小型水利工程隧洞塌方的处理分析

摘要:本文详细的分析了小型水利水电工程隧洞的塌方原因,并且对塌方的分类和预防及处理措施都作了详细的阐述。针对隧洞施工中发生的大塌方问题,提出了“超前临时支撑法”的处理措施,并结合事例对这一处理技术进行了详述。

关键词：小型水利工程；隧洞；塌方；处理分析；

小型水利工程隧洞的断面一般很小,都是采用全断面掘进法进行开挖,其主要是适用于石质比较坚硬且完整的围岩。比较松软的围岩,尤其是四类以上的围岩,其自身的稳定性较差,隧洞很难成型,实际工程中要求采用边挖边衬的措施。即使这样,也经常会发生隧洞的塌方事件，研究塌方的处理分析具有重要的意义。

一、塌方原因的分析

发生塌方的原因是多方面的，要根据小型水利工程隧洞的设计和施工并且结合施工中发生的塌方事故具体实例来进行分析。一般发生塌方有以下五方面原因：一是地质因素原因。小型水利工程往往会因为建设资金的紧张，没有做好全面的地质勘探工作，缺乏隧洞地的地质等资料，这将直接导致设计人员设计时,没有选择好的地质区域作为隧洞的轴线，也没避开不良地层，例如饱和粘土和流沙及堆积层等含有不利软弱结构的围岩及溶洞等地质不良区域。隧洞在穿越不稳定的地层时。就很容易会出现塌方。二是在设计的时候，为节约工程的投资而过分追求较短的洞线，以缩短洞身的长度，获得经济利益，就往往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，却对地质及施工的不利因素没有全方位考虑，在隧洞的洞口及洞身施工过程都是可能会发生塌方的。三是因为地质勘察的资料和工程的实际不相符合，对有可能出现的塌方，没有进行可靠的预防处理施，此时一旦遇到有软弱或破碎带的地层，就会造成塌方。四是施工的方法不当。对于稳定性较差的围岩，开挖以后没有及时地进行支护衬砌，围岩被长期暴露，而山岩压力增长后就会引发塌方。开挖爆破的时候,采用了强爆破或者装药太多，因为强烈的震动而引发塌方。支撑构件的强度较低,或者支撑位置不当，引发塌方。不适当的停止施工,没有做好施工的排水,围岩长期被浸泡,山岩压力增大。五是针对不良地质地段的隧洞衬砌的厚度不够，不能够满足承载力的要求，不能承受山岩压力，完工以后结构遭到破坏时就会引起塌方。

二、塌方的预防及处理措施

（一）塌方事故的预防

对于小型水利工程隧洞的塌方，要坚持预防为主的原则。搞好有效的预防工作，会取得很好的效益，主要可以从以下三点着手。

扎实做好勘测设计。

隧洞工程的勘测设计中，要深入细致的调查、勘探隧洞所在的区域的地质情况，对隧洞的轴线及进出口地质资料要详细的掌握，隧洞穿越垭口和沟谷及山体都要认真的分析，全面的掌握可能发生塌方的所有不良地质情况。洞线选择时,要尽量避开溶洞、断层、地下水及软弱的破碎带、堆积体流砂等地层，如果必须要通过，要事先考虑到技术措施,选定正确的施工方法，做好施工组织的设计。

合理选择施工方法及防塌技术措施

防塌的措施主要有做好施工的排水，通过弱爆破或者不爆破的开挖技术，合理把握开挖的进度，做好支撑及衬砌进度等。

3、做好经常性检查

在施工的过程中要经常检查,及时查找出容易引起塌方的各种预兆，并采取相应的技术措施，以防止发生塌方事故。

（二）塌方事故的处理措施

尽管在工程的实施中做好了各方面预防工作，但是塌方事故仍然有发生。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。

依据塌方规模用塌碴补给情况,分为大塌方和小塌方。当塌方体的厚度较大且范围长,开挖坑道已经被堵死,或者还在继续塌方,人员不能或者不容易进入塌穴的,属于大塌方。相反,如果塌方体没有堵塞坑道,在很长时间内塌方不再发展或者已停止,人员可以进入塌穴进行观察处理的,则属于小塌方。无论是哪种塌方,我们都要认真的对待,并根据塌方实际情况制定处理措施。

处理方法上,目前我国广大工程技术人员通过对过去的隧洞塌方处理经验总结,认为应该按照“小塌清、先支后清”及“大塌穿,先棚后穿”的原则进行。 “小塌清、先支后清”,指的是当塌方的量不大时,可清除全部塌方的处理方法。清除前要支撑住塌方的顶部。因为，隧洞第一次塌方以后,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林较好,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。“大塌穿,先棚后穿”,就是指塌方量很大时,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塌方体,形成一个棚顶,继而逐步的开挖进占。

（三）事例说明塌方的处理

山西省某工程右坝肩灌浆平洞在开挖过程中发生了一起大塌方，塌方范围特别广,塌方下来的塌碴已经充满了整个平洞的开挖坑道,而且补给量特别大,大多是饱和粘土夹岩石碎屑及小部分的岩块。经过分析,这一段隧洞的围岩条件特别差,岩性主要是灰岩并且夹有松软的粘土，地下水及节理和层理层面相互交错,风化现象特别严重,而且上部的围岩是松软粘土夹着岩石碎屑,下部为块状岩体夹薄层松软粘土，导致围岩的自稳性特差,很难成型。勘明情况后，确定采用“超前临时支撑法”施工方案处理。先采用工字钢及大直径钢筋预制钢拱桁架，然后进行施工排水，通过工字钢或者轻型轨道钢按照适当水平的间距沿着隧洞设计的开挖线以外斜向顶部打进塌方堆积的体内,以形成顶棚。然后使用千斤顶来调整工字钢或轨道钢的高度,让大致在隧洞顶拱的外弧线上，并且使用圆木来支撑固定。通过预制钢拱桁架支撑来替换圆木，再使用千斤顶调整工字钢或轨道钢的高度,使其在钢拱桁架的外弧线上。临时支护保护下, 边撑边挖，把隧洞塌碴慢慢清除掉。随即要对隧洞按照设计要求进行钢筋混凝土衬砌。掘进的同时，就要马上立模来浇注混凝土。经过一个多月上述工作,终于完成了施工任务。

结 语

隧洞工程的施工中，塌方地段的地质条件大都很差，塌方所形成的围岩会更加松软和错乱，形成了更大的山岩压力。所以，加强施工的临时支护及衬砌措施显得尤为重要。

参考文献：

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