论小型水利工程水工隧洞施工塌方处理

【摘 要】小型水利工程水工隧洞施工塌方现象时有发生，给国家经济和人民生命财产都会造成不同程度的损害，如何快速有效处理好塌方问题是一个亟需解决的话题，本文将分析在小型水利工程水工隧洞施工塌方事故中的处理措施。

【关键词】小型水利工程；水工隧洞施工；塌方

一、前言

水工隧洞作为一项基础工程，是为水利水电工程各项任务而设置建设的隧洞。以配合溢洪道宣泄洪水，以及引水发电，或为灌溉、排放水库泥沙、供水和航运输水等基础任务。在水工隧道施工中，塌方是一种比较常见的发生现象，尤其是在一些地质条件较差的地方比较容易发生。小型水利工程水工隧洞施工塌方处理的首要任务是對塌方的地点进行预防，以最大限度的减少塌方出现，假设发生塌方就需要立即做出处理，先分析塌方发生原因，并且及时做出塌方抢修的方案，才能减少塌方带来的各种损失。

二、水工隧洞塌方原因分析

小型水利工程水工隧洞塌方的原因是多方面的，人为因素是一方面，小型水利水电工程往往为了节约工程的投资而过分追求较短的洞线，必要的地质勘探工作缺乏，也没有隧洞所在地段的地质和水文地质资料，通常把洞轴线选在了垭口的最底处，趁沟进洞及出洞，而且是晚进洞早出洞，继而加大了洞口处的开挖深度及洞脸仰坡高度，没有避开不良地层，如：饱和粘土、流沙、堆积层，断裂和褶皱带，节理和裂隙发育带，含有各种不利的软弱结构的围岩，以及溶洞、陷穴等地质不良区域。其次是隧洞地质和水文地质条件造成。如岩体松散、断层破碎带，膨胀、岩涌、多水，高压含水层等，在施工中对不良地质地段的隧洞衬砌厚度不够，根本达不到承载力要求，完工后结构根本不能承受可能出现的山岩压力，往往就会使得结构遭到破坏，进而引起塌方。严重影响着施工质量、进度和安全。

三、塌方处理措施

水工隧洞塌方通常分为大塌方与小塌方两类，发生塌方以后，应该先加固未塌的地段，防止塌方的蔓延，也给抢险工作一个安全空间。同时组织人员进行现场调研，查明塌方范围和性质及塌方区域的围岩地质构造及地下水的活动情况，分析出塌方原因，制定塌方处理方案。但是在方案制定时，应该根据塌方的大小不同，采取不同的处理方法，必须遵循“小塌清、先支后清”及“大塌穿，先棚后穿”的原则进行。塌方发生后，不能及时组织工人挖除塌方，这样做会导致不安全事故发生和使塌方加大，从而增加工程建设投资。所以要坚持“小塌清、先支后清”的原则，就是在塌方的量不大时，可清除全部塌方的处理方法。因为自然拱范围内的土石还有可能继续坍塌，塌方的坑道两侧边坡也不稳定，先清除塌碴有可能会使侧壁不平衡而松动引起塌落，塌方的坑道增宽，自然拱增高而再次塌方。反复几次，就极容易引起大塌方。如果围岩的地质条件比较好，塌方也只是局部的松软夹层，而且范围不大，经过分析不会继续塌方时，也可以对塌方先进行清除，再支撑或者不支撑塌方的顶部。坚持“大塌穿，先棚后穿”的原则，就是在塌方量大的时候一时难以清除，塌穴的形状与大小都无法查明的时候，可以将塌方体看成是松散破碎的地层，通过超前支撑和开挖导坑的方法来穿越塌方体。在穿越之前必须要把塌方部位的两端支顶牢固，以防止塌方的延伸。穿越时，用插板法来支撑，在导坑的顶部用插板来插进塌方体，形成一个棚顶，继而逐步的开挖进占。具体方法措施如下：

（一）小塌方处理措施

塌方没能把开挖断面全部堵塞，且塌方继续发展的时间较长或基本停止，人不能进入坍穴观察处理者，属小塌方，处理的原则是“先支护，后清渣”。如果尚未支护就进洞清塌方，一是施工人员的安全未能保障，二是可能会引发大塌方，造成不必要的投资浪费。需要做好支撑架设。木支撑一般可分为门框式，拱开和扇形三种。小塌方支撑选用了架设较简单的门框式。门框式一般由立柱、底梁、顶梁组成，本隧洞的小塌方处理，木支撑不设底梁，采用三节架设。在架设支撑的同时应调集施工人员准备木柴，支撑架设好并给予加固后，尽快用柴封堵坍穴，使岩层保持稳定。二是塌方清渣。塌方清洒首先要检查支护是否安全可靠，经有关技术人员确认稳定后，施工工作人员方可进入坍体内出渣。三是支撑材料选用。隧洞的小塌方，塌方量不大，同体压力较小，从经济角度出发，支护材料选用木材比较合理。因木料具有重量轻、加设方便、损坏前有明显变形、不会突然折断等优点，因此在小塌方中运用效果良好。

（二）大塌方处理措施

大塌方的处理原则是“先棚后穿”。一是支护材料选用，支护材料选用应该根据大塌方的情况选择，大塌方由于山体压力巨大，架设支撑必须考虑永久性架设，混凝土衬砌时不再拆除，而钢支撑能随巨大山岩压力，故本工程采用了12号、14号工安钢作为拱架、拱圈的主要材料。超前锚杆材料可分为木锚杆和钢锚杆两种。木锚杆在大塌方处理中，不能满足受力要求，而且难以施工。钢锚杆的受力条件好，打进速度快，在处理塌方中能争取时间，避免由于时间拖后使塌方扩展等问题。通过实践，利用时1.5英寸水管打超前锚杆比较合理。二是钢支撑架设和加固。钢支撑架设应根据隧洞的衬砌断面，首先确定立柱梁的长度，再通过实际研究塌方的大小，确定钢支撑的排距，计算出穿过塌方所需架设的钢支撑排数，充分准备好材料方可进行架设。当塌方段的塌方体清除后，其洞内形成很大的临空面，刚支护好的支撑结构随着时间的延长，在受到上部塌方体极大压力和各部位受力不均匀的条件下，容易产生变形和破坏。故必须在第一次防护的基础加上加密纵向连接，使各排钢支撑形成一个整体，直至无安全隐患为止。

【参考文献】

[1]王月娥，江建玲.小断面隧洞塌方处理[J].北京师范大学出版社，2011.

[2]杨文奇.隧道施工塌方的预防及整治[J].科技与企业，2013（22）.

[3]袁永定.天花板水电站引水隧洞施工技术[J].水力发电，2011.

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