引水隧洞施工中遇不良地質(zhì)段的處理措施分析

孟令濱

（天津市水利工程有限公司，天津300000）

1 引水隧洞的施工要點

在實際的施工過程中，由于引水隧洞的施工要求非常高，且存在著較多的影響因素，所以必須要圍繞引水隧洞的實際功能需求，進行施工線路的設(shè)計，確保引水隧洞的施工線路可以滿足水利樞紐的建設(shè)需求。與此同時，還必須要對水文條件、地質(zhì)條件、施工地形等因素進行充分的考慮，對比選擇出最短、最直、最科學(xué)的施工路線。另外，由于環(huán)境因素對引水隧洞施工的影響非常大，不良地質(zhì)段也普遍存在。如果沒有對不良地質(zhì)段進行科學(xué)的分析，且科學(xué)地避開不穩(wěn)定洞段，將會引起塌方事故，對施工人員的生命安全產(chǎn)生不利影響，對施工進度的正常推進產(chǎn)生不利影響[1]。

2 引水隧洞施工遇不良地質(zhì)段的案例分析

2.1 工程概況

我國某省在1999 年建設(shè)完成一座水庫電站之后，將其投入運行。在運行一段時間后，在原洞線被測0+457 處洞壁出現(xiàn)過塌方事故，而后又在原洞線0+457～0+492 出現(xiàn)過間歇性塌方。根據(jù)專業(yè)人員的測量，發(fā)現(xiàn)塌方段長度為30m，0+492 處的塌方事故最為嚴(yán)重，最高處與洞頂?shù)木嚯x約有5m，寬約5m。

2.2 引水隧洞施工的水文地質(zhì)條件

隧洞軸線的基本方向與山脊的走向相一致，其平均埋深在60.0m 以上，且大多數(shù)的洞段埋深都接近與160m。隧洞山體由燕山晚期黑云母中粗粒花崗巖、閃長巖脈、石英脈以及輝綠巖脈為主。施工現(xiàn)場的地表處也發(fā)現(xiàn)了殘積物堆積和薄層第四系坡，圍巖大多都是由弱至微風(fēng)化花崗巖組成，只有個別地區(qū)有強風(fēng)化花崗巖。而塌方段0+457～0+492，主要是因為F大斷層以及其周圍的破碎帶巖體風(fēng)化問題太過嚴(yán)重引起的，如圖1 所示。隧洞發(fā)育的構(gòu)造以節(jié)理裂隙為主，可分為2 組，NE 和NW 向節(jié)理。

圖1 塌方最嚴(yán)重處（原洞線0+492）橫剖面示意圖

塌方地段的地下水主要是孔隙淺水與基巖裂隙水，水位變化容易受到大氣降水的影響。富水帶大多處于強風(fēng)化巖層、斷裂破碎帶、軟弱夾層以及節(jié)理裂隙密集帶。

3 引水隧洞塌方地段圍巖分類及施工處理措施分析

3.1 塌方區(qū)段圍巖分類

在分類過程中要充分考慮以下4 方面的因素：斷層破碎夾泥層具體構(gòu)造、圍巖風(fēng)化程度、地下水活動情況及圍巖深度。因為F 斷層的延伸和暴露位置的關(guān)系的特殊性，其施工線路應(yīng)當(dāng)遠離不良地質(zhì)段。具體的塔防圍巖分類如表1 所示。

