水利隧洞工程的開挖施工與塌方處理

孫亮

中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司 湖北宜昌 443002

1 水利隧洞工程開挖施工準(zhǔn)備分析

水利隧洞工程開挖施工因?yàn)橥庠谝蛩氐挠绊懀嗽陂_挖的過程中極其容易遇到許多不確定的因素，在水利隧洞工程具體進(jìn)行之前需要結(jié)合外部因素的分析來提前做好施工準(zhǔn)備。測量之中要注意開挖軸線、邊線、以及開挖深度、坡度、控制線與控制樁，并結(jié)合永久性排水設(shè)施對排水系統(tǒng)進(jìn)行布置。開挖區(qū)域的外側(cè)可以設(shè)置截水溝，開挖的層面上需要對臨時(shí)性的排水溝以及積水坑進(jìn)行布置，在此基礎(chǔ)上開挖時(shí)要有一定的坡度，將降雨雨水、施工產(chǎn)生的廢水、圍巖滲水以及工作位面所產(chǎn)生的內(nèi)積水及時(shí)進(jìn)行引排。與此同時(shí)，面臨開挖邊坡穩(wěn)定狀況，需要工作人員進(jìn)行有效的監(jiān)測，當(dāng)邊坡出現(xiàn)裂縫、掉塊、滑動(dòng)等情況時(shí)，水利隧洞的開挖工作要暫停，并及時(shí)對圍巖進(jìn)行加固，來保證邊坡在水利隧洞開挖工作進(jìn)行中的穩(wěn)定性。在以上工作開展時(shí)，首要保障的是開挖機(jī)械運(yùn)行的高效性，推進(jìn)水利隧洞工程開挖工作的連續(xù)進(jìn)行，要達(dá)到上述目標(biāo)也需要在工程項(xiàng)目具體開始前對所用運(yùn)用的機(jī)械進(jìn)行整體的保養(yǎng)，而在工程進(jìn)行時(shí)對于機(jī)械要及時(shí)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以維持機(jī)械的長期工作性質(zhì)[1]。

2 隧洞施工開挖技術(shù)

隧洞施工開挖作業(yè)有兩種，一種是全斷面開挖施工，另一種是導(dǎo)洞開挖施工。以新奧法為理論支撐，隧洞開挖的施工作業(yè)要基于圍巖種類以及底層的穩(wěn)定性來選擇施工技術(shù)類別，供選擇的有全斷面開挖施工方法、支撐法、臺(tái)階開挖法等施工方法，當(dāng)隧洞高度較高的工程開挖作業(yè)時(shí)應(yīng)選用臺(tái)階開挖施工法。

2.1 全斷面開挖施工技術(shù)

全斷面開挖施工技術(shù)適用于圍巖情況較好的開挖段。開挖區(qū)域的巖石較為堅(jiān)固，可先采用一次性鉆爆施工的形式對開挖點(diǎn)進(jìn)行隧洞開挖作業(yè)，然后進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。選用這種施工技術(shù)的工程，完成速度比較快，能夠加快水利工程隧洞施工的效率，能在保證施工質(zhì)量的前提下，合理控制施工周期[2]。

2.2 導(dǎo)洞開挖技術(shù)

導(dǎo)洞開挖是在隧洞斷面基礎(chǔ)上進(jìn)行導(dǎo)洞挖掘，還要逐漸擴(kuò)大導(dǎo)洞的斷面尺寸和規(guī)整導(dǎo)洞的整體形狀。導(dǎo)洞開挖技術(shù)在施工方面較靈活，根據(jù)采集到的施工前方地質(zhì)特點(diǎn)，為后期隧洞在排水、不良地質(zhì)處理等作業(yè)方面提供便利條件，讓隧洞有良好的通風(fēng)效果。

2.3 錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)是指用金屬件、木件、聚合物件或其他材料制成桿柱，打入地表巖體預(yù)先鉆好的孔中，利用其結(jié)構(gòu)形成懸吊效果、組合梁效果、補(bǔ)強(qiáng)效果，以達(dá)到支護(hù)目的的方法，通常在輸水隧洞混凝土襯砌施工作業(yè)前完成。因隧洞開挖方式不同，支護(hù)方式也不一樣，圍巖質(zhì)量好，直接錨桿掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片后，噴射混凝土；當(dāng)開挖的巖石土、土層或者斷面的穩(wěn)定性比較差，應(yīng)當(dāng)采用隨機(jī)錨桿或超前錨桿的方法進(jìn)行隧洞支護(hù)作業(yè)后，展開混凝土襯砌支護(hù)作業(yè)[3]。

