簡析水利水電隧洞工程建設(shè)的開挖施工及其塌方處理

王志夫

【摘要】隧洞工程開挖是水利工程建設(shè)中的重要內(nèi)容，并且隧洞工程在施工過程中受到環(huán)境、地質(zhì)、圍巖等多種因素的影響，因此在施工前需要結(jié)合施工實際，嚴格控制其施工，基于此本文闡述了水利水電隧洞工程的開挖準備，對水利水電隧洞工程的開挖施工及其塌方處理進行了探討分析。

【關(guān)鍵詞】水利水電隧洞工程建設(shè)；開挖準備；施工；塌方處理

1、水利水電隧洞工程建設(shè)的開挖準備分析

水利水電隧洞工程土方開挖準備需要對施工作業(yè)人員進行技術(shù)交底；并且結(jié)合水利水電隧洞工程施工圖要求，采取測量放樣工作，測量人員根據(jù)設(shè)計圖紙進行測量放樣，測量放出開挖軸線、邊線和開挖深度、坡度等控制線和控制樁，而后針對工程的施工現(xiàn)場水源、流量、地形、地貌和地質(zhì)條件，結(jié)合永久排水設(shè)施布置排水系統(tǒng)。在開挖區(qū)域外側(cè)設(shè)置截水溝、開挖層面上設(shè)置臨時排水溝和集水坑，開挖面保持一定的坡度，把雨水、施工生產(chǎn)廢水、圍巖滲水及工作面內(nèi)積水引排或抽排到工作面外。同時在開挖施工時，關(guān)注及監(jiān)測邊坡穩(wěn)定情況，當邊坡發(fā)現(xiàn)裂縫、掉塊、滑動等跡象時立即停止開挖，第一時間進行圍巖的加固。此外為了保證施工的連續(xù)進行，所有機械設(shè)備必須確保良好的運行狀態(tài)，每次開工前對所有的進場設(shè)備均進行施工前的保養(yǎng)維護。

2、水利水電隧洞工程的開挖施工分析

2.1合理選擇水利水電隧洞工程開挖施工技術(shù)。隧洞工程開挖施工技術(shù)主要有：全斷面開挖、臺階法、正臺階環(huán)形開挖法、中隔壁法、交叉中壁法等，以下就常用的兩種進行分析。（1）臺階開挖施工技術(shù)。臺階開挖施工技術(shù)適用于穩(wěn)定巖體、土層及不穩(wěn)定巖體，有正臺階法和反臺階法之分。按臺階長短有長臺階、短臺階和超短臺階三種，近年由于大斷面隧道的設(shè)計，又有三臺階臨時仰拱法，甚至多臺階法。至于施工中究竟應(yīng)采用何種臺階法，施工時應(yīng)根據(jù)洞室大小，圍巖情況進行方法的選擇。正臺階環(huán)形開挖法、中隔壁法（CD法）、交叉中壁法（CRD法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等開挖方式適用圍巖地質(zhì)條件差和軟弱圍巖開挖中應(yīng)用，選擇時應(yīng)根據(jù)施工安全、洞室大小等因素考慮選擇。（2）全斷面開挖施工技術(shù)。全斷面開挖技術(shù)主要應(yīng)用于一些地質(zhì)條件好、巖體較堅固的隧洞中，通過一次性鉆爆使其成為隧洞，隨后在對洞室進行支護施工。其優(yōu)勢在于保障施工安全與質(zhì)量的情況下，工序少，施工速度較快。嚴格按照施工組織的要求來開展工作，施工期間也不會受到太大的干擾，有條件時可以充分利用機械，減少人力資源投入，并一次開挖成型，對圍巖的擾動小，有利于圍巖的穩(wěn)定。施工過程中，針對隧洞開挖效果（殘孔率）有特殊要求、地質(zhì)狀況不明、解決排水、通風等情況時，可先行開挖導(dǎo)洞，根據(jù)施工方案的要求來將導(dǎo)洞設(shè)計成所需要的尺寸和形狀，而后擴挖完成隧洞開挖。

