水利隧洞工程的开挖施工和塌方处理

水利隧洞工程的开挖施工和塌方处理

蓝一珉

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司/612326198402261417陕西省西安市              710100

摘要：随着各行各业的不断发展，促使水利隧洞工程的不断增多，然而人们对开挖机塌方也越来越了解。因此，为了解决我国因水资源分布不均带来的经济发展的不平衡，国家越来越重视部分缺水地区的水资源调用工程。隧洞开挖施工是水利工程的非常重要的内容，因此隧洞施工技术十分关键，应当与工程地质、地貌、水文等相适应。全面考虑各种因素确定施工方案，制定标准、可行的技术方案，从各技术细节上确保施工保质保量的完成。

关键词：水利隧洞工程；开挖施工；塌方处理

引言

随着经济的高速发展，隧洞施工比例与日俱增，与之而来的是塌方事故的频繁出现。隧洞塌方事故诱因众多且影响恶劣，故在隧洞项目施工前，需对现场地质结构加强勘测，并结合具体诱因制定防范措施，优化施工方案，合理预测施工风险，强化施工人员风险意识和危机处置能力，避免塌方事故，确保事业健康发展。

1水利隧洞工程常用的开挖施工技术

1.1土质隧洞洞挖技术

为保证施工进度及质量，隧洞土质地段采用矿用扒渣机开挖，一边开挖一边直接利用输送带将土方输送至矿用扒渣机后方的小型自卸汽车上，运输至洞外。矿用扒渣机为隧洞软弱岩石及老黄土洞段的开挖提供了一种崭新的施工方案。它具有开挖范围广、低振动、低噪音、精确控制施工、安全性好、结构简单，使用方便等特点。隧洞为特小断面，采用全断面开挖法，即利用矿用扒渣机一次铣挖成型，首先利用矿用扒渣机对中心部位进行铣挖，铣挖完成后进行轮廓修整，完成隧洞铣挖。每次开挖的进尺深度根据掌子面岩层情况及监控量测结果确定。

1.2钻孔、灌浆施工技术

隧洞中钻孔、灌浆施工可以对隧洞内部结构起到加固的作用，并对漏水问题起到一定的预防作用。在进行顶拱灌浆回填时，每个分区段应距离45m，为保证回填混凝土中没有空气，应从较低端口开始依次进入，直至顶孔。灌浆孔应保持3m的间距，回填灌浆孔孔与孔之间应为50mm的间距，灌浆压力应保持在0.20MPa，固结灌浆应在回填灌浆完成7～14d后进行，钻孔灌浆作业过程中，应该做好施工情况监测作业，出现问题及时补救，使钻孔灌浆施工保质保量完成。

1.3混凝土衬砌技术

(1)为了保证施工过程中的安全，需要对隧洞里面的支护作业进行提前检查，以确定喷锚支护质量能不能满足施工设计标准要求。如发生特殊情况必须对喷锚支护体系进行加固处理。比如，如果喷射混凝土表层出现了裂缝，那么施工人员需要根据出现裂缝的宽度和深度来决定是采用哪种方法进行修复，修复方法可采用表面封闭法和内部修补法两种方法;(2)参考施工设计图纸，利用水准仪等相关仪器设备，要对隧洞的各种轮郭线和标高等进行标定，还要采取一定的止水排水措施，以保证混凝土衬砌表面位置没有水;(3)从隧洞底板开始，依次将熔融混凝土延伸到顶板与拱顶。需要注意的是，在施工过程中要保持混凝土浇筑速度在一定范围内，如果速度太快，将容易在内部形成裂缝，要尽量一次性做完衬砌浇筑施工，混凝土衬砌养护时间到达后，试块强度也达到了强度要求，就可以进行脱模作业施工了。

2隧洞施工中塌方因素分析

2.1地质条件不佳

隧洞项目具备工期长、要求高、工程复杂的特点，并涵盖大量地下作业，地质条件会对工程质量产生直接影响。在工程施工环节，很多区域都会存在地质断层现象，由此引起地基结构稳定性不佳，原有承载平衡状态被打破，从而导致隧洞塌方事故。这不仅会影响项目顺利进展，同时也威胁施工人员人身安全。故此，在项目施工前必须对区域地质条件进行严格检测，勘探地质数据，判断项目风险性，严禁盲目施工增加塌方风险。要结合项目要求和施工进度安排，以当地地质条件为基准，制定科学合理的施工方案，合理规划施工进度，吸收同类项目经验教训，探究塌方原因并科学处置。

