某輸水隧洞塌方處理探討

李志偉

（遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局，遼寧沈陽 110003）

某輸水隧洞塌方處理探討

李志偉

（遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局，遼寧沈陽 110003）

塌方是水工隧洞施工中常見事故，造成塌方的因素很多很復(fù)雜，地質(zhì)因素、設(shè)計因素、施工因素、管理因素等都是有可能造成隧洞塌方的原因。本文結(jié)合隧洞塌方處理的工程實例，分析了隧洞塌方產(chǎn)生的原因，提出了有針對性的處理方案，并順利通過塌方體，取得了很好的效果，為類似工程事故的處理提供了參考的經(jīng)驗。

塌方；原因；處理方案

1 工程概況

輸水隧洞工程某標(biāo)段，主洞全長29.4km，有5條支洞，總投資8億多元。主洞包括鉆爆段和TBM段兩部分，其中鉆爆段長度14km，主洞成洞洞徑為7280*6512。在2013年9月1日1時，本標(biāo)段在95+788掌子面出渣過程中，掌子面左側(cè)出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，伴隨著拱頂?shù)嗡魤K隨后演變?yōu)殚g隔性塌方，直至4時30分，嘩啦一聲巨響，碎石渣淹沒了掌子面，并滾落延伸至掌子面后7m處，塌方碎石塊徑較小，潮濕狀，局部可見夾層充填物，初步估算塌方方量約為350m3，塌腔體為6～8m，可能還會有擴(kuò)大的趨勢。塌方發(fā)生過程中，掌子面暫停施工，項目部當(dāng)即啟動應(yīng)急預(yù)案，撤離人員機(jī)械，派專人值班。塌方發(fā)生后，承包商積極組織業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理和地質(zhì)等各方人員到場，分析塌方原因，制定處理方案。

2 塌方地質(zhì)情況及原因分析

2.1 地質(zhì)情況

隧洞掌子面位于渾河附近，山坡腳下坡面下降的地方，埋深約45m。揭露巖性為小南溝組凝灰?guī)r，暗紅色，弱風(fēng)化，層狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理發(fā)育，呈微張狀，泥質(zhì)充填，平直光滑或起伏光滑，碎裂構(gòu)造，較軟巖。在95+788掌子面左側(cè)有一條陡傾角發(fā)育的構(gòu)造帶，初步判斷為壓扭性斷層，產(chǎn)狀不明，呈張開狀，平直光滑，石化黏土充填，黏土遇水分解軟化。洞室地下水發(fā)育輕微，呈滲水狀，局部滴水狀。

2.2 塌方原因分析

2.2.1 工程地質(zhì)。樁號95+788處圍巖為設(shè)計Ⅴ類、實際Ⅳ類，由上述地質(zhì)情況可知，塌方主要原因是因為巖體較破碎，節(jié)理構(gòu)造帶較發(fā)育，受爆破影響，夾層左側(cè)開始掉落，以致圍巖失穩(wěn)，最終發(fā)生坍塌。

2.2.2 地下（表）水。2013年8月16日，施工所在地普降大到暴雨，刷新53年來降雨量紀(jì)錄，致使地表水豐富，通過裂隙進(jìn)入巖體，在地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解下加劇了巖體失穩(wěn)和塌落，軟弱滑動面在地下水的作用下，強(qiáng)度大為降低，因而發(fā)生滑塌。

2.2.3 監(jiān)控量測。Ⅳ類圍巖開挖后，未按施工技術(shù)要求及時進(jìn)行監(jiān)控量測，不能及時掌握圍巖和支護(hù)的動態(tài)信息并及時反饋，支護(hù)參數(shù)等沒有進(jìn)行及時修改，致使圍巖變形過大，爆破振動加速不穩(wěn)定，導(dǎo)致塌方。

2.2.4 開挖方式。采用鉆爆法全斷面開挖，并且為加快施工進(jìn)度，單循環(huán)進(jìn)尺較大，平均3m，受爆破振動的影響，原有巖體內(nèi)部荷載應(yīng)力釋放較大，變形顯著，圍巖失穩(wěn)而發(fā)生坍塌。

3 塌方處理

3.1 封閉加固塌體

用棄渣回填塌方體，留出作業(yè)平臺，采用C30噴射混凝土封閉塌方體，厚度為15cm。對塌體后方5m已支護(hù)段進(jìn)行徑向固結(jié)注漿（固結(jié)注漿小導(dǎo)管采用Φ42×3.5mm熱軋無縫鋼管，長3.5m），以穩(wěn)定巖體。

3.2 超前小導(dǎo)管注漿

塌方段拱部布置雙層超前小導(dǎo)管，均采用Φ42×3.5mm熱軋無縫鋼管，長5m，環(huán)向間距40cm，共34根，縱向排距2.0m，第一層外插角15°，第二層外插角45°，并規(guī)定如下：①小鋼管應(yīng)平直，頂部成尖錐狀，導(dǎo)管按照完畢后尾部焊接止?jié){閥；②管壁每隔15cm交錯鉆眼，眼孔直徑6～8mm，梅花形布置；③水灰比：1∶1；④注漿壓力：0.5～1.0MPa，在規(guī)定壓力下，灌漿段的吸漿量不大于0.4L/min，灌漿即可結(jié)束。

3.3 開挖支護(hù)

運(yùn)用普氏平衡拱理，應(yīng)用其塌方高度計算公式，初步計算塌方高度，并觀察塌方是否處于穩(wěn)定，根據(jù)塌方情況具體安排進(jìn)行塌方段施工和設(shè)計支護(hù)參數(shù)。采用CD法預(yù)留核心土開挖，進(jìn)尺0.5m。隧道支護(hù)參數(shù)由Ⅳ類變?yōu)棰躅悾凹荛g距由1 000m變?yōu)?00mm，系統(tǒng)錨噴支護(hù)。

3.4 加強(qiáng)監(jiān)控量測工作

針對塌方體附近已經(jīng)施做的拱架進(jìn)行監(jiān)控量測，隨時掌握監(jiān)控數(shù)據(jù)。尤其在注漿過程中時刻進(jìn)行監(jiān)控量測對比，發(fā)現(xiàn)問題及時上報。

4 結(jié)束語

綜上所述，此次塌方主要處理思路為前方封堵，后方加固，對塌方區(qū)形成合圍，待塌方體相對穩(wěn)定后，對塌方體表面進(jìn)行噴混凝土封閉，防止塌方體滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范圍擴(kuò)大，最后向塌方體進(jìn)行超前加固，選擇合理的開挖方式及循環(huán)進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)并快速封閉圍巖面。雖然塌方對工期和施工成本造成了影響，但治理措施是可行的，結(jié)果是成功的。

施工過程中要養(yǎng)成這樣的理念“關(guān)鍵的不是如何治理塌方而是如何預(yù)防塌方的發(fā)生”，才能減少工程的損失。預(yù)防隧道塌方的方法很多，但關(guān)鍵是在設(shè)計和施工階段，要全面詳盡了解隧道區(qū)的基本地質(zhì)情況，充分認(rèn)識圍巖和支護(hù)特性及其發(fā)展變化趨勢、并重視信息反饋的及時性等，對可能出現(xiàn)的災(zāi)害有充分的準(zhǔn)備和應(yīng)對措施，把影響因素減少到最低程度。

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[2]李軍偉.隧道塌方處理工藝[J].沿海企業(yè)與科技，2010（2）.

[3]閆東.隧道塌方分析及其整治[J].鐵道建筑，2007（1）.

[4]郭明亮.隧道塌方原因剖析及工程對策[J].鐵道建筑技術(shù)，2001（7）.

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