引水隧洞施工中遇不良地質(zhì)段的處理措施分析

孟令濱

（天津市水利工程有限公司，天津300000）

1 引水隧洞的施工要點(diǎn)

在實(shí)際的施工過(guò)程中，由于引水隧洞的施工要求非常高，且存在著較多的影響因素，所以必須要圍繞引水隧洞的實(shí)際功能需求，進(jìn)行施工線路的設(shè)計(jì)，確保引水隧洞的施工線路可以滿足水利樞紐的建設(shè)需求。與此同時(shí)，還必須要對(duì)水文條件、地質(zhì)條件、施工地形等因素進(jìn)行充分的考慮，對(duì)比選擇出最短、最直、最科學(xué)的施工路線。另外，由于環(huán)境因素對(duì)引水隧洞施工的影響非常大，不良地質(zhì)段也普遍存在。如果沒(méi)有對(duì)不良地質(zhì)段進(jìn)行科學(xué)的分析，且科學(xué)地避開(kāi)不穩(wěn)定洞段，將會(huì)引起塌方事故，對(duì)施工人員的生命安全產(chǎn)生不利影響，對(duì)施工進(jìn)度的正常推進(jìn)產(chǎn)生不利影響[1]。

2 引水隧洞施工遇不良地質(zhì)段的案例分析

2.1 工程概況

我國(guó)某省在1999 年建設(shè)完成一座水庫(kù)電站之后，將其投入運(yùn)行。在運(yùn)行一段時(shí)間后，在原洞線被測(cè)0+457 處洞壁出現(xiàn)過(guò)塌方事故，而后又在原洞線0+457～0+492 出現(xiàn)過(guò)間歇性塌方。根據(jù)專業(yè)人員的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)塌方段長(zhǎng)度為30m，0+492 處的塌方事故最為嚴(yán)重，最高處與洞頂?shù)木嚯x約有5m，寬約5m。

2.2 引水隧洞施工的水文地質(zhì)條件

隧洞軸線的基本方向與山脊的走向相一致，其平均埋深在60.0m 以上，且大多數(shù)的洞段埋深都接近與160m。隧洞山體由燕山晚期黑云母中粗粒花崗巖、閃長(zhǎng)巖脈、石英脈以及輝綠巖脈為主。施工現(xiàn)場(chǎng)的地表處也發(fā)現(xiàn)了殘積物堆積和薄層第四系坡，圍巖大多都是由弱至微風(fēng)化花崗巖組成，只有個(gè)別地區(qū)有強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。而塌方段0+457～0+492，主要是因?yàn)镕大斷層以及其周圍的破碎帶巖體風(fēng)化問(wèn)題太過(guò)嚴(yán)重引起的，如圖1 所示。隧洞發(fā)育的構(gòu)造以節(jié)理裂隙為主，可分為2 組，NE 和NW 向節(jié)理。

圖1 塌方最嚴(yán)重處（原洞線0+492）橫剖面示意圖

塌方地段的地下水主要是孔隙淺水與基巖裂隙水，水位變化容易受到大氣降水的影響。富水帶大多處于強(qiáng)風(fēng)化巖層、斷裂破碎帶、軟弱夾層以及節(jié)理裂隙密集帶。

3 引水隧洞塌方地段圍巖分類及施工處理措施分析

3.1 塌方區(qū)段圍巖分類

在分類過(guò)程中要充分考慮以下4 方面的因素：斷層破碎夾泥層具體構(gòu)造、圍巖風(fēng)化程度、地下水活動(dòng)情況及圍巖深度。因?yàn)镕 斷層的延伸和暴露位置的關(guān)系的特殊性，其施工線路應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離不良地質(zhì)段。具體的塔防圍巖分類如表1 所示。