2.2未科学组织设计施工方案

（1）现场勘测未到位。施工前必须做好现场勘测工作，明确地质类型，根据实际情况科学合理地选择施工方案。若现场勘测未到位，将导致塌方事故的出现。隧洞工程体量大且隐蔽性强，必须由专业人员施工。项目需要穿越不同类型的山体地层，现有资料对地质勘测数据获取存在一定局限性，为此必须现场勘测获取详细的数据，为施工提供保障，避免出现意外事故。（2）施工方案不完善。隧洞施工过程中需要完善方案细节，制定有效的处置措施防范意外情况，积极探究突发状况应对策略，严格执行项目方案操作，确保工艺参数达标。若施工方案不完善，将导致隧洞塌方等问题的出现。施工方案必须在现场勘测基础上执行，避免盲目施工导致风险事故，影响整体进度并威胁施工人员人身健康。

2.3施工过程控制不当

（1）隧洞项目位置因素。隧洞项目的施工周期长，遭遇突发自然灾害的可能性较高，一旦出现恶劣的自然条件，施工材料在特殊气候条件影响下会出现变化，从而对项目施工质量产生影响。加之特殊地理条件的作用，很容易导致塌方事故。如果隧洞项目位于地质板块活跃的区域，很容易出现地震、泥石流等现象，从而对隧洞施工产生影响。（2）隧洞周围土质结构因素。隧洞周围土质结构会直接影响项目进展情况。周围土质不稳定会直接影响项目质量，增加塌方的概率。一旦遭遇强降雨、地震、台风等特殊天气，可能导致施工过程中出现风险。为了防止出现严重后果，在风险出现之前必须委派专业施工人员对此作出应对。（3）人为因素。在施工过程中，人为因素也是影响项目质量的重要因素。有些施工单位为提高项目经济效益，会在施工阶段偷工减料，且对施工安全缺乏监督，这些行为都可能导致施工风险，增加事故发生的概率。若安全防范意识不充分，未加强施工人员安全培训，则会导致施工不规范，影响施工项目的安全和质量。

3隧洞施工塌方处理措施

3.1短开挖、强支护

隧洞项目施工周期长，涉及工序众多，不同工序之间需要较长的搭接时间，很容易造成施工间隙岩石结构变化，从而导致土质松动引起塌方。在施工过程中，为确保岩石结构稳定，可采用短开挖强支护的方式，完成一道施工工序后立刻进入第二道工序，提高各个工序的连贯性，避免结构长时间暴露增加意外风险。同时积极采取有效措施，加强岩体防护提高其结构稳定性。

3.2加强监测

隧洞施工中，通过加强监测有利于避免施工事故。要根据工作需求建立预警机制，加强监测等级，实行分级管理降低隧洞事故。要成立监测小组，由专人负责进行日常测量和仪器保养等工作，将测量信息及时反馈给施工人员，以便指导施工科学有序进行。设计人员要根据现场数据进行参数调整，指引施工规范进行。通过施工监测和数据修订，可动态了解施工现场情况，有效监管施工状况，避免施工安全风险。

3.3加强易塌方地段的初期处理

场区地质条件的勘测工作十分重要，前期做好易塌方路段的处置，能有效避免塌方事故发生，同时降低塌方的影响范围。将隧洞洞口采用混凝土、锚杆、钢筋格栅、型钢等不同材料制成，采用整体衬砌或复合衬砌的方式，以提高结构整体稳定性。在特殊地质条件路段，可以根据施工现场情况进行塌方封闭，并采取有效处置措施。对于易塌方路段需加大监测频率，使作业人员实时了解地质活动情况，结合普氏平衡拱理论进行开挖，避免塌方蔓延。

结语

水利工程隧洞开挖施工时，工序繁多复杂，并且会受到很多因素的影响，稍有不慎可能会导致塌方事故的发生，对整个水利工程的施工质量和进度造成较大的影响。同时，为降低塌方事故概率，必须对隧洞项目施工区域地质条件加强现场勘测。明确塌方原因后，需针对具体诱因进行控制，确保施工安全、保障项目质量。

参考文献

[1]王鑫.悬臂掘进机在水利水电隧洞工程中的应用[J].水利技术监督,2022(2):240-242.

[2]张旭林,冯杰.水利隧洞工程开挖施工技术与塌方处理研究[J].科技经济市场,2021(2):22-23.

[3]陈曾伟.长甸水电站隧洞改造工程施工组织设计[D].沈阳农业大学,2021.