水利隧洞工程的開挖施工和塌方問題的處理研究

董 謙

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司， 甘肅 蘭州 730030）

0 引言

在實際的水利工程建設(shè)過程中，隧洞建設(shè)工程是其重要的組成部分，但經(jīng)常受到外界客觀環(huán)境因素和人為因素的影響，加上施工作業(yè)人員沒有采用相對統(tǒng)一的建設(shè)方法進行操作處理，導致部分隧洞工程建設(shè)項目的結(jié)構(gòu)質(zhì)量不具有安全性，甚至形成較為嚴重的塌方事故，為施工作業(yè)人員的生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成一定的威脅。為了提高水利隧洞工程建設(shè)的建設(shè)質(zhì)量，管理部門應結(jié)合實際的工程建設(shè)情況，從實際情況出發(fā)，在規(guī)范施工作業(yè)人員操作手段的基礎(chǔ)上，確保開挖施工流程的穩(wěn)定性[1]。

1 水利隧洞工程的主要功能

眾所周知，隧洞工程是水利建設(shè)工程項目的一部分，其主要的建設(shè)目標就是大量輸水或者當發(fā)生地質(zhì)災害時，進而發(fā)揮排洪抗?jié)车淖饔?，當進行開挖建設(shè)時，設(shè)計人員應按照國家規(guī)定的建設(shè)標準將隧洞建成封閉式的內(nèi)部輸水結(jié)構(gòu)，久而久之，人們通俗的將其叫做水工隧洞。因各類隧洞建設(shè)工程的實施手段和應用特點都存在一定的差異性，建筑工程的管理人員應結(jié)合實際的工程情況，運用不同的開挖技術(shù)來增加隧洞結(jié)構(gòu)的承載負荷力，并在周密分析的基礎(chǔ)上，制定相對完善的工程建設(shè)方案。在實際的工程建設(shè)過程中，放水隧洞以及泄水隧道是最為常見的隧道結(jié)構(gòu)建設(shè)形式，放水隧道主要的建設(shè)功能是進行大面積的灌溉、規(guī)模建設(shè)發(fā)電以及為廣大人民群眾提供大量水源[2]；而泄水隧道與前者有所不同，它主要是利用隧道的結(jié)構(gòu)特點進行泄放超過警戒線的水源，與此同時，施工作業(yè)人員還可以基礎(chǔ)的對水電站尾水進行有效管理，并進行基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)施工建設(shè)。例如，近年來，我國著名的地下調(diào)水工程主要是利用隧洞工程的操作技術(shù)，當建設(shè)工程后期投入使用過程中，隧洞施工項目暴露了諸多工程建設(shè)問題，特別是斷層塌方、地下暗河等不良現(xiàn)象，對此，相關(guān)人員應充分對工程場地進行實際的勘察，并采用一定的科學技術(shù)對土壤的化學物理成分進行分析，進而可以更好的對水利隧洞工程建設(shè)的安全穩(wěn)定實施做保障。

2 水利隧洞工程開挖施工準備分析

外界客觀環(huán)境因素以及人為因素始對水利隧洞工程的建設(shè)形成負面影響，所以，在隧洞工程準備之前，建筑企業(yè)管理部門應詳細的對隧道工程場地的邊線、開挖軸線以及坡度、控制線和開挖的具體深度進行綜合分析和測量，并引進先進的排水基礎(chǔ)設(shè)施，同時埋設(shè)適量的控制樁以穩(wěn)定整個施工建設(shè)結(jié)構(gòu)[3]。另外，建筑人員還應制定科學的設(shè)計方案，對隧洞開挖區(qū)域進行截水溝建設(shè)，對那些臨時存在的排水溝和積水坑進行安全規(guī)劃，在滿足施工建設(shè)安全、合規(guī)操作的基礎(chǔ)上，開挖過程中應保留合理的坡度，同時對施工產(chǎn)生的廢水、圍巖滲水以及工作位面所產(chǎn)生的內(nèi)積水進行有效排泄和管控。另外，為了提高工程項目的坡度安全，工程建設(shè)人員應親自對工程現(xiàn)場進行全方位的測量，一旦發(fā)現(xiàn)隧洞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破裂、掉塊以及破損等不良情況，建筑團隊應立即停止工程建設(shè)，采用有效的加固手段來集中進行維修和養(yǎng)護，在此過程中，建筑企業(yè)應投入適當?shù)慕ㄔO(shè)資金來購買先進的開挖基礎(chǔ)施工設(shè)備，進而促進水利隧洞工程開挖工作的順利開展，與此同時，應定期的對開挖機械設(shè)備老化零部件進行維修保養(yǎng)，延長設(shè)備使用壽命，提高施工作業(yè)人員的整體組織效率，最后為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟價值奠定夯實的基礎(chǔ)。

3 水利隧洞施工開挖施工技術(shù)

3.1 全斷面開挖施工技術(shù)

一次性爆破形成隧道可以采用全面的開挖施工處理技術(shù)，并采用獨特的操作手段來支撐隧洞室內(nèi)的結(jié)構(gòu)支護，其中，經(jīng)過大量的實踐證明，全斷面的開挖施工技術(shù)展現(xiàn)了諸多優(yōu)點，一般表現(xiàn)為：建筑企業(yè)的施工作業(yè)人員應在保證水利隧洞開挖工作安全實施的前提下，應用簡單的操作工藝流程來提升隧洞工程的進展[4]。另外，為了避免外界環(huán)境因素的影響，建筑企業(yè)應適當?shù)馁徺I相關(guān)先進的機械設(shè)備，從而使得企業(yè)節(jié)約大量的人力、物力資源。除此之外，應用全斷面開挖施工技術(shù)可以有效的幫助隧洞結(jié)構(gòu)快速成型，以避免圍巖結(jié)構(gòu)對隧洞內(nèi)部形成不利影響。值得注意的是，全斷面開挖施工技術(shù)在相對堅硬的隧洞中應用較多，施工作業(yè)人員應結(jié)合實際的工程建設(shè)情況，結(jié)合先進的技術(shù)施工水平設(shè)計完善的建設(shè)方案。

