馬冬燕

(山西小浪底引黃工程有限公司，山西 垣曲 043700)

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水利工程隧洞施工坍塌的分析及處理

馬冬燕

(山西小浪底引黃工程有限公司，山西 垣曲 043700)

在水利工程建設過程中，由于地形的要求，需要進行隧洞施工，隧道施工難度比較大， 施工周期比較長，對施工質(zhì)量要求也比較高。文章對水利工程隧洞施工坍塌的原因進行分析，并總結(jié)出一些處理和應對措施。只有找到了導致隧洞坍塌的具體原因，我們才能完善隧洞施工技術，保證隧洞施工質(zhì)量，減少水利工程隧洞施工的坍塌事故，保障人們的生命財產(chǎn)安全。

水利工程；隧道施工；坍塌；原因；處理技術

0 引 言

近幾年由于我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平也越來越高，工業(yè)生產(chǎn)也需要大量的水資源，雖然我國國土面積廣闊，但我國的水資源分布嚴重不均，根據(jù)國家資源局的相關數(shù)據(jù)顯示，我國淡水資源僅有28000 億 m3，占全球水資源的6%，我國人口眾多，人均水資源只有2 300 m3，難以滿足人們生活以及生產(chǎn)性用水，為了解決水資源分布不均，滿足人們的生產(chǎn)生活用水問題，開展水利工程建設，南水北調(diào)、三峽水利樞紐工程、葛洲壩水利樞紐工程是我國比較著名的大型水利工程。在開展水利工程建設過程中，隧洞是非常重要的建設環(huán)節(jié)，也為我國水利工程建設帶來了巨大的挑戰(zhàn)。尤其是隧洞施工經(jīng)常出現(xiàn)坍塌，給人們造成巨大的生命安全威脅和財產(chǎn)損失，為了確保隧洞施工的質(zhì)量安全，我們應該根據(jù)施工的具體情況，分析出現(xiàn)坍塌的原因，在制定科學有效的預防處理措施。

1 水利工程概述

水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達到除害興利目的而修建的工程。也稱為水工程。水是人類生產(chǎn)和生活必不可少的寶貴資源，但其自然存在的狀態(tài)并不完全符合人類的需要。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪澇災害，并進行水量的調(diào)節(jié)和分配，以滿足人民生活和生產(chǎn)對水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進水口、渠道、渡漕、筏道、魚道等不同類型的水工建筑物，以實現(xiàn)其目標。

2 水利工程隧洞施工研究的意義

在我國大力開展水利工程隧洞建設過程中，以及在公路、鐵路、礦山、國防等項目的建設施工過程中，由于受至于地形的影響，或者為了節(jié)省項目建設資金，有可能需要開挖隧洞，滿足項目的正常建設，隨之帶來的是隧洞施工質(zhì)量的穩(wěn)定性以及安全性問題，尤其是近幾年以來，我國不斷發(fā)生的隧洞坍塌事故，給我國人民造成了巨大的生命威脅和財產(chǎn)損失，引起了人們的廣泛關注。因此本文主要是對水利工程隧洞施工坍塌的原因進行分析，只有找到了導致隧洞坍塌的具體原因，才能完善隧洞施工技術，保證隧洞施工質(zhì)量，減少水利工程隧洞施工的坍塌事故，保障人們的生命財產(chǎn)安全。

3 我國水利工程隧洞建設施工技術的現(xiàn)狀

3.1 水利工程隧洞施工理念得到轉(zhuǎn)變

對于水利工程隧洞施工來說，我國傳統(tǒng)的設計觀念認為隧洞中的巖石層就可以作為天然的支柱保護層，不需要再進行后期的支撐施工，但隨著科技的不斷進步，使用傳統(tǒng)設計理念施工的水利隧洞工程出現(xiàn)的坍塌事故幾率比較多，這也引起了我國水利工程隧洞施工技術人員以及管理人員的重視，經(jīng)過工程技術人員的研究，以及對巖石特性的不斷了解，發(fā)現(xiàn)不是所有的巖石都能作為天然承載，在施工時，需要對巖石層進行科學分析，充分考慮隧洞工程的整體結(jié)構(gòu)以及受力狀況，然后相應地增加鋼架作為支撐性保護[1]。

