隧洞施工坍塌问题及处理对策

    朱清涛

    摘 要：近几年，随着经济的发展和人们生活水平的提高，国家对水利工程建设方面的投入不断增加，带动我国水利工程事业快速发展。在树立工程输水和泄洪建设中需要挖掘隧洞，但是隧洞施工困难比较大，技术要求要，而且施工时期比较长，容易发生塌陷事故，所以在实际工程中必须要加大这方面的建设和管理工作，要从多个角度提出水利工程隧洞施工坍塌问题解决措施。本文以新疆地区为例，提出了水利工程隧洞坍塌解决措施。

    关键词：水利工程；隧洞；坍塌

    中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）04-0075-02

    在水利工程施工中隧洞施工是一项比较重要的施工项目，如果在施工的过程中存在质量不过关的情况，可能会导致塌陷事故的发生，这样不仅会影响工程进度，而且会增加资金投入，对国家经营产生较大的影响，同时也给施工群众带来很大的心理影响。所以在隧道施工中必须要重视隧洞质量的建设，制定隧洞塔防处理和预防方案，以便出现紧急情况后能够快速解决问题，提高隧道施工质量和安全性的提高。

    1 工程概況

    孔吾拉齐水库工程位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿合奇县境内，水库坝址位于阿合奇县苏木塔什乡阿尔帕涌依契克沟内。坝址北距苏木塔什乡约30km，距阿合奇县约40km。本工程是阿合奇县近期建设的重点工程，也是该河唯一的控制性水库工程。孔吾拉齐水库工程具有灌溉和乡村供水任务。孔吾拉齐水库坝址处多年平均流量0.31m3/s，控制年径流量985万m3，水库正常蓄水位2360.27m，正常蓄水位相应库容410.4万m3，死水位2341.03m，校核洪水位2362.31m，死库容50.0万m3，兴利库容360.4万m3，总库容481万m3，具有年调节性能。大坝为沥青砼心墙坝，最大坝高39.5m。本工程等别为Ⅳ等，属小（1）型工程。大坝为4级建筑物，各泄水建筑物及进水口为4级建筑物；次要建筑物为5级建筑物；临时建筑物为5级建筑物。

    2 水利工程隧洞施工坍塌原因

    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 施工方法不够科学

    水利工程隧洞施工过程中采用的方法比较多，但是施工方法的应用不是随意选择的，必须要依据地质条件和施工团队经验选择合适的施工方式，如果施工地方地质稳定性比较差，挖掘后也没有采用支护衬砌，这种情况下一些围岩长时间暴露在空气中加大山岩压力，进而出现塌陷；另外在开挖构成中由于使用过多的炸药，也比较容易导致塌陷事故的发生。

    2.3 施工方案设计存在问题

    水利工程施工设计中，必须要考虑该工程项目实际承担的服务性能，同时也要使其与地理环境协调发展；另外还要考虑实际施工中需要的施工基础人员和相关设施设备等，预防施工存在漏洞。

    3 水利工程隧洞施工坍塌问题处理措施

    针对以上工程隧洞中出现的隧洞塌陷问题，必须要对工程实施全面的了解，同时坚持预防为主的设计原则，做好前期地址勘查工作，并加强施方案的制定，特别是针对不良地址的工程段，必须要有有效的应对措施。施工过程中必须要按照科学、规范的措施和城乡实施严密的施工，达到预防隧洞塌陷的目的。

    3.1 做好前期地址勘查设计

    工程勘测设计过程中必须要全面调查、深入了解，仔细勘探隧洞所在位置的地质情况，同时要对这个区域的水文条件有全面的了解，对隧洞穿越沟谷段要认真的分析，预防隧洞塌陷的发生。在隧洞处理过程中如果选择隧线无法避开时要先制定相应的技术方案和措施，在施工组织设计中强化措施，选择合理的施工放哪和方法，为隧洞施工提供科学的指导。

    3.2 着重加固未发生塌方的地段

    隧洞一旦发生一次塌方可能就会影响这个隧道的安全，比较容易使隧道发生二次塌方。而且在这次塌方中与第一次塌方距离越近的地方越容易发生事故，所以隧洞一旦发生一次塌方，这时就应该加强防护，对整个隧洞要实施全面的加固处理；对隧道薄弱的地段实施加固处理；同时也要对隧洞内不稳定的围岩做好预防保护措施；如果隧洞地段比较容易出现松动现象可以加固岩层，同时也可以利用衬砌提高岩层强度，从而提高隧洞的稳定性。

