小型水利水电工程隧洞塌方处理

艾 瑜，周 晓

（辽宁省铁岭市南城子水库管理局，辽宁 铁岭 112304）

1 塌方原因分析

小型水利水电工程隧洞施工中发生塌方的原因很多，根据小型 水工隧洞的设计、施工条件，并结合小型水工隧洞施工中发生塌方事故实例进行分析，塌方原因主要为以下几个方面：

1）地质勘察资料与工程实际不符，对可能出现的塌方，没有可靠的预防处理技术措施。一旦遇到软弱、破碎带地层，往往措手不及造成塌方。

2）对不良地质地段的隧洞砌厚度不够，不能满足承载力要求，不能承受可能出现的山岩压力，完工后结构遭到破坏，进而引起塌方。

3）设计时，为了节约工程投资，过分追求较短的洞线，以便缩短洞身长度，获得良好经济效益，往往将洞轴线选在垭口最底处，趁沟进洞和出洞，且晚进洞、早出洞，加大了洞口处的开挖深度和洞脸仰坡的高度，却对地质和施工的不利因素不予去方位的考虑，在隧洞洞口和洞身施工中都可能发生塌方。

4）地质因素是造成塌方的重要原因。小型水利水电工程往往由于建设资金紧张，对必要的地质勘探工程没有做到位，缺乏隧洞所在地段的地质和水文地质资料，情况不明，致使水工设计人员进行隧洞设计时，将隧洞轴线选在了不良的地质区域，没有避开不良地层：如饱和粘土、流沙、堆积层；断裂、褶皱带；节理、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。当隧洞穿越不稳定地层时，很容易发生塌方。地下水发育的地区和地表水渗漏明显的地段，隧洞围岩的强度大大降低，加之空隙水的作用，在隧洞开挖过程中，极有可能发生坍塌冒顶，如不采取有效的工程措施，将会形成极大的塌方。

5）施工方法不当也是塌方的重要原因之一。主要表现为以下几点：

①对稳定性差的围岩，开挖后没有及时支护衬砌，围岩长期暴露，山岩压力增长，引起塌方。

②开挖爆破时，采用强爆破或装药过多，因强烈震动引发塌方。

③支撑结构不合理，支撑构件强度低，或支撑的位置和高程不当，在开挖、衬砌过程中必须拆除，引起塌方。

④不适当的停止施工，没有搞好施工排水，使围岩长期浸泡，处于饱和状态，山岩压力增大；围岩强度下降，一经扰动，便会引起塌方。

⑤塌方预防和处理措施：对待小型水利水电工程隧洞塌方，我们一贯主张坚持以预防为主的原则。认真搞好预防工作，将会取得良好的效益。预防隧洞塌方，主要从以下三点着手：

首先，认真搞好勘测设计。在隧洞工程的勘测设计工作中，深入细致调查和勘探隧洞所在区域的地质和水文地质，详细掌握隧洞轴线和进出口的地质资料，对隧洞穿越垭口、沟谷和山体认真分析，尽可能全面掌握所有可能发生塌方的不良地质情况。选择洞线时，尽量避开断层、溶洞、堆积体流砂、地下水和软弱破碎带等不良地层，若必须通过时，应事先考虑相应的技术措施，正确选定施工方法，认真搞好施工组织设计，以便指导工程施工。

其次，施工中应正确合理选择施工方法和防塌技术措施，准备必要的材料和工具。防塌措施有：搞好施工排水、采用弱爆破或不爆破开挖技术、合理掌握开挖进度、加强支撑和衬砌进度等。

再次，施工过程中应经常进行检查，及时发现发生塌方的种种预兆，及时采取工程技术措施，防止塌方事故的发生。

对于小型水利水电工程隧洞塌方，尽管在工程实施工程中加强了各方面预报工作，但塌方事故还是时有发生。面对发生的塌方事故，应该认真对待，及时对塌方的原因进行分析，采取有效的处理措施。塌方发生后，应首先加固未塌地段，以防塌方蔓延，让抢险工作有一个安全的空间。同时，要组织相关人员到塌方现场调查研究，查明塌方的范围，性质以及塌方区围岩的地质构造和地下水活动情况，认真分析形成塌方的原因 ，及时制定出可行的塌方处理方案。

在处理方法上，我国广大的工程技术人员经过对过去隧洞塌方处理经验总结，认为应按“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原则快速进行。所谓“小塌清、先支后清”就是指发生塌方之前，应将塌方的顶部支撑牢固，避免继续塌落，防止洞顶掉块砸伤施工人员。因为当隧洞发生第一次塌方后，自然拱范围内的土石还有继续坍塌的可能，塌方坑道的两侧边坡常不稳定，先清除塌碴可能会使侧壁失去平衡而松动塌落，塌方坑道进一步增宽，自然拱进一步增高而再次塌方。如此反复，极有可能引发大塌方。当然，若围岩地质条件较好，塌方只是局部的松软夹层，且范围不大，经分析不会继续塌方时，也可对塌方进行清除处理，再进行支撑或不支撑。所谓“大塌穿，先棚后穿”，就是指当塌方量很大，一时难以清除，塌穴形状和大小无法查明时，可将塌方体视为松散破碎的地层，采用超前支撑、开挖导坑的方法穿越塌方体。穿越前必须将塌方部位的两端支顶牢固，防止塌方延伸。穿越时，使用插板法支撑，在导坑顶部采用插板插入塌方体，形成棚顶，在棚顶的保护下，逐步开挖进占，并考虑边挖边衬砌。

2 实例

某水库加高扩建工程右坝肩灌浆平洞，在开挖过程中发生一起大塌方。经参建单位有关技术人员现场堪察，发现塌方的范围极广，塌碴已充满整个平洞开挖坑道，且补给量极大，为饱和粘土夹岩石碎屑和小部分岩块。经分析，该段隧洞围岩条件极差，为Ⅳ类围岩断层破碎带，岩性主要为灰岩并夹有松软粘土，地下水、节理、层理及裂隙发育，层面交错，风化及为严重，且该上部围岩为松软粘土夹岩石碎屑，下部围岩稍好，为块状岩体薄层松软粘土，致使围岩自稳能力极差，成型很困难。针对这一不利情况，通过参建单位有关技术人员研讨，最后确定采用“超前临时支撑法”施工方案对该段隧洞塌方进行处理。

3 结语

塌方地段的地质条件很差，塌方形成围岩更加松软、错乱，会形成更大的山岩压力。因此，加强施工临时支护和衬砌措施具有重要意义。除此之外，应对衬砌以外的空洞和围岩进行加固，填实塌穴，进行回填灌浆，力求根治，以免后患。