水利隧洞工程的开挖施工与塌方处理

孙亮

中国葛洲坝集团第一工程有限公司 湖北宜昌 443002

1 水利隧洞工程开挖施工准备分析

水利隧洞工程开挖施工因为外在因素的影响，此在开挖的过程中极其容易遇到许多不确定的因素，在水利隧洞工程具体进行之前需要结合外部因素的分析来提前做好施工准备。测量之中要注意开挖轴线、边线、以及开挖深度、坡度、控制线与控制桩，并结合永久性排水设施对排水系统进行布置。开挖区域的外侧可以设置截水沟，开挖的层面上需要对临时性的排水沟以及积水坑进行布置，在此基础上开挖时要有一定的坡度，将降雨雨水、施工产生的废水、围岩渗水以及工作位面所产生的内积水及时进行引排。与此同时，面临开挖边坡稳定状况，需要工作人员进行有效的监测，当边坡出现裂缝、掉块、滑动等情况时，水利隧洞的开挖工作要暂停，并及时对围岩进行加固，来保证边坡在水利隧洞开挖工作进行中的稳定性。在以上工作开展时，首要保障的是开挖机械运行的高效性，推进水利隧洞工程开挖工作的连续进行，要达到上述目标也需要在工程项目具体开始前对所用运用的机械进行整体的保养，而在工程进行时对于机械要及时地进行养护，以维持机械的长期工作性质[1]。

2 隧洞施工开挖技术

隧洞施工开挖作业有两种，一种是全断面开挖施工，另一种是导洞开挖施工。以新奥法为理论支撑，隧洞开挖的施工作业要基于围岩种类以及底层的稳定性来选择施工技术类别，供选择的有全断面开挖施工方法、支撑法、台阶开挖法等施工方法，当隧洞高度较高的工程开挖作业时应选用台阶开挖施工法。

2.1 全断面开挖施工技术

全断面开挖施工技术适用于围岩情况较好的开挖段。开挖区域的岩石较为坚固，可先采用一次性钻爆施工的形式对开挖点进行隧洞开挖作业，然后进行支护作业。选用这种施工技术的工程，完成速度比较快，能够加快水利工程隧洞施工的效率，能在保证施工质量的前提下，合理控制施工周期[2]。

2.2 导洞开挖技术

导洞开挖是在隧洞断面基础上进行导洞挖掘，还要逐渐扩大导洞的断面尺寸和规整导洞的整体形状。导洞开挖技术在施工方面较灵活，根据采集到的施工前方地质特点，为后期隧洞在排水、不良地质处理等作业方面提供便利条件，让隧洞有良好的通风效果。

2.3 锚杆支护技术

锚杆支护是指用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体预先钻好的孔中，利用其结构形成悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护目的的方法，通常在输水隧洞混凝土衬砌施工作业前完成。因隧洞开挖方式不同，支护方式也不一样，围岩质量好，直接锚杆挂设钢筋网片后，喷射混凝土；当开挖的岩石土、土层或者断面的稳定性比较差，应当采用随机锚杆或超前锚杆的方法进行隧洞支护作业后，展开混凝土衬砌支护作业[3]。

2.4 混凝土衬砌技术

衬砌是使用钢筋混凝土等材料，沿着隧道洞身周边建筑的永久性支护结构，以防止围岩变形或坍塌。要做好施工前勘测作业，掌握施工岩石属性后，才能开展混凝土衬砌作业。当输水隧洞水平收敛速度、拱顶位移速度等影响因素能满足混凝土衬砌的要求，并且支护表面无明显裂缝时，才能开展衬砌施工。

2.5 回填灌浆施工技术

在水利隧洞工程的施工过程中，如果采用钢筋混凝土衬砌方式或者预应力混凝土衬砌方式，需要使用回填灌浆技术来填充混凝土衬砌、或者钢筋混凝土衬砌内顶端岩面的空腔，确保顶拱的强度以及稳定性。否则在正式通水后，顶端容易出现塌方问题，破坏拱圈，严重影响水利隧洞工程稳定供水功能的发挥。但是回填灌浆技术容易受到衬砌条件以及衬砌构造型式的影响，造成灌浆压力、浓度、孔距以及排距等数据产生变化。为了确保回填灌浆效果，一定要先进行灌浆试验，再正式开始回填灌浆施工操作，同时科学分析已获得的灌浆试验数据，找出最佳施工方案。对此，建议做好以下几点：第一，确保衬砌混凝土的强度符合要求，再使用回填灌浆施工技术。第二，在水利隧洞工程的施工现场进行回填灌浆试验，全面分析灌浆试验的数据结果，明确灌浆压力。一般情况下，隧洞内如果是土洞钢筋混凝土衬砌，则使用低压灌浆法，压力控制在0．10～0．20MPa之间；如果是岩洞钢筋混凝土衬砌，则灌浆压力控制在0．30～0．50MPa之间。第三，合理规划区段，分批完成回填灌浆操作；先进行一序孔的灌浆操作，再进行二序孔的灌浆操作；要由低处到高处进行回填灌浆操作。第四，进行同一区段内的序孔灌浆操作时，要在某些钻孔内操作，或者在所有钻孔内操作。

3 水利工程隧洞塌方的处理和预防措施

将开挖进尺缩短。对于部分隧洞其岩性发育情况较差，具体施工时需要编制一套系统、可行的进度控制计划，在具体爆破环节需要尽量将装药量减少，且做到放小炮或不放炮。如若现场作业情况允许，就能够采用多人开挖的方式来进行，不过要确保断面规整，切实减少出现塌方等情况。第二，需要对隧洞情况进行实时观测。在进行隧洞施工时，需要定期量测和观测现场的水文地质以及地质条件，对二者的实际变化规律进行全面分析，并制定出一套切实可行的施工方案。第三，需要做好围岩支护工作。

4 结语

综上所述，随着社会经济的不断发展，水利工程的建设规模也在不断扩大，水利隧洞工程对于水利工程建设来说十分重要。水利隧洞工程开挖施工过程中会受到地质、环境以及围岩等多种因素的影响，有时还会发生塌方事故，严重影响施工进度。在实际施工时要根据施工现场的具体情况，采用合理的施工技术进行施工。要采取积极的措施处理水利隧洞工程开挖施工塌方事故，保证水利隧洞工程的整体质量。