2.2隧洞工程開挖鉆孔施工分析。水利水電隧洞工程鉆孔施工過程中，從業(yè)人員需要嚴格按照測量定出的腰線、中線、測量布孔以及開挖輪廓線進行鉆孔作業(yè)。濕式風鉆鉆孔時，首先進行卡套、機身、螺栓、彈簧和支架的檢查，以確保其正常完好運行。若出現(xiàn)鉆桿不直、帶傷，供水異常，鉆孔堵塞等現(xiàn)象，需對其進行及時修理或更換。為了避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，須將周邊孔的外偏角嚴格控制在設(shè)備所能達到的最小角度內(nèi)。掏槽孔以及光爆孔的偏差應(yīng)在 5cm 以內(nèi)。

2.3隧洞工程開挖爆破施工分析。具體表現(xiàn)為：（1）爆破試驗分析。在進行施工過程中，根據(jù)巖石出覆狀況，制定初步爆破設(shè)計方案并上報，待監(jiān)理工程師審批后，方可實施爆破試驗。觀測現(xiàn)場爆破效果從而選擇合理的爆破參數(shù)，并結(jié)合現(xiàn)場巖石性質(zhì)與級別的變化程度對設(shè)計方案進行調(diào)整。（2）科學設(shè)計爆破方案。爆破方案必須確保開挖斷面以及洞壁保持平整性。（3）爆破關(guān)鍵點。針對不同的圍巖以及開挖斷面，選擇適宜的爆破設(shè)計，鉆孔直徑在 38～42mm之間，依據(jù)鉆孔設(shè)備以及圍巖類別來確定炮孔深度。為保障周邊光面爆破效果，同時減少爆破震動而引發(fā)的對圍巖的振動，周邊孔最好使用不耦合裝藥，以線性布置方式在周邊孔布置炸藥。按操作規(guī)程進行鉆孔作業(yè)，嚴格依據(jù)設(shè)計要求確定炮孔的深度、角度以及間距，確保除掏槽孔外的所有炮孔孔底都位于同一垂直面上。（4）危石清除要點的分析。水利水電隧洞工程在爆破工作完成后，需要及時清除爆破產(chǎn)生的危石，同時對已開挖洞段的圍巖穩(wěn)定情況進行多次檢測，對可能塌落的松動巖塊進行清除。施工時，邊頂拱以及掌子面上殘留的危石及碎塊需使用反鏟清除，確保施工人員以及現(xiàn)場設(shè)備的安全，安全處理巖面破碎洞段后，可在隧洞上先噴一層厚度為5cm的混凝土，完成出渣工作后，再次進行安全檢查及相應(yīng)處理。

3、水利水電隧洞工程建設(shè)開挖施工的塌方處理分析

開挖施工塌方處理一般按“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原則進行。“小塌清、先支后清”是指當塌方量不大時，可采用將塌方全部清除的處理方法。清除塌方前，需將塌方頂部支撐牢固，避免繼續(xù)塌落，防止洞頂?shù)魤K砸傷施工人員。因為當隧洞發(fā)生第一次塌方后，自然拱范圍內(nèi)的土石還有繼續(xù)坍塌的可能，塌方坑道的兩側(cè)邊坡常不穩(wěn)定，先清除塌碴可能會使側(cè)壁失去平衡而松動塌落，塌方坑道進一步增寬，自然拱進一步增高而再次塌方。如此反復(fù)，極有可能引發(fā)大塌方。若圍巖地質(zhì)條件較好，塌方只是局部的松軟夾層，且范圍不大，經(jīng)分析不會繼續(xù)塌方時，也可對塌方進行清除處理，再進行支撐或不支撐。所謂“大塌穿，先棚后穿”，就是指當塌方量很大，一時難以清除，塌穴形狀和大小無法查明時，可將塌方體視為松散破碎的地層，采用超前支撐、開挖導(dǎo)坑的方法穿越塌方體。穿越前必須將塌方部為的兩端支頂牢固，防止塌方延伸。

4、結(jié)束語

綜上所述，水利水電隧洞工程開挖施工需要結(jié)合隧洞的的圍巖種類、隧洞的斷面尺寸及大小、圍巖滲水情況，選擇合理的開挖方式。根據(jù)施工現(xiàn)場實際，從施工造價、施工進度以及施工安全等多方面進行考慮，選擇合適的開挖施工技術(shù)，從而提高水利水電隧洞工程質(zhì)量。

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