表1 塌方區(qū)段圍巖分類一覽表

3.2 塌方地段施工改線處理措

針對引水隧洞的施工前期路段，在對塌方地段的地質(zhì)條件進行了全方位分析之后，最終決定使用木構(gòu)架臨時支護加掘進施工的處理方案。然后在掘進施工到達0+492 塌方最嚴(yán)重的地段的時候，又安排專業(yè)人員對隧洞的穩(wěn)定情況進行了詳細的分析，對F 斷層的實際延伸情況進行了詳細的分析，然后得出結(jié)論，如果繼續(xù)掘進施工，那么將會引發(fā)更嚴(yán)重的塌方問題，而木架構(gòu)的臨時工程支護將失去保護作用。必須要制定出其他穩(wěn)定性更高的施工方案，否則施工成本將會成倍增加。所以，經(jīng)過一番討論與分析，又確定了平面位置及洞線方向調(diào)整的方法，繞開塌方路段施工。在這一工程的施工建設(shè)中，原洞線0+459 處南側(cè)工程地質(zhì)想對理想，所以通過一個大角度開始向左掘進，離開不良地質(zhì)段。然后再在0+559 處于原動線相復(fù)合。另外，施工單位還在改線7 點位置，沿著弧線方向，通過鋼筋混凝土擋墻徹底封堵了塌方地段。然后又通過固結(jié)灌漿和回填灌漿，對支護工程的防滲效果進行了加強，提升了圍巖層的完整性。

4 引水隧洞施工遇不良地質(zhì)段的處理措施要點

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，施工進度、施工質(zhì)量以及施工安全將得不到保證。所以，施工單位必須要對施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、施工地形、水文條件以及地質(zhì)條件進行全面而細致的分析，并制定出針對性的解決方案，為引水隧洞施工的順利推進提供保證。而根據(jù)本文工程案例的實際情況，可以總結(jié)出引水隧洞施工遇不良地質(zhì)段的處理措施主要包含以下幾方面。

4.1 提前做好地質(zhì)工作

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，需要提前做好充分的地質(zhì)工作，確保施工單位對施工地質(zhì)情況有一個全面的了解和把握。這樣就可以及時發(fā)現(xiàn)后續(xù)施工中可能出現(xiàn)的問題和隱患，然后科學(xué)地調(diào)整施工線路，并結(jié)合水利工程的建設(shè)功能需求，選擇出最佳的引水隧洞施工路線[2]。

4.2 科學(xué)制定不良地質(zhì)段處理方案

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，需要科學(xué)制定不良地質(zhì)段的處理方案。即在施工初期，還沒有發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)段的時候，就要加強施工現(xiàn)場的地質(zhì)工作，了解施工現(xiàn)場不良地質(zhì)段的實際情況，然后以此為基礎(chǔ)，制訂出科學(xué)的不良地質(zhì)段處理方案，為施工人員的生命安全及引水隧洞的施工進度提供保證。只有這樣，才能夠?qū)崿F(xiàn)引水隧洞施工的經(jīng)濟效益與社會效益的最大化。

4.3 加強支護施工處理和改線處理方法的應(yīng)用

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，需要加強支護施工處理和改線處理，對不良地質(zhì)段的施工環(huán)境進行優(yōu)化與改建，為施工進度的正常推進提供保證。例如，本文案例中塌方問題非常嚴(yán)重，而木架構(gòu)支護的保護作用又十分有限，掘進速度比較慢。在這種情況下，選擇改線處理，就可以避開塌方地段繼續(xù)施工，施工安全性以及施工進度有了極大的保障。

4.4 減少曲線施工的布置

引水隧洞施工中如果遇到不良地質(zhì)段，需要盡可能地減少曲線施工的布置，避免水流脫壁、空蝕以及負壓等問題的出現(xiàn)。如果必須要進行曲線布置，那么就要嚴(yán)格按照相應(yīng)的水工模型試驗確定曲線半徑和轉(zhuǎn)角。

5 結(jié)語

綜上所述，不良地質(zhì)段在引水隧洞施工中經(jīng)常出現(xiàn)，如果不對其進行妥善的處理，將會引起嚴(yán)重的塌方事故，對施工人員的生命安全以及施工單位的經(jīng)濟效益產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。而根據(jù)實際案例分析，發(fā)現(xiàn)如果引水隧洞施工遇到不良地質(zhì)段，需要提前做好充分的地質(zhì)工作，科學(xué)制訂不良地質(zhì)段的處理方案，加強支護施工處理和改線處理方法的應(yīng)用，減少曲線施工的布置。