論小型水利工程水工隧洞施工塌方處理

汪福成

【摘 要】小型水利工程水工隧洞施工塌方現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)都會(huì)造成不同程度的損害，如何快速有效處理好塌方問題是一個(gè)亟需解決的話題，本文將分析在小型水利工程水工隧洞施工塌方事故中的處理措施。

【關(guān)鍵詞】小型水利工程；水工隧洞施工；塌方

一、前言

水工隧洞作為一項(xiàng)基礎(chǔ)工程，是為水利水電工程各項(xiàng)任務(wù)而設(shè)置建設(shè)的隧洞。以配合溢洪道宣泄洪水，以及引水發(fā)電，或?yàn)楣喔?、排放水?kù)泥沙、供水和航運(yùn)輸水等基礎(chǔ)任務(wù)。在水工隧道施工中，塌方是一種比較常見的發(fā)生現(xiàn)象，尤其是在一些地質(zhì)條件較差的地方比較容易發(fā)生。小型水利工程水工隧洞施工塌方處理的首要任務(wù)是對(duì)塌方的地點(diǎn)進(jìn)行預(yù)防，以最大限度的減少塌方出現(xiàn)，假設(shè)發(fā)生塌方就需要立即做出處理，先分析塌方發(fā)生原因，并且及時(shí)做出塌方搶修的方案，才能減少塌方帶來的各種損失。

二、水工隧洞塌方原因分析

小型水利工程水工隧洞塌方的原因是多方面的，人為因素是一方面，小型水利水電工程往往為了節(jié)約工程的投資而過分追求較短的洞線，必要的地質(zhì)勘探工作缺乏，也沒有隧洞所在地段的地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，通常把洞軸線選在了埡口的最底處，趁溝進(jìn)洞及出洞，而且是晚進(jìn)洞早出洞，繼而加大了洞口處的開挖深度及洞臉仰坡高度，沒有避開不良地層，如：飽和粘土、流沙、堆積層，斷裂和褶皺帶，節(jié)理和裂隙發(fā)育帶，含有各種不利的軟弱結(jié)構(gòu)的圍巖，以及溶洞、陷穴等地質(zhì)不良區(qū)域。其次是隧洞地質(zhì)和水文地質(zhì)條件造成。如巖體松散、斷層破碎帶，膨脹、巖涌、多水，高壓含水層等，在施工中對(duì)不良地質(zhì)地段的隧洞襯砌厚度不夠，根本達(dá)不到承載力要求，完工后結(jié)構(gòu)根本不能承受可能出現(xiàn)的山巖壓力，往往就會(huì)使得結(jié)構(gòu)遭到破壞，進(jìn)而引起塌方。嚴(yán)重影響著施工質(zhì)量、進(jìn)度和安全。

三、塌方處理措施

水工隧洞塌方通常分為大塌方與小塌方兩類，發(fā)生塌方以后，應(yīng)該先加固未塌的地段，防止塌方的蔓延，也給搶險(xiǎn)工作一個(gè)安全空間。同時(shí)組織人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，查明塌方范圍和性質(zhì)及塌方區(qū)域的圍巖地質(zhì)構(gòu)造及地下水的活動(dòng)情況，分析出塌方原因，制定塌方處理方案。但是在方案制定時(shí)，應(yīng)該根據(jù)塌方的大小不同，采取不同的處理方法，必須遵循“小塌清、先支后清”及“大塌穿，先棚后穿”的原則進(jìn)行。塌方發(fā)生后，不能及時(shí)組織工人挖除塌方，這樣做會(huì)導(dǎo)致不安全事故發(fā)生和使塌方加大，從而增加工程建設(shè)投資。所以要堅(jiān)持“小塌清、先支后清”的原則，就是在塌方的量不大時(shí)，可清除全部塌方的處理方法。因?yàn)樽匀还胺秶鷥?nèi)的土石還有可能繼續(xù)坍塌，塌方的坑道兩側(cè)邊坡也不穩(wěn)定，先清除塌碴有可能會(huì)使側(cè)壁不平衡而松動(dòng)引起塌落，塌方的坑道增寬，自然拱增高而再次塌方。反復(fù)幾次，就極容易引起大塌方。如果圍巖的地質(zhì)條件比較好，塌方也只是局部的松軟夾層，而且范圍不大，經(jīng)過分析不會(huì)繼續(xù)塌方時(shí)，也可以對(duì)塌方先進(jìn)行清除，再支撐或者不支撐塌方的頂部。堅(jiān)持“大塌穿，先棚后穿”的原則，就是在塌方量大的時(shí)候一時(shí)難以清除，塌穴的形狀與大小都無法查明的時(shí)候，可以將塌方體看成是松散破碎的地層，通過超前支撐和開挖導(dǎo)坑的方法來穿越塌方體。在穿越之前必須要把塌方部位的兩端支頂牢固，以防止塌方的延伸。穿越時(shí)，用插板法來支撐，在導(dǎo)坑的頂部用插板來插進(jìn)塌方體，形成一個(gè)棚頂，繼而逐步的開挖進(jìn)占。具體方法措施如下：