    3.3 依据塌方程度选择解决方案

    在实际施工中必须要根据隧洞塌陷的具体情况选择一个科学的解决方案实施，而对于一些小范围内采用合适的解决方案实施解决，对于隧洞施工中一些小范围内的塌方现象，由于影响范围比较小，所以可以采取完全清理的方案实施处理。在处理的过程中首先重新建立支撑点，加固隧洞塌方顶端的牢固性，预防塌陷面积增大，导致隧洞内人员伤害。由于隧洞已经发生了一次塌陷，如果不采取一定的措施可能会出现第二次大面积的塌陷，所以对于一些存在大面积塌方的对东，必须要采取超前支撑的方案实施加固处理，使隧洞受力均匀，从而提高隧洞的稳定性。

    4 水利工程隧洞施工坍塌处理技术

    工程塌方情况：隧洞进口洞段向下游开挖掘进，围岩情况比较差，施工单位处理掌子面左侧突出围岩的过程中，该桩拱顶右上方出现塌陷，并形成高约4-5m、宽2-3m、深：3-4m的空腔，塌陷物损毁了该位置拱架拱顶部位已经设置的超前支护导管。经过调查、分析后认为塌方主要是由于地址因素导致的，该洞段地址情况不好，岩体稳定性差，再加上地表降水渗入岩体，降低围岩强度，进而导致隧洞塌陷。工程隧洞塌陷设计图见图1。

    4.1 喷射混凝土封闭掌子面

    塌方出现后，在没有探查好前方地质情况下，为了预防出现涌水突泥紧急情况，首先必须要保留并加固塌陷体，并依靠塌陷体支撑掌子面，防止塌方进一步扩大，并立刻对掌子面实施封闭处理。同时采用喷射C20混凝土封闭塌陷体表面，厚度为20cm左右。

    4.2 调整小导管布置

    工程原设计使用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。

    4.3 动身开挖或支护处理

    洞身一般采用微台阶法实时挖掘，台阶长度一般控制在3-4m出，开挖过程中尽量采用机械配合人工的方式，不能直接采用爆破的方式，如果大的石头发生破裂，必须要尽量采用少的炸药，保证不能对塌方体产生影响，同时在开挖的过程中要多保留核心土壤，预防隧洞出现二次塌方。隧洞开挖后必须要立即做好施工初期支护结构，并采用喷射的方法立即封闭掌子面。

    4.4 边墙和基底加固技术

    隧洞顶部实施加固处理的过程中，可以预先注入加固处理方式，保证隧道拱部位置安全施工，边墙和基体围岩力学方面不能很好的改善，并且受到过渡的干扰，就会容易发生塌陷事故。另外隧洞在开挖的过程中即便安全的通过了塌方段也会因为岩层性质的不同而使后方隧道衬砌结构沉降不均，从而导致衬砌开裂，影响隧洞安全，所以必须要做好边墙和基底的加固处理。基底加固一般采用υ75钢管桩实施注浆处理，加固范围为开挖轮廓线一下5m，钢管桩间距为1.0m，梅花形布置处理。钢管桩采用υ75mm的无缝钢管加固处理，每根钢管长5.5m。同时为增强结构强度，钢管桩尾端采用I16工字钢实施连接诶，提高整体受力性能。浆液比例为1：1，注浆压力为2.0Mpa。

    5 结语

    水利工程隧洞施工建設过程中会有很多问题的出现，隧洞塌方是其中一种，隧洞塌方影响因素有很大，有认为因素、地质因素等等，在处理隧洞塌陷的过程中必须要依据工程实际情况，做好前期地址勘查工作，并依据地址类型制定合理的解决方案，然后依据方案需求采用合适的隧洞处理技术进行处理，随后必须提出预防和应对隧洞再次塌方的方案和对策，并结合相关施工及时和方法对塌陷实施预防处理，以便能够保证顺利工程顺利竣工。

    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]李卫春.对水利工程隧洞施工坍塌的分析处理[J].黑龙江水利科技，2013，41（8）：279-280.

    [3]马冬燕.水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理[J].黑龙江水利科技，2016，44（9）：123-124，148.