小議不良地質段預防坍塌技術措施

霍海霞

摘 要：文章根據隧洞的特點、承擔任務和所處地質條件，結合陜西省某實際工程，分析了引起隧洞塌方的原因，從先排水、短進尺、弱爆破、早支護、快封閉、勤量測七個方面介紹了預防坍塌的施工措施，希望通過實踐能證明此法則對于預防不良地質段預防坍塌是一種有效的措施。

關鍵詞：隧洞；不良地質；坍塌；措施

中圖分類號：TV554 文獻標志碼：A 文章編號：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現導流、輸水、引水發電或泄洪，常常需要采用礦山法、TBM法等方法穿山開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。隧洞所承擔的任務、穿越的地質條件、斷面形式、開挖方法各有不同所以在設計、施工和運行過程中所遇到的問題也各有不同，處理措施也需因地制宜。當隧洞通過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造面的Ⅳ類圍巖等不良地質段，在開挖、支護和襯砌過程中如果處理不當都可能發生大量坍塌，因此，施工前必須根據設計提供的工程及水文地質資料，結合現場實際情況，進行分析研究，針對不良地質情況，正確選擇施工方法，做好地質調查與預報工作，并貫徹“先排水、管超前、短進尺、弱爆破、早支護、快封閉、勤量測”的防治措施，防止出現大規模的坍塌。

1 隧洞坍塌成因分析[1-4]

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

1.1 地質因素

（1）隧洞鉆鑿施工過程中引起圍巖應力失穩造成坍塌。

（2）堆積料體時結構間連接力差引起坍塌。

（3）碎裂性結構層和薄弱性巖層在開挖時產生失穩造成的坍塌。

（4）在地下水的作用下引起有缺陷巖體的失穩和坍落。

1.2 施工方法和措施不當

（1）施工工藝、工序安排不當招致的坍方。

（2）臨時支護時間、用料質量、用料厚度不達標引起的塌方。

（3）爆破施工技術參數設計不當。

（4）危險源辨識、處理措施不及時或不正確。

（5）規范和規程執行不到位。

（6）特殊地段處理措施不恰當。

2 隧洞發生坍塌的征兆

（1）監控量測信息所反應的圍巖變形速度或數值超過允許值。

（2）噴射混凝土產生縱橫向的裂紋或龜裂。

（3）在坑頂或坑壁發現不斷掉下土塊、小石塊或構件支撐間隙不斷漏出砂、石屑。

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

（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，圍巖不斷發生滑塌、掉塊。

3 防止開挖面塌方的施工技術措施[5-6]

隧洞開挖施工過程中要想有效預防開挖斷面坍塌的發生，首先要做好地質勘察預報工作，準確掌握前方開挖面的地質情況，涌水量，并依據這些資料制定相應的施工組織設計和施工方案；現場施工中遇到特殊地段除聘請專業機構的人員攜帶相關設備對隧洞進行專業的地質預報外，還可以利用現有的潛孔鉆和長鉆桿進行超前地質探測，依據前期的地質條件勘察結果或運用超前探測結構選擇安全的、合理的施工方法和措施；其次，要加強現場管理和技術人員的巡視，嚴格要求現場施工必須按照設計圖紙進行及按照項目部制定的施工方案實施，堅決杜絕出現在不良地質段施工中“大進尺、支護不到位、施工措施落實不到位”等情況的發生；建立完備的排水體系和備用力量，保證排水系統的正常和順暢；最后要根據施工技術方案和交底文件制定嚴密的事故應急救援預案，對開挖斷面和已經支護的斷面要不斷地進行勘察測量，觀察其變形量的大小，及時發現隱患，排除險情，降低事故發生的風險和機率。

本文以陜西省xxxx水利工程為例，詳細介紹了該工程在不良地質洞段隧洞施工過程中的技術要點。該工程位于寶雞市境內，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，突泥涌水災害頻發，最大涌水量每小時1200立方米。在此項工程施工進程中，科研人員和技術人員共同努力，在施工中注意掌握“短進尺、弱爆破、強支護、超前支護、快封閉、勤量測”等要點，確保工程順利推進。

3.1 先排水

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

3.2 短進尺

各部開挖工序間的距離要盡量縮短，以盡可能減少圍巖暴露時間（圍巖暴露的時間越長，圍巖應力產生應力集中的機率也就越大，圍巖產生應力變形的可能性也就越大，越容易出現塌方）。特別是在易發生坍塌的洞段，要嚴格控制爆破進尺，Ⅴ類圍巖應控制在1m以內，Ⅳ類圍巖應控制在1.5m以內，堅決杜絕出現貪功冒進的情況出現。

3.3 弱爆破

在爆破時，要用淺眼、密眼、并嚴格控制用藥量，多采用微差控制爆破的網絡布置形式盡量減少爆破對周邊圍巖的擾動，必要時對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或人工配合開挖的方式開挖斷面。

3.4 強支護

針對地壓情況，確保支護結構有足夠的強度。對軟弱、松散、破碎地段，除通過調整鋼拱架間距加強支護外，還應對拱腳部位進行加固處理，增加底梁，防止出現鋼拱架超限下沉和向內收縮變形。

3.5 超前支護

對不良地質洞段的施工，除“短進尺、弱爆破”措施外，還應采取超前錨桿或超前管棚的支護，通過現場實際施工，超前支護能有效的減少滑塌引起的坍塌，同時在有股狀地下水的不良地質洞段，既取到了超前引排地下水的作用，同時還能有效減少地下水對巖體的沖蝕作用，降低發生坍塌的風險。

3.6 快封閉

封閉工作面必須緊緊跟進開挖工作作業，力爭實現盡快封閉成環。

3.7 勤檢查、勤量測

發現圍巖產生變形或出現異常情況時，要立即采取有效的技術方法及時處理隱患。

4 結束語

隧道在開挖掘進的工序中，由于開挖改變了原有圍巖的應力分布，通常都會引起圍巖變形，這種變形在不良地質條件情況下會更加明顯和劇烈，這種劇烈的變形會導致坍塌等一系列安全生產事故，對施工進度、投資、質量產生重大影響，給企業和社會帶來不穩定。所以如何解決好隧洞開挖施工遇到不良地質條件引起的塌方，是施工組織者和技術人員的目標和期盼。

參考文獻：

[1]范英，姜云花，趙林曄.關于省道104線大青山Ⅰ號隧道的塌方處理預案[J].內蒙古科技與經濟，2011（6）：131-133.

[2]徐言松，羅家強.隧道坍塌的預防及處理措施[J].黑龍江科技信息，2011（36）：307.

[3]姚曉軍.隧道工程預防塌方處理方案[J].水利電力機械，2004，26（5）：54-55，58.

[4]袁智勇.公路隧道斷層施工方法[J].價值工程，2013（12）：117-118.

[5]杜茁，方艷秋，龐文林.小斷面隧洞工程施工技術[J].西藏科技，2007（1）：58-61.

[6]馬冬燕.水利工程隧洞施工坍塌的分析及處理[J].黑龍江水利科技，2016，44（09）：123-124，148.endprint