引水隧洞塌方的處理措施

葉周昆

摘 要：本文結合筆者實踐經驗首先分析引水隧洞塌方的主要原因，并探討引水隧洞塌方的有效處理措施，以供廣大同行參考與交流。

關鍵詞：引水隧洞;塌方;處理;措施;分析

一、引水隧洞塌方的主要原因

歸納來說導致引水隧洞出現塌方的原因主要有以下幾點：第一，地質勘察資料和具體工程情況存在出入，對于可能會出現的塌方，并未及時采取有效的防范措施，在作業環節遇到破碎帶、軟弱帶基層，常常無法有效進行應對而引起塌方。第二，隧道處于不良地質地段，并未襯砌足夠的厚度，實際承載要求難以得到滿足，對于可能出現的山巖壓力無法有效承受，從而導致塌方的情況出現。第三，設計不到位。部分設計人員為了追求成本的節約，往往會選擇線路較短的洞線，并且通常會于埡口最底處選擇洞軸線，沒能系統考慮地質地質遺跡作業中的不利因素，導致了塌方事故的出現;部分設計人員在設計隧洞時，在不良地質地段設置隧洞軸線，并未繞開堆積、流砂、飽和粘土等不良地層以及陷穴、溶洞等不良地質，從而增加塌方的發生幾率。

二、引水隧洞塌方的處理措施

（一）科學確定引水隧洞的布置及線路

1.正確掌握水力特點

因為泄水隧洞需要承受較大的流速，且水頭較高，如若未能正確設計其體形或是施工不當，均可能會導致空化水流而產生空蝕情況;此外，水流脈動會導致建筑物，如閘門等發生振動;出口單寬流量大、能量集中使得下游沖刷，所以需要采用恰當的防空蝕與消能方法。

2.掌握結構特征

開挖隧洞后必定會導致原有巖體內的應力平衡受到破壞，導致應力重分布，使得圍巖出現變形，嚴重的還會導致崩塌的情況出現。所以，往往都要求安裝永久性襯砌以及臨時支護來對圍巖壓力進行承擔。不過由于圍巖自身存在承載力，能夠和襯砌一同對內水壓力等荷載進行承受，所以必須要確保圍巖厚度充足，且對其實施相應的襯砌作業，防止出現內水外滲的情況，導致周邊構筑物以及巖坡穩定性受到影響。不僅如此，因為過大的外水壓力同樣會降低埋藏式鋼管的穩定性，所以需要完善相關勘探作業盡可能讓隧洞繞開不良的水文地質區域。

3.采取科學的施工方法

由開挖、襯砌至灌漿隧洞過程中，涉及到較多工序，且外界影響因素較多，作業條件惡劣，工期較長。加上導流隨同可能同時還具有導流任務，實際具體作業進度通常會對整體工程工期產生較大影響。所以，必須要采取科學有效的施工方法來提高隧洞施工進度與質量。具體可由如下幾方面著手進行：第一，在確定泄水隧洞線路過程中，需要工作人員能夠開展全面的地質勘測工作，并制定多種方案，通過對各類各項技術以及因素進行綜合考慮后選出最優設計方案。通常情況下，洞線的選擇需要遵循如下原則與要求：①需在確保水利樞紐總布置要求得以滿足的前提下，盡可能選擇隧洞線路在巖石堅硬、巖體穩定、水文地質優良、地質構造簡單、巖層覆蓋面大以及作業便利的區域，需要盡可能避免在高地下水位、高地應力、地質構造負責以及存在較大滲水量的區域，將作用在襯砌上的外水壓力以及圍巖壓力降低。②如若位于高地應力區域，應當要讓洞線和最大水平地應力方向存在小夾角，將隧洞的側向圍堰壓力降低。③應當要盡可能選擇隧洞的進出口在巖體完整、堅硬且厚度充足的區域，防止選擇存在有斷層或嚴重順坡卸荷裂隙等地帶。如果實在無法避免要選擇該類地帶，就需要采取明挖的方式直到合格地段來作為進出口位置洞線，且應當要盡可能保持其洞線距離的短且直。④對于高流速無壓洞，因為彎道會引發劇烈的沖擊波與水面傾斜，所以不可設置有曲線段。而高流速有壓洞，由于其存在不均勻的流速分布，所以需要采取試驗的方式來確定其轉角與轉彎半徑。⑤應盡可能保證泄水隧洞進口水流的暢通，防止泄流能力受到影響。

（二）科學采取塌方處理措施

如若出現了塌方事故，則需要堅持“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原則來實施處理。其中“小塌清、先支后清”主要指的是塌方量較小的情況下，可以采取全部清除塌方的方式來進行處理。將塌方清除前，需要穩固塌方的頂部支撐，防止事故進一步惡化，同時避免洞頂掉塊傷害到作業人員。由于隧洞出現第一次塌方后，可能處于自然拱范圍內的土石會繼續坍塌，且塌方坑道兩側的邊坡穩定性腳下，如若先將塌碴清除極易會影響到側壁平衡而出現松動塌落的情況，使得坑道寬度更大，自然拱進從而引發在此塌方的事故。而如果圍巖地質情況良好，僅是部分松軟夾層出現塌方，范圍較小的情況下，通過分析塌方不會進一步發生時，便可清理干凈塌方，并結合實際情況決定是否進行支撐。而“大塌穿，先棚后穿”主要指的是塌方量較大，且無法在短時間內清除干凈，不能查明塌穴大小與形狀的情況，則能夠把塌方體當做松散破碎地層，采取開挖導坑、超前支撐等方式來穿越塌方體。在開始穿越前，務必要在塌方部位兩端進行支頂牢固，避免塌方進一步惡化。在穿越過程中，可以采取插板法回城的方式，利用插板在導坑頂部插入塌方體，形成棚頂，在棚頂的保護下，逐步開挖進占，并考慮邊挖邊襯砌。

三、結語

總而言之，導致引水隧洞出現塌方的原因較多，加上塌方部位地質情況較為復雜，所以施工人員必須要能夠正確掌握其實際塌方原因，并采取有效的措施來進行塌方處理，防止塌方的進一步惡化，并降低塌方造成的損失。

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