3.2 我國水利工程隧洞施工的平均進度

隨著我國開展水利工程以來，我國在水利工程隧洞施工事業(yè)上已經(jīng)取得了不錯的成績，通過相關部門的統(tǒng)計，我國在水利工程隧洞施工的進度上能達到每月開挖180～200m(隧洞斷面10～20 m2)，有些水利工程隧洞施工精度能夠達到月速度280m，比世界平均水平還要快，這說明我國隧洞施工技術已經(jīng)位居世界前列。

3.3 先進技術在水利工程隧洞施工中的普及和應用

掘進機是當前隧洞施工中比較先機的技術，而我國已經(jīng)在不同的隧洞施工中使用了掘進機進行挖掘，比如在引大入秦、引灤入津、天生橋二級工程中的應用，其次還有預應力混凝土襯砌技術、隧洞圍巖高壓固結(jié)灌漿技術、高速水流隧洞襯砌抗沖蝕技術、隧洞消能技術等先進技術的應用和普及，極大地提升了我國水利工程隧洞施工進度，保證了施工質(zhì)量，對于水利工程施工難度的降低、節(jié)約施工成本、提高施工技術也具有非常重要的意義和作用[2]。

4 水利工程隧洞施工坍塌的原因分析

4.1 地質(zhì)勘查資料與工程實際施工技術不符

我們都知道，在進行水利工程隧洞施工前，都需要對施工地點的地質(zhì)進行勘察，分析地質(zhì)的巖石層，然后采取符合該地質(zhì)的施工技術，如果對地質(zhì)勘查資料不清，沒有進行有效的施工論證，對出現(xiàn)問題的預防處理措施也會失效，這樣及易導致隧洞坍塌事故發(fā)生。比如金佛山水利工程孫隧洞坍塌事故，重慶市南川金佛山水利工程的主要任務是農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)居民及工礦企業(yè)供水，并兼有發(fā)電等綜合利用功能。工程建設內(nèi)容包括樞紐工程、灌區(qū)工程、發(fā)電工程。樞紐工程由水庫大壩、溢洪道、灌溉取水建筑物組成，水庫正常蓄水位836.00m、相應庫容9 614.6 萬 m3，水庫總庫容1.03 億 m3。6月13日14時41分，南川金佛山水利工程大壩左岸隧洞山體突然崩塌，崩塌量約6 萬 m3。事故發(fā)生后經(jīng)過有關專家分析，坍塌事故發(fā)生的主要原因是施工前對地質(zhì)勘察資料與施工技術不符，沒有對地質(zhì)信息進行詳細的匯總分析，對施工技術也沒有科學規(guī)劃，再加上頁巖本身薄度和強度都較低，節(jié)理有裂隙，容易形成大的塌方冒頂。節(jié)理夾層風蝕下逐漸被軟化形變，圍巖受力環(huán)境遭破壞而致坍塌。

4.2 隧洞開挖技術和方式不當

在水利工程隧洞施工過程中，隧洞的開挖方式主要有兩種，一種是全斷面開挖法，另一種是導洞開挖法。我們在進行隧洞開挖過程中，一定要根據(jù)施工的具體情況合理選擇開挖方式，對于開挖技術也要進行合理分析，在保證施工質(zhì)量的前提下，合理有效的開展挖掘施工技術。

如果不能采取使用正確的開挖技術，就會容易引起巖石層斷裂、欠挖等問題，最終導致坍塌事故的發(fā)生。比如卡魯瑪水電站發(fā)生的隧洞坍塌事故，發(fā)生事故的主要原因是因為在施工前沒有合理設計開挖技術和方式，導致巖石層斷裂， 最終發(fā)生坍塌事故。