（一）小塌方處理措施

塌方?jīng)]能把開挖斷面全部堵塞，且塌方繼續(xù)發(fā)展的時(shí)間較長(zhǎng)或基本停止，人不能進(jìn)入坍穴觀察處理者，屬小塌方，處理的原則是“先支護(hù)，后清渣”。如果尚未支護(hù)就進(jìn)洞清塌方，一是施工人員的安全未能保障，二是可能會(huì)引發(fā)大塌方，造成不必要的投資浪費(fèi)。需要做好支撐架設(shè)。木支撐一般可分為門框式，拱開和扇形三種。小塌方支撐選用了架設(shè)較簡(jiǎn)單的門框式。門框式一般由立柱、底梁、頂梁組成，本隧洞的小塌方處理，木支撐不設(shè)底梁，采用三節(jié)架設(shè)。在架設(shè)支撐的同時(shí)應(yīng)調(diào)集施工人員準(zhǔn)備木柴，支撐架設(shè)好并給予加固后，盡快用柴封堵坍穴，使巖層保持穩(wěn)定。二是塌方清渣。塌方清灑首先要檢查支護(hù)是否安全可靠，經(jīng)有關(guān)技術(shù)人員確認(rèn)穩(wěn)定后，施工工作人員方可進(jìn)入坍體內(nèi)出渣。三是支撐材料選用。隧洞的小塌方，塌方量不大，同體壓力較小，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，支護(hù)材料選用木材比較合理。因木料具有重量輕、加設(shè)方便、損壞前有明顯變形、不會(huì)突然折斷等優(yōu)點(diǎn)，因此在小塌方中運(yùn)用效果良好。

（二）大塌方處理措施

大塌方的處理原則是“先棚后穿”。一是支護(hù)材料選用，支護(hù)材料選用應(yīng)該根據(jù)大塌方的情況選擇，大塌方由于山體壓力巨大，架設(shè)支撐必須考慮永久性架設(shè)，混凝土襯砌時(shí)不再拆除，而鋼支撐能隨巨大山巖壓力，故本工程采用了12號(hào)、14號(hào)工安鋼作為拱架、拱圈的主要材料。超前錨桿材料可分為木錨桿和鋼錨桿兩種。木錨桿在大塌方處理中，不能滿足受力要求，而且難以施工。鋼錨桿的受力條件好，打進(jìn)速度快，在處理塌方中能爭(zhēng)取時(shí)間，避免由于時(shí)間拖后使塌方擴(kuò)展等問題。通過實(shí)踐，利用時(shí)1.5英寸水管打超前錨桿比較合理。二是鋼支撐架設(shè)和加固。鋼支撐架設(shè)應(yīng)根據(jù)隧洞的襯砌斷面，首先確定立柱梁的長(zhǎng)度，再通過實(shí)際研究塌方的大小，確定鋼支撐的排距，計(jì)算出穿過塌方所需架設(shè)的鋼支撐排數(shù)，充分準(zhǔn)備好材料方可進(jìn)行架設(shè)。當(dāng)塌方段的塌方體清除后，其洞內(nèi)形成很大的臨空面，剛支護(hù)好的支撐結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，在受到上部塌方體極大壓力和各部位受力不均勻的條件下，容易產(chǎn)生變形和破壞。故必須在第一次防護(hù)的基礎(chǔ)加上加密縱向連接，使各排鋼支撐形成一個(gè)整體，直至無安全隱患為止。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王月娥，江建玲.小斷面隧洞塌方處理[J].北京師范大學(xué)出版社，2011.

[2]楊文奇.隧道施工塌方的預(yù)防及整治[J].科技與企業(yè)，2013（22）.

[3]袁永定.天花板水電站引水隧洞施工技術(shù)[J].水力發(fā)電，2011.