水利工程隧洞施工坍塌的分析及處理

譚朝兵

【摘要】隨著當下社會的發展以及各種建筑基礎的成熟，在一定程度上很好地推動了水利工程的進步，特別是現在各種水利資源的興起，更是為水利工程施工建筑帶來的更大的發展機遇以及發展挑戰，在發展空間不但擴大的基礎上，對于施工技術等提出嚴格要求，尤其是水利工程中的隧洞施工技術，對于水利工程來講具有重要的作用，更好的提升隧洞施工是保證水利工程建筑的重要保障。為此，主要分析了水利工程隧洞施工坍塌的原因以及處理措施。

【關鍵詞】水利工程；隧洞；坍塌

引言：

目前國內外對于大型地下隧道研究發展比較成熟，國內南水北調工程中輸水隧洞的大量使用，促使大型輸水隧洞的研究理論與施工技術發展的比較成熟。但是小型輸水隧洞的建設由于地質差、機械化程度低、參考案例少等各方面因素的影響，導致實際施工難度大。

1、水利工程隧洞施工基本方法淺析

在水利工程建筑中，隧洞施工非常重要，不僅是保證水利工程建筑質量的重要基礎，同時更是推動水利工程發展的重要保障，對于隧洞施工來講，基本方法主要包含：隧洞的開挖，在隧洞開挖過程中分為全斷面開挖法與導洞開挖法兩種，這兩種是實現隧洞開挖的重要形式。再者是防止在開挖過程中出現隧洞坍塌現象的方法，最后是出現隧洞坍塌的處理方式。這些隧洞施工的建筑方法組成隧洞的施工步驟，并且成為隧洞施工的基本方法。當然在對隧洞進行開挖過程中，需要利用地層中的土石等將隧洞設計成具有一定輪廓的模式，在此期間需要根據設計的具體施工需要，對初次的形成的施工狀態以及最終形成的施工狀態進行襯砌，加固隧洞的穩定性，這樣能夠保證隧洞的安全使用。在進行隧洞施工期間，一定要在對施工中的具體施工目標以及施工項目進行嚴格的管理，防止在施工過程中出現施工問題。充分了解與掌握施工環境的基礎上，對隧洞進行施工。對于隧洞本身特點以及環境情況等進行分析是實現隧洞施工的重要步驟。當然在進行隧洞施工過程中會遇到各種環境以及地質情況，在施工初期主要是進行地面作業，不管是作業條件還是作業時間上都比較容易，但是在施工后期主要是在地下作業，施工環境不穩定。

2、 水利工程隧洞施工坍塌的原因分析

2.1 地質勘查工作不準確

水利工程隧洞施工過程中必須要做好施工前的地質勘查工作，這項工作是水利工程建設施工的重要工作基礎，同時也是做好隧道施工、取得優質施工質量的保障。在實際工作中要依據水利工程特點進行施工，如果勘查工作做的不到位，可能會對隧道施工帶來不利的影響。

2.2 施工方案設計存在的漏洞

在水利工程施工方案的設計中，一方面要考慮該工程項目實際承擔的服務性能，要與當地周邊的地理環境要協調、適應。另一方面，要考慮到實際施工中需要的施工技術人員和機械設備等，以免施工方案中存在漏洞。例如，在隧洞爆破施工中，應選擇好炸藥安放的位置、使用的劑量等，稍有誤差就會對爆破工作帶來危害，影響隧洞的穩定性，進而出現坍塌現象。另外，在實際施工中，由于地質條件不良等因素會導致采取的施工措施出現問題，這些都是坍塌產生的原因。

3、水利工程隧洞施工坍塌問題處理措施

某工程總干渠27#隧洞，隧洞總長1.945 km穿越黃土斜梁，隧洞洞身圍巖主要為磚紅色粉砂質泥巖、馬蘭黃土（eolQ32）和黃土狀土（plQ31），其中黃土狀土洞段長295m，主要位于隧洞進、出口段，結構稍密-中密，土質不均，屬中低非壓縮-輕微濕陷性土，洞身位于地下水位以下，土體持水呈軟塑狀，處于飽和狀態，圍巖穩定性極差，開挖后毛洞不能自穩，易發生掌子面及頂拱變形塌方、邊墻及墻腳滑動流土、支護變形下沉等問題，施工難度大。

3.1 坍塌體加固處理措施

掌子面坍塌體主要為松散的土體，結合類似事件處理經驗，采用在洞室側頂拱 245°范圍內架設108 超前鋼管管棚并利用管棚進行注漿的加固措施（管棚環向間距 300 mm，長度 L=9 000 mm），漿液采用水泥漿或水泥水玻璃雙液漿，具體根據現場試驗選擇采用，控制注漿壓力不超過 0.5 MPa。加固前，采用砼可靠封閉掌子面，緊貼封閉面設置 I16 全封閉工字鋼鋼拱架，將管棚架設于拱架外側。

3.2 調整小導管布置

工程原設計使用φ42小導管作為超前小導管使用，并將布置范圍設定為 180O 范圍，縱間間隔為 2400mm，環向間隔為500nn，仰角位5度，塌方段超前小導管布置間距實施調整后，環向間距離可以調整為 300mm，縱向間距離可以調整為2000mm。這種情況下小導管沒有靠近掌子面的第一鋼拱架位置，所以小導管和鋼拱架形成一個支撐體系，能夠很好的支撐該導管以上的塌方破碎巖體，從而有效促進工程穩定性的提高。

3.3 已完成支護變形處理措施

（1）加強排水措施，降低洞室周邊土體地下水位，以提高圍巖的自穩能力。排水措施為：對隧洞底拱設計開挖線以下50cm深度范圍內的飽和水黃土采用砂礫石進行換基，在換基范圍內洞室側墻處每5～10m設置一處集水井，利用砂礫石良好的透水性及時進行排水，降低洞室周邊地下水位。為防止施工設備碾壓造成底板土體泥化及支護變形，在換基層上部鋪設25cm厚干硬性混凝土墊層。（2）根據快速處理的原則，在變形洞段合理布設觀測點，加強觀測，及時對觀測數據整理、分析，待收斂變形穩定后，對變形超限的鋼拱架進行逐榀進行拆除更換。如變形長時間不收斂，剛對該洞段底板土體進行固結加固處理，加固措施采用生石灰樁，具體參數為：鉆孔孔徑110～200mm，孔距0.5～1.0m，布置于兩榀鋼拱架之間，垂直深度約3.0m（確保砂礫石換基基礎面以下2.0m深度）。處理完成后，即進行鋼拱架置換。

結束語：

綜上所述，根據對隧洞施工建設以及在施工過程中出現各種問題的解決措施等進行不斷創新與改善；提高隧洞本身的施工技術，利用各種基本方法以及防止塌陷問題等進行改善，以推動我國水利水電工程建設進步。

參考文獻：

[1] 姜麗娜，董建. 水利工程隧洞施工坍塌的分析及處理[J]. 黑龍江科技信息，2014，14（1）：263-263.

[2] 劉建銘. 水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術研究[J]. 建材與裝飾，2015，（46）.