水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理

谭朝兵

【摘要】随着当下社会的发展以及各种建筑基础的成熟，在一定程度上很好地推动了水利工程的进步，特别是现在各种水利资源的兴起，更是为水利工程施工建筑带来的更大的发展机遇以及发展挑战，在发展空间不但扩大的基础上，对于施工技术等提出严格要求，尤其是水利工程中的隧洞施工技术，对于水利工程来讲具有重要的作用，更好的提升隧洞施工是保证水利工程建筑的重要保障。为此，主要分析了水利工程隧洞施工坍塌的原因以及处理措施。

【关键词】水利工程；隧洞；坍塌

引言：

目前国内外对于大型地下隧道研究发展比较成熟，国内南水北调工程中输水隧洞的大量使用，促使大型输水隧洞的研究理论与施工技术发展的比较成熟。但是小型输水隧洞的建设由于地质差、机械化程度低、参考案例少等各方面因素的影响，导致实际施工难度大。

1、水利工程隧洞施工基本方法浅析

在水利工程建筑中，隧洞施工非常重要，不仅是保证水利工程建筑质量的重要基础，同时更是推动水利工程发展的重要保障，对于隧洞施工来讲，基本方法主要包含：隧洞的开挖，在隧洞开挖过程中分为全断面开挖法与导洞开挖法两种，这两种是实现隧洞开挖的重要形式。再者是防止在开挖过程中出现隧洞坍塌现象的方法，最后是出现隧洞坍塌的处理方式。这些隧洞施工的建筑方法组成隧洞的施工步骤，并且成为隧洞施工的基本方法。当然在对隧洞进行开挖过程中，需要利用地层中的土石等将隧洞设计成具有一定轮廓的模式，在此期间需要根据设计的具体施工需要，对初次的形成的施工状态以及最终形成的施工状态进行衬砌，加固隧洞的稳定性，这样能够保证隧洞的安全使用。在进行隧洞施工期间，一定要在对施工中的具体施工目标以及施工项目进行严格的管理，防止在施工过程中出现施工问题。充分了解与掌握施工环境的基础上，对隧洞进行施工。对于隧洞本身特点以及环境情况等进行分析是实现隧洞施工的重要步骤。当然在进行隧洞施工过程中会遇到各种环境以及地质情况，在施工初期主要是进行地面作业，不管是作业条件还是作业时间上都比较容易，但是在施工后期主要是在地下作业，施工环境不稳定。

2、 水利工程隧洞施工坍塌的原因分析

2.1 地质勘查工作不准确

水利工程隧洞施工过程中必须要做好施工前的地质勘查工作，这项工作是水利工程建设施工的重要工作基础，同时也是做好隧道施工、取得优质施工质量的保障。在实际工作中要依据水利工程特点进行施工，如果勘查工作做的不到位，可能会对隧道施工带来不利的影响。

2.2 施工方案设计存在的漏洞

在水利工程施工方案的设计中，一方面要考虑该工程项目实际承担的服务性能，要与当地周边的地理环境要协调、适应。另一方面，要考虑到实际施工中需要的施工技术人员和机械设备等，以免施工方案中存在漏洞。例如，在隧洞爆破施工中，应选择好炸药安放的位置、使用的剂量等，稍有误差就会对爆破工作带来危害，影响隧洞的稳定性，进而出现坍塌现象。另外，在实际施工中，由于地质条件不良等因素会导致采取的施工措施出现问题，这些都是坍塌产生的原因。

3、水利工程隧洞施工坍塌问题处理措施

某工程总干渠27#隧洞，隧洞总长1.945 km穿越黄土斜梁，隧洞洞身围岩主要为砖红色粉砂质泥岩、马兰黄土（eolQ32）和黄土状土（plQ31），其中黄土状土洞段长295m，主要位于隧洞进、出口段，结构稍密-中密，土质不均，属中低非压缩-轻微湿陷性土，洞身位于地下水位以下，土体持水呈软塑状，处于饱和状态，围岩稳定性极差，开挖后毛洞不能自稳，易发生掌子面及顶拱变形塌方、边墙及墙脚滑动流土、支护变形下沉等问题，施工难度大。

3.1 坍塌体加固处理措施

掌子面坍塌体主要为松散的土体，结合类似事件处理经验，采用在洞室侧顶拱 245°范围内架设108 超前钢管管棚并利用管棚进行注浆的加固措施（管棚环向间距 300 mm，长度 L=9 000 mm），浆液采用水泥浆或水泥水玻璃双液浆，具体根据现场试验选择采用，控制注浆压力不超过 0.5 MPa。加固前，采用砼可靠封闭掌子面，紧贴封闭面设置 I16 全封闭工字钢钢拱架，将管棚架设于拱架外侧。

3.2 调整小导管布置

工程原設计使用φ42小导管作为超前小导管使用，并将布置范围设定为 180O 范围，纵间间隔为 2400mm，环向间隔为500nn，仰角位5度，塌方段超前小导管布置间距实施调整后，环向间距离可以调整为 300mm，纵向间距离可以调整为2000mm。这种情况下小导管没有靠近掌子面的第一钢拱架位置，所以小导管和钢拱架形成一个支撑体系，能够很好的支撑该导管以上的塌方破碎岩体，从而有效促进工程稳定性的提高。

3.3 已完成支护变形处理措施

（1）加强排水措施，降低洞室周边土体地下水位，以提高围岩的自稳能力。排水措施为：对隧洞底拱设计开挖线以下50cm深度范围内的饱和水黄土采用砂砾石进行换基，在换基范围内洞室侧墙处每5～10m设置一处集水井，利用砂砾石良好的透水性及时进行排水，降低洞室周边地下水位。为防止施工设备碾压造成底板土体泥化及支护变形，在换基层上部铺设25cm厚干硬性混凝土垫层。（2）根据快速处理的原则，在变形洞段合理布设观测点，加强观测，及时对观测数据整理、分析，待收敛变形稳定后，对变形超限的钢拱架进行逐榀进行拆除更换。如变形长时间不收敛，刚对该洞段底板土体进行固结加固处理，加固措施采用生石灰桩，具体参数为：钻孔孔径110～200mm，孔距0.5～1.0m，布置于两榀钢拱架之间，垂直深度约3.0m（确保砂砾石换基基础面以下2.0m深度）。处理完成后，即进行钢拱架置换。

结束语：

综上所述，根据对隧洞施工建设以及在施工过程中出现各种问题的解决措施等进行不断创新与改善；提高隧洞本身的施工技术，利用各种基本方法以及防止塌陷问题等进行改善，以推动我国水利水电工程建设进步。

参考文献：

[1] 姜丽娜，董建. 水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理[J]. 黑龙江科技信息，2014，14（1）：263-263.

[2] 刘建铭. 水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术研究[J]. 建材与装饰，2015，（46）.