表1 塌方區(qū)段圍巖分類一覽表

3.2 塌方地段施工改線處理措

針對(duì)引水隧洞的施工前期路段，在對(duì)塌方地段的地質(zhì)條件進(jìn)行了全方位分析之后，最終決定使用木構(gòu)架臨時(shí)支護(hù)加掘進(jìn)施工的處理方案。然后在掘進(jìn)施工到達(dá)0+492 塌方最嚴(yán)重的地段的時(shí)候，又安排專業(yè)人員對(duì)隧洞的穩(wěn)定情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)F 斷層的實(shí)際延伸情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，然后得出結(jié)論，如果繼續(xù)掘進(jìn)施工，那么將會(huì)引發(fā)更嚴(yán)重的塌方問(wèn)題，而木架構(gòu)的臨時(shí)工程支護(hù)將失去保護(hù)作用。必須要制定出其他穩(wěn)定性更高的施工方案，否則施工成本將會(huì)成倍增加。所以，經(jīng)過(guò)一番討論與分析，又確定了平面位置及洞線方向調(diào)整的方法，繞開(kāi)塌方路段施工。在這一工程的施工建設(shè)中，原洞線0+459 處南側(cè)工程地質(zhì)想對(duì)理想，所以通過(guò)一個(gè)大角度開(kāi)始向左掘進(jìn)，離開(kāi)不良地質(zhì)段。然后再在0+559 處于原動(dòng)線相復(fù)合。另外，施工單位還在改線7 點(diǎn)位置，沿著弧線方向，通過(guò)鋼筋混凝土擋墻徹底封堵了塌方地段。然后又通過(guò)固結(jié)灌漿和回填灌漿，對(duì)支護(hù)工程的防滲效果進(jìn)行了加強(qiáng)，提升了圍巖層的完整性。

4 引水隧洞施工遇不良地質(zhì)段的處理措施要點(diǎn)

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，施工進(jìn)度、施工質(zhì)量以及施工安全將得不到保證。所以，施工單位必須要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、施工地形、水文條件以及地質(zhì)條件進(jìn)行全面而細(xì)致的分析，并制定出針對(duì)性的解決方案，為引水隧洞施工的順利推進(jìn)提供保證。而根據(jù)本文工程案例的實(shí)際情況，可以總結(jié)出引水隧洞施工遇不良地質(zhì)段的處理措施主要包含以下幾方面。

4.1 提前做好地質(zhì)工作

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，需要提前做好充分的地質(zhì)工作，確保施工單位對(duì)施工地質(zhì)情況有一個(gè)全面的了解和把握。這樣就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)后續(xù)施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和隱患，然后科學(xué)地調(diào)整施工線路，并結(jié)合水利工程的建設(shè)功能需求，選擇出最佳的引水隧洞施工路線[2]。

4.2 科學(xué)制定不良地質(zhì)段處理方案

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，需要科學(xué)制定不良地質(zhì)段的處理方案。即在施工初期，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)段的時(shí)候，就要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)工作，了解施工現(xiàn)場(chǎng)不良地質(zhì)段的實(shí)際情況，然后以此為基礎(chǔ)，制訂出科學(xué)的不良地質(zhì)段處理方案，為施工人員的生命安全及引水隧洞的施工進(jìn)度提供保證。只有這樣，才能夠?qū)崿F(xiàn)引水隧洞施工的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的最大化。

4.3 加強(qiáng)支護(hù)施工處理和改線處理方法的應(yīng)用

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，需要加強(qiáng)支護(hù)施工處理和改線處理，對(duì)不良地質(zhì)段的施工環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化與改建，為施工進(jìn)度的正常推進(jìn)提供保證。例如，本文案例中塌方問(wèn)題非常嚴(yán)重，而木架構(gòu)支護(hù)的保護(hù)作用又十分有限，掘進(jìn)速度比較慢。在這種情況下，選擇改線處理，就可以避開(kāi)塌方地段繼續(xù)施工，施工安全性以及施工進(jìn)度有了極大的保障。

4.4 減少曲線施工的布置

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，需要盡可能地減少曲線施工的布置，避免水流脫壁、空蝕以及負(fù)壓等問(wèn)題的出現(xiàn)。如果必須要進(jìn)行曲線布置，那么就要嚴(yán)格按照相應(yīng)的水工模型試驗(yàn)確定曲線半徑和轉(zhuǎn)角。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不良地質(zhì)段在引水隧洞施工中經(jīng)常出現(xiàn)，如果不對(duì)其進(jìn)行妥善的處理，將會(huì)引起嚴(yán)重的塌方事故，對(duì)施工人員的生命安全以及施工單位的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。而根據(jù)實(shí)際案例分析，發(fā)現(xiàn)如果引水隧洞施工遇到不良地質(zhì)段，需要提前做好充分的地質(zhì)工作，科學(xué)制訂不良地質(zhì)段的處理方案，加強(qiáng)支護(hù)施工處理和改線處理方法的應(yīng)用，減少曲線施工的布置。