2.4 混凝土襯砌技術(shù)

襯砌是使用鋼筋混凝土等材料，沿著隧道洞身周邊建筑的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)，以防止圍巖變形或坍塌。要做好施工前勘測作業(yè)，掌握施工巖石屬性后，才能開展混凝土襯砌作業(yè)。當(dāng)輸水隧洞水平收斂速度、拱頂位移速度等影響因素能滿足混凝土襯砌的要求，并且支護(hù)表面無明顯裂縫時(shí)，才能開展襯砌施工。

2.5 回填灌漿施工技術(shù)

在水利隧洞工程的施工過程中，如果采用鋼筋混凝土襯砌方式或者預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌方式，需要使用回填灌漿技術(shù)來填充混凝土襯砌、或者鋼筋混凝土襯砌內(nèi)頂端巖面的空腔，確保頂拱的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。否則在正式通水后，頂端容易出現(xiàn)塌方問題，破壞拱圈，嚴(yán)重影響水利隧洞工程穩(wěn)定供水功能的發(fā)揮。但是回填灌漿技術(shù)容易受到襯砌條件以及襯砌構(gòu)造型式的影響，造成灌漿壓力、濃度、孔距以及排距等數(shù)據(jù)產(chǎn)生變化。為了確保回填灌漿效果，一定要先進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，再正式開始回填灌漿施工操作，同時(shí)科學(xué)分析已獲得的灌漿試驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出最佳施工方案。對此，建議做好以下幾點(diǎn)：第一，確保襯砌混凝土的強(qiáng)度符合要求，再使用回填灌漿施工技術(shù)。第二，在水利隧洞工程的施工現(xiàn)場進(jìn)行回填灌漿試驗(yàn)，全面分析灌漿試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，明確灌漿壓力。一般情況下，隧洞內(nèi)如果是土洞鋼筋混凝土襯砌，則使用低壓灌漿法，壓力控制在0．10～0．20MPa之間；如果是巖洞鋼筋混凝土襯砌，則灌漿壓力控制在0．30～0．50MPa之間。第三，合理規(guī)劃區(qū)段，分批完成回填灌漿操作；先進(jìn)行一序孔的灌漿操作，再進(jìn)行二序孔的灌漿操作；要由低處到高處進(jìn)行回填灌漿操作。第四，進(jìn)行同一區(qū)段內(nèi)的序孔灌漿操作時(shí)，要在某些鉆孔內(nèi)操作，或者在所有鉆孔內(nèi)操作。

3 水利工程隧洞塌方的處理和預(yù)防措施

將開挖進(jìn)尺縮短。對于部分隧洞其巖性發(fā)育情況較差，具體施工時(shí)需要編制一套系統(tǒng)、可行的進(jìn)度控制計(jì)劃，在具體爆破環(huán)節(jié)需要盡量將裝藥量減少，且做到放小炮或不放炮。如若現(xiàn)場作業(yè)情況允許，就能夠采用多人開挖的方式來進(jìn)行，不過要確保斷面規(guī)整，切實(shí)減少出現(xiàn)塌方等情況。第二，需要對隧洞情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測。在進(jìn)行隧洞施工時(shí)，需要定期量測和觀測現(xiàn)場的水文地質(zhì)以及地質(zhì)條件，對二者的實(shí)際變化規(guī)律進(jìn)行全面分析，并制定出一套切實(shí)可行的施工方案。第三，需要做好圍巖支護(hù)工作。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水利工程的建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，水利隧洞工程對于水利工程建設(shè)來說十分重要。水利隧洞工程開挖施工過程中會(huì)受到地質(zhì)、環(huán)境以及圍巖等多種因素的影響，有時(shí)還會(huì)發(fā)生塌方事故，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。在實(shí)際施工時(shí)要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，采用合理的施工技術(shù)進(jìn)行施工。要采取積極的措施處理水利隧洞工程開挖施工塌方事故，保證水利隧洞工程的整體質(zhì)量。