計(jì)不到位。部分設(shè)計(jì)人員為了追求成本的節(jié)約，往往會(huì)選擇線路較短的洞線，并且通常會(huì)于埡口最底處選擇洞軸線，沒能系統(tǒng)考慮地質(zhì)地質(zhì)遺跡作業(yè)中的不利因素，導(dǎo)致了塌方事故的出現(xiàn);部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)隧洞時(shí)，在不良地質(zhì)地段設(shè)置隧洞軸線，并未繞開堆積、流砂、飽和粘土等不良地層以及陷穴、溶洞等不良地質(zhì)，從而增加塌方的發(fā)生幾率。

二、引水隧洞塌方的處理措施

（一）科學(xué)確定引水隧洞的布置及線路

1.正確掌握水力特點(diǎn)

因?yàn)樾顾矶葱枰惺茌^大的流速，且水頭較高，如若未能正確設(shè)計(jì)其體形或是施工不當(dāng)，均可能會(huì)導(dǎo)致空化水流而產(chǎn)生空蝕情況;此外，水流脈動(dòng)會(huì)導(dǎo)致建筑物，如閘門等發(fā)生振動(dòng);出口單寬流量大、能量集中使得下游沖刷，所以需要采用恰當(dāng)?shù)姆揽瘴g與消能方法。

2.掌握結(jié)構(gòu)特征

開挖隧洞后必定會(huì)導(dǎo)致原有巖體內(nèi)的應(yīng)力平衡受到破壞，導(dǎo)致應(yīng)力重分布，使得圍巖出現(xiàn)變形，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致崩塌的情況出現(xiàn)。所以，往往都要求安裝永久性襯砌以及臨時(shí)支護(hù)來對(duì)圍巖壓力進(jìn)行承擔(dān)。不過由于圍巖自身存在承載力，能夠和襯砌一同對(duì)內(nèi)水壓力等荷載進(jìn)行承受，所以必須要確保圍巖厚度充足，且對(duì)其實(shí)施相應(yīng)的襯砌作業(yè)，防止出現(xiàn)內(nèi)水外滲的情況，導(dǎo)致周邊構(gòu)筑物以及巖坡穩(wěn)定性受到影響。不僅如此，因?yàn)檫^大的外水壓力同樣會(huì)降低埋藏式鋼管的穩(wěn)定性，所以需要完善相關(guān)勘探作業(yè)盡可能讓隧洞繞開不良的水文地質(zhì)區(qū)域。

3.采取科學(xué)的施工方法

由開挖、襯砌至灌漿隧洞過程中，涉及到較多工序，且外界影響因素較多，作業(yè)條件惡劣，工期較長。加上導(dǎo)流隨同可能同時(shí)還具有導(dǎo)流任務(wù)，實(shí)際具體作業(yè)進(jìn)度通常會(huì)對(duì)整體工程工期產(chǎn)生較大影響。所以，必須要采取科學(xué)有效的施工方法來提高隧洞施工進(jìn)度與質(zhì)量。具體可由如下幾方面著手進(jìn)行：第一，在確定泄水隧洞線路過程中，需要工作人員能夠開展全面的地質(zhì)勘測(cè)工作，并制定多種方案，通過對(duì)各類各項(xiàng)技術(shù)以及因素進(jìn)行綜合考慮后選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。通常情況下，洞線的選擇需要遵循如下原則與要求：①需在確保水利樞紐總布置要求得以滿足的前提下，盡可能選擇隧洞線路在巖石堅(jiān)硬、巖體穩(wěn)定、水文地質(zhì)優(yōu)良、地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖層覆蓋面大以及作業(yè)便利的區(qū)域，需要盡可能避免在高地下水位、高地應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造負(fù)責(zé)以及存在較大滲水量的區(qū)域，將作用在襯砌上的外水壓力以及圍巖壓力降低。②如若位于高地應(yīng)力區(qū)域，應(yīng)當(dāng)要讓洞線和最大水平地應(yīng)力方向存在小夾角，將隧洞的側(cè)向圍堰壓力降低。③應(yīng)當(dāng)要盡可能選擇隧洞的進(jìn)出口在巖體完整、堅(jiān)硬且厚度充足的區(qū)域，防止選擇存在有斷層或嚴(yán)重順坡卸荷裂隙等地帶。如果實(shí)在無法避免要選擇該類地帶，就需要采取明挖的方式直到合格地段來作為進(jìn)出口位置洞線，且應(yīng)當(dāng)要盡可能保持其洞線距離的短且直。④對(duì)于高流速無壓洞，因?yàn)閺澋罆?huì)引發(fā)劇烈的沖擊波與水面傾斜，所以不可設(shè)置有曲線段。而高流速有壓洞，由于其存在不均勻的流速分布，所以需要采取試驗(yàn)的方式來確定其轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)彎半徑。⑤應(yīng)盡可能保證泄水隧洞進(jìn)口水流的暢通，防止泄流能力受到影響。

（二）科學(xué)采取塌方處理措施

如若出現(xiàn)了塌方事故，則需要堅(jiān)持“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原則來實(shí)施處理。其中“小塌清、先支后清”主要指的是塌方量較小的情況下，可以采取全部清除塌方的方式來進(jìn)行處理。將塌方清除前，需要穩(wěn)固塌方的頂部支撐，防止事故進(jìn)一步惡化，同時(shí)避免洞頂?shù)魤K傷害到作業(yè)人員。由于隧洞出現(xiàn)第一次塌方后，可能處于自然拱范圍內(nèi)的土石會(huì)繼續(xù)坍塌，且塌方坑道兩側(cè)的邊坡穩(wěn)定性腳下，如若先將塌碴清除極易會(huì)影響到側(cè)壁平衡而出現(xiàn)松動(dòng)塌落的情況，使得坑道寬度更大，自然拱進(jìn)從而引發(fā)在此塌方的事故。而如果圍巖地質(zhì)情況良好，僅是部分松軟夾層出現(xiàn)塌方，范圍較小的情況下，通過分析塌方不會(huì)進(jìn)一步發(fā)生時(shí)，便可清理干凈塌方，并結(jié)合實(shí)際情況決定是否進(jìn)行支撐。而“大塌穿，先棚后穿”主要指的是塌方量較大，且無法在短時(shí)間內(nèi)清除干凈，不能查明塌穴大小與形狀的情況，則能夠把塌方體當(dāng)做松散破碎地層，采取開挖導(dǎo)坑、超前支撐等方式來穿越塌方體。在開始穿越前，務(wù)必要在塌方部位兩端進(jìn)行支頂牢固，避免塌方進(jìn)一步惡化。在穿越過程中，可以采取插板法回城的方式，利用插板在導(dǎo)坑頂部插入塌方體，形成棚頂，在棚頂?shù)谋Ｗo(hù)下，逐步開挖進(jìn)占，并考慮邊挖邊襯砌。

三、結(jié)語

總而言之，導(dǎo)致引水隧洞出現(xiàn)塌方的原因較多，加上塌方部位地質(zhì)情況較為復(fù)雜，所以施工人員必須要能夠正確掌握其實(shí)際塌方原因，并采取有效的措施來進(jìn)行塌方處理，防止塌方的進(jìn)一步惡化，并降低塌方造成的損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙福成.淺談某淺埋引水隧洞塌方處理[J].吉林水利，2013（2）：60-62.

[2]楊照明，唐虎.小洞徑引水隧洞的塌方處理及預(yù)防措施[J].水利建設(shè)與管理，2010，30（11）：24-25.

[3]單柏翔.淺談引水隧洞冒頂塌方處理方案[J].陜西水利，2018，No.212（03）：196-197.