水利工程隧洞施工坍塌的分析及處理

譚朝兵

【摘要】隨著當(dāng)下社會的發(fā)展以及各種建筑基礎(chǔ)的成熟，在一定程度上很好地推動了水利工程的進(jìn)步，特別是現(xiàn)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(fā)展機(jī)遇以及發(fā)展挑戰(zhàn)，在發(fā)展空間不但擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，對于施工技術(shù)等提出嚴(yán)格要求，尤其是水利工程中的隧洞施工技術(shù)，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(guān)鍵詞】水利工程；隧洞；坍塌

引言：

目前國內(nèi)外對于大型地下隧道研究發(fā)展比較成熟，國內(nèi)南水北調(diào)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(shù)發(fā)展的比較成熟。但是小型輸水隧洞的建設(shè)由于地質(zhì)差、機(jī)械化程度低、參考案例少等各方面因素的影響，導(dǎo)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(zhì)量的重要基礎(chǔ)，同時更是推動水利工程發(fā)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(dǎo)洞開挖法兩種，這兩種是實現(xiàn)隧洞開挖的重要形式。再者是防止在開挖過程中出現(xiàn)隧洞坍塌現(xiàn)象的方法，最后是出現(xiàn)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(dāng)然在對隧洞進(jìn)行開挖過程中，需要利用地層中的土石等將隧洞設(shè)計成具有一定輪廓的模式，在此期間需要根據(jù)設(shè)計的具體施工需要，對初次的形成的施工狀態(tài)以及最終形成的施工狀態(tài)進(jìn)行襯砌，加固隧洞的穩(wěn)定性，這樣能夠保證隧洞的安全使用。在進(jìn)行隧洞施工期間，一定要在對施工中的具體施工目標(biāo)以及施工項目進(jìn)行嚴(yán)格的管理，防止在施工過程中出現(xiàn)施工問題。充分了解與掌握施工環(huán)境的基礎(chǔ)上，對隧洞進(jìn)行施工。對于隧洞本身特點以及環(huán)境情況等進(jìn)行分析是實現(xiàn)隧洞施工的重要步驟。當(dāng)然在進(jìn)行隧洞施工過程中會遇到各種環(huán)境以及地質(zhì)情況，在施工初期主要是進(jìn)行地面作業(yè)，不管是作業(yè)條件還是作業(yè)時間上都比較容易，但是在施工后期主要是在地下作業(yè)，施工環(huán)境不穩(wěn)定。

2、 水利工程隧洞施工坍塌的原因分析

2.1 地質(zhì)勘查工作不準(zhǔn)確

水利工程隧洞施工過程中必須要做好施工前的地質(zhì)勘查工作，這項工作是水利工程建設(shè)施工的重要工作基礎(chǔ)，同時也是做好隧道施工、取得優(yōu)質(zhì)施工質(zhì)量的保障。在實際工作中要依據(jù)水利工程特點進(jìn)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(shè)計存在的漏洞

在水利工程施工方案的設(shè)計中，一方面要考慮該工程項目實際承擔(dān)的服務(wù)性能，要與當(dāng)?shù)刂苓叺牡乩憝h(huán)境要協(xié)調(diào)、適應(yīng)。另一方面，要考慮到實際施工中需要的施工技術(shù)人員和機(jī)械設(shè)備等，以免施工方案中存在漏洞。例如，在隧洞爆破施工中，應(yīng)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(wěn)定性，進(jìn)而出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。另外，在實際施工中，由于地質(zhì)條件不良等因素會導(dǎo)致采取的施工措施出現(xiàn)問題，這些都是坍塌產(chǎn)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(zhì)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(jìn)、出口段，結(jié)構(gòu)稍密-中密，土質(zhì)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(tài)，圍巖穩(wěn)定性極差，開挖后毛洞不能自穩(wěn)，易發(fā)生掌子面及頂拱變形塌方、邊墻及墻腳滑動流土、支護(hù)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(jié)合類似事件處理經(jīng)驗，采用在洞室側(cè)頂拱 245°范圍內(nèi)架設(shè)108 超前鋼管管棚并利用管棚進(jìn)行注漿的加固措施（管棚環(huán)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(jù)現(xiàn)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(shè)置 I16 全封閉工字鋼鋼拱架，將管棚架設(shè)于拱架外側(cè)。

3.2 調(diào)整小導(dǎo)管布置

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

3.3 已完成支護(hù)變形處理措施

（1）加強(qiáng)排水措施，降低洞室周邊土體地下水位，以提高圍巖的自穩(wěn)能力。排水措施為：對隧洞底拱設(shè)計開挖線以下50cm深度范圍內(nèi)的飽和水黃土采用砂礫石進(jìn)行換基，在換基范圍內(nèi)洞室側(cè)墻處每5～10m設(shè)置一處集水井，利用砂礫石良好的透水性及時進(jìn)行排水，降低洞室周邊地下水位。為防止施工設(shè)備碾壓造成底板土體泥化及支護(hù)變形，在換基層上部鋪設(shè)25cm厚干硬性混凝土墊層。（2）根據(jù)快速處理的原則，在變形洞段合理布設(shè)觀測點，加強(qiáng)觀測，及時對觀測數(shù)據(jù)整理、分析，待收斂變形穩(wěn)定后，對變形超限的鋼拱架進(jìn)行逐榀進(jìn)行拆除更換。如變形長時間不收斂，剛對該洞段底板土體進(jìn)行固結(jié)加固處理，加固措施采用生石灰樁，具體參數(shù)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(chǔ)面以下2.0m深度）。處理完成后，即進(jìn)行鋼拱架置換。

結(jié)束語：

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

參考文獻(xiàn)：

[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(shù)研究[J]. 建材與裝飾，2015，（46）.