引水隧洞施工中遇不良地质段的处理措施分析

孟令滨

（天津市水利工程有限公司，天津300000）

1 引水隧洞的施工要点

在实际的施工过程中，由于引水隧洞的施工要求非常高，且存在着较多的影响因素，所以必须要围绕引水隧洞的实际功能需求，进行施工线路的设计，确保引水隧洞的施工线路可以满足水利枢纽的建设需求。与此同时，还必须要对水文条件、地质条件、施工地形等因素进行充分的考虑，对比选择出最短、最直、最科学的施工路线。另外，由于环境因素对引水隧洞施工的影响非常大，不良地质段也普遍存在。如果没有对不良地质段进行科学的分析，且科学地避开不稳定洞段，将会引起塌方事故，对施工人员的生命安全产生不利影响，对施工进度的正常推进产生不利影响[1]。

2 引水隧洞施工遇不良地质段的案例分析

2.1 工程概况

我国某省在1999 年建设完成一座水库电站之后，将其投入运行。在运行一段时间后，在原洞线被测0+457 处洞壁出现过塌方事故，而后又在原洞线0+457～0+492 出现过间歇性塌方。根据专业人员的测量，发现塌方段长度为30m，0+492 处的塌方事故最为严重，最高处与洞顶的距离约有5m，宽约5m。

2.2 引水隧洞施工的水文地质条件

隧洞轴线的基本方向与山脊的走向相一致，其平均埋深在60.0m 以上，且大多数的洞段埋深都接近与160m。隧洞山体由燕山晚期黑云母中粗粒花岗岩、闪长岩脉、石英脉以及辉绿岩脉为主。施工现场的地表处也发现了残积物堆积和薄层第四系坡，围岩大多都是由弱至微风化花岗岩组成，只有个别地区有强风化花岗岩。而塌方段0+457～0+492，主要是因为F大断层以及其周围的破碎带岩体风化问题太过严重引起的，如图1 所示。隧洞发育的构造以节理裂隙为主，可分为2 组，NE 和NW 向节理。

图1 塌方最严重处（原洞线0+492）横剖面示意图

塌方地段的地下水主要是孔隙浅水与基岩裂隙水，水位变化容易受到大气降水的影响。富水带大多处于强风化岩层、断裂破碎带、软弱夹层以及节理裂隙密集带。

3 引水隧洞塌方地段围岩分类及施工处理措施分析

3.1 塌方区段围岩分类

在分类过程中要充分考虑以下4 方面的因素：断层破碎夹泥层具体构造、围岩风化程度、地下水活动情况及围岩深度。因为F 断层的延伸和暴露位置的关系的特殊性，其施工线路应当远离不良地质段。具体的塔防围岩分类如表1 所示。

表1 塌方区段围岩分类一览表

3.2 塌方地段施工改线处理措

针对引水隧洞的施工前期路段，在对塌方地段的地质条件进行了全方位分析之后，最终决定使用木构架临时支护加掘进施工的处理方案。然后在掘进施工到达0+492 塌方最严重的地段的时候，又安排专业人员对隧洞的稳定情况进行了详细的分析，对F 断层的实际延伸情况进行了详细的分析，然后得出结论，如果继续掘进施工，那么将会引发更严重的塌方问题，而木架构的临时工程支护将失去保护作用。必须要制定出其他稳定性更高的施工方案，否则施工成本将会成倍增加。所以，经过一番讨论与分析，又确定了平面位置及洞线方向调整的方法，绕开塌方路段施工。在这一工程的施工建设中，原洞线0+459 处南侧工程地质想对理想，所以通过一个大角度开始向左掘进，离开不良地质段。然后再在0+559 处于原动线相复合。另外，施工单位还在改线7 点位置，沿着弧线方向，通过钢筋混凝土挡墙彻底封堵了塌方地段。然后又通过固结灌浆和回填灌浆，对支护工程的防渗效果进行了加强，提升了围岩层的完整性。

4 引水隧洞施工遇不良地质段的处理措施要点

引水隧洞施工中如果遇到不良地质段，施工进度、施工质量以及施工安全将得不到保证。所以，施工单位必须要对施工现场的地质条件、施工地形、水文条件以及地质条件进行全面而细致的分析，并制定出针对性的解决方案，为引水隧洞施工的顺利推进提供保证。而根据本文工程案例的实际情况，可以总结出引水隧洞施工遇不良地质段的处理措施主要包含以下几方面。

4.1 提前做好地质工作

引水隧洞施工中如果遇到不良地质段，需要提前做好充分的地质工作，确保施工单位对施工地质情况有一个全面的了解和把握。这样就可以及时发现后续施工中可能出现的问题和隐患，然后科学地调整施工线路，并结合水利工程的建设功能需求，选择出最佳的引水隧洞施工路线[2]。

4.2 科学制定不良地质段处理方案

引水隧洞施工中如果遇到不良地质段，需要科学制定不良地质段的处理方案。即在施工初期，还没有发现不良地质段的时候，就要加强施工现场的地质工作，了解施工现场不良地质段的实际情况，然后以此为基础，制订出科学的不良地质段处理方案，为施工人员的生命安全及引水隧洞的施工进度提供保证。只有这样，才能够实现引水隧洞施工的经济效益与社会效益的最大化。

4.3 加强支护施工处理和改线处理方法的应用

引水隧洞施工中如果遇到不良地质段，需要加强支护施工处理和改线处理，对不良地质段的施工环境进行优化与改建，为施工进度的正常推进提供保证。例如，本文案例中塌方问题非常严重，而木架构支护的保护作用又十分有限，掘进速度比较慢。在这种情况下，选择改线处理，就可以避开塌方地段继续施工，施工安全性以及施工进度有了极大的保障。

4.4 减少曲线施工的布置

引水隧洞施工中如果遇到不良地质段，需要尽可能地减少曲线施工的布置，避免水流脱壁、空蚀以及负压等问题的出现。如果必须要进行曲线布置，那么就要严格按照相应的水工模型试验确定曲线半径和转角。

5 结语

综上所述，不良地质段在引水隧洞施工中经常出现，如果不对其进行妥善的处理，将会引起严重的塌方事故，对施工人员的生命安全以及施工单位的经济效益产生严重的影响。而根据实际案例分析，发现如果引水隧洞施工遇到不良地质段，需要提前做好充分的地质工作，科学制订不良地质段的处理方案，加强支护施工处理和改线处理方法的应用，减少曲线施工的布置。