4.3 設計施工不合理造成塌發(fā)事故

設計施工不合理造成的塌發(fā)事故發(fā)生率比較大， 主要原因有很多因素，比如地址勘查資料不符合實際的地質(zhì)情況，造成設計人員對施工方式的錯誤設計，另外在施工中施工材料的選擇和供應問題也是主要原因，如果選擇的施工材料質(zhì)量不達標也會造成坍塌事故的發(fā)生，比如馬埡口水利工程隧洞坍塌事故，主要是因為隧道地質(zhì)勘察不夠詳盡，使得地質(zhì)資料提供的塌方段的地質(zhì)條件與實際相差較大，圍巖級別劃分不準確，致使設計者對馬埡口隧道塌方段的區(qū)域地質(zhì)情況了解不夠清晰，對可能遭遇的塌方災害缺乏思想準備和相應的技術措施，設計的安全支護參數(shù)過小。

本次馬埡口隧道 YK34+610-YK34+670塌方段原設計為 IV 級圍巖，施工時發(fā)現(xiàn)初期支護變形較大，從而進行了設計變更，按 V 級圍巖 S5b 型襯砌斷面進行施工并對支護進行加強。事后通過現(xiàn)場調(diào)查塌方區(qū)附近的圍巖強度和巖體富水情況以及節(jié)理裂隙發(fā)育程度，判定本段圍巖為 V 級甚至更差。顯然原設計的支護強度根本不能滿足圍巖的實際變形需要，存在著較大的安全隱患。

5 水利工程隧洞施工坍塌的處理措施

5.1 認證做好地質(zhì)勘查工作

地質(zhì)勘察工作是水利工程隧洞施工的前期準備，對隧洞施工安全質(zhì)量起著重要的影響作用，因此一定要做好地址勘查工作，在勘察過程中要深入的全方位進行調(diào)查，對地質(zhì)情況以及水文做到全面了解，要認證分析隧洞穿越山谷、山體以及溝谷的情況，對可能發(fā)生坍塌事故的地段要盡最大能力去了解和掌握巖石層結(jié)構(gòu)，同時也要盡量避開斷層、軟弱破碎帶、地下水、溶洞等不良地質(zhì)段。

5.2 做好工程設計工作，控制施工成本

在項目進行建設過程中，工程的施工設計與成本控制對隧洞建設質(zhì)量起著至關重要的作用，對于前期的設計，一定要仔細分析施工地質(zhì)情況，同時制定出現(xiàn)問題的應對措施，對于已經(jīng)出現(xiàn)坍塌事故的地點，要及時對未坍塌的地方進行加固，防止側(cè)壁不穩(wěn)導致整體坍塌，避免出現(xiàn)坍塌事故蔓延。

5.3 合理選擇開挖方式和技術

目前，我國主要有兩種隧洞開挖技術，全斷面開挖發(fā)適用于圍巖情況較為良好的隧洞中，如果圍巖的質(zhì)地較硬，可采取鉆爆的方式形成隧洞，然后再進行必要的支護施工。以及導洞開挖法，這種開挖技術與全斷面開挖的不同之處主要為，首先需要在隧洞的斷面上實施開挖，然后根據(jù)具體的設計方案確定導洞的具體尺寸與形狀。我們一定要根據(jù)施工實際情況，合理選擇開挖方式和方法。

6 結(jié) 語

水利工程是我國為了滿足人們生產(chǎn)生活性用水開展的項目，是集經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益為一體的綜合性工程，在水利工程隧洞施工過程中，引起坍塌事故的原因有很多，因此，為了保障施工質(zhì)量，避免發(fā)生坍塌事故，我們應該充分考慮所有影響因素，制定科學有效的預防和處理措施，合理選擇施工技術，通過大家的共同努力來提高水利工程隧洞的施工質(zhì)量。

[1]達瓦.淺談水利水電工程引水隧洞超前預報及塌方處理[J].西部探礦工程，2007(11)：36-38.

[2]楊權.水庫輸水隧洞施工突發(fā)涌水的預防及搶險案例分析[J].黑龍江水利，2016(03)：101-105.

2016-08-26

馬冬燕(1978- )，男，山西絳縣人，工程師。

1007-7596(2016)09-0123-02

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