3.2 臺階開挖施工技術(shù)

正臺階法和反臺階法是當前臺階開挖施工技術(shù)的主要應用方法，總而言之，在進行實際的水利隧洞工程開挖過程中，建筑企業(yè)的設(shè)計方案人員應根據(jù)施工現(xiàn)場的具體條件來決定相關(guān)應用何種技術(shù)，以此來制定洞室內(nèi)的規(guī)格、尺寸和大小，在穩(wěn)定的巖體和土體中，應用的臺階開挖技術(shù)較為普遍。

4 水利隧洞工程開挖施工要點

4.1 施工測量工藝

建筑測量人員應專業(yè)的對水利隧洞工程進行周密的測量，并根據(jù)實際的工程建設(shè)情況應用合理的開挖工程技術(shù)，待其進行隧道爆破后，設(shè)計人員應對工程場地的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)進行收集、整理和匯總，并布置出適量的點布孔位。另外，當水利隧洞開挖斷面測量之后應完成混凝土的澆筑環(huán)節(jié)，并保證測量工作的間距在6-12cm之間[5]，與此同時，應嚴格按照測量技術(shù)標準，進而制定相關(guān)洞軸線，反復的對隧洞結(jié)構(gòu)進行全面的測量，確保測量數(shù)據(jù)的準確性。

4.2 鉆孔施工要點

首先，隧洞施工作業(yè)人員應按照規(guī)定對腰線、中線以及開挖輪廓線進行測量，進而可以促進更好的鉆孔施工建設(shè)；其次，當進行濕式風鉆鉆孔過程中，應全面的對鉆機和相關(guān)螺栓進行維護和保養(yǎng)，一旦發(fā)現(xiàn)部分重要零部件發(fā)現(xiàn)損壞，應立即進行更換和改造，進而提升風鉆機運行處于最佳狀態(tài)；最后，為了避免超挖現(xiàn)象的發(fā)生，應對隧洞周邊孔的偏角管控在最小的角度范圍內(nèi)，并保證光爆孔的偏差保持在8cm之內(nèi)。

4.3 爆破施工的要點

水利隧洞施工的爆破操作可能會直接影響整個工程項目的安全性和穩(wěn)定性。首先，應結(jié)合實際的施工情況制定科學、合理的爆破設(shè)計方案，并重點關(guān)注爆破施工的開挖斷面平整和洞壁穩(wěn)固，在爆破期間，還應嚴格管控炸藥的具體用量，避免爆破施工對圍巖的不利影響；其次，還應進行相關(guān)爆破模擬實驗，當確定具體的爆破結(jié)果后及時的上報給上級管理部門，以便監(jiān)理部門的監(jiān)理工程師可以實時的對爆破結(jié)果和爆破參數(shù)進行有機協(xié)調(diào)和控制；最后，建筑施工企業(yè)應明確爆破施工點的具體位置，妥善的應用相關(guān)操作技術(shù)進行隧洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行斷面開挖，在進行鉆孔爆破設(shè)計的過程中，使得相關(guān)鉆孔的直徑在38.5-42.5mm之間，相關(guān)設(shè)計人員還應合理的確定炮孔深度，一般情況下，可以選擇使用防水乳等炸藥，通過非點導爆管起爆。為了減少爆破施工對圍巖的不利影響，相關(guān)人員不應使用藕合裝藥[6]。

在對前述三點進行重點關(guān)注后，還應綜合處理爆破施工之后的危石清除處理工作，當爆破過程中，出現(xiàn)大量的危石后，相關(guān)人員應及時進行清除，從而更好的促進水利隧洞安全建設(shè)。另外，技術(shù)檢驗人員應嚴格按照施工建設(shè)標準，對已經(jīng)開挖洞內(nèi)的圍巖穩(wěn)定狀態(tài)進行技術(shù)檢驗，一旦發(fā)現(xiàn)大量的碎石掉落，應有針對性的采取相關(guān)處理手段，進而對圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行加固，只有等到所有的破碎洞段都得到提升和改善后，應立即對隧洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)加設(shè)大約6cm左右的混凝土，只有等到出渣基礎(chǔ)工作都順利完成后，再全面的進行安全檢查。

5 水利隧洞工程開挖塌方處理

水利隧洞工程項目的開挖處理直接影響著整個施工建筑工程項目的整體質(zhì)量，在實際的建設(shè)期間，施工作業(yè)人員應堅持“小塌清，先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的基本原則規(guī)范流程建設(shè)。值得說明一點的是，這里所說的“小塌清，先支后清”，即在水利隧洞施工建設(shè)中，開挖過程的塌方量相對較少，為了維修并加固水利隧洞工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，施工作業(yè)人員應加固塌方內(nèi)部基礎(chǔ)建設(shè)，之后再采用獨特的施工技術(shù)來清理塌方內(nèi)部的雜物和碎石，塌方內(nèi)部的加固操作，應統(tǒng)一進行處理，一旦出現(xiàn)塌落等不良事故，會直接威脅著施工作業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全。一般情況下，如果水利隧洞工程內(nèi)部曾經(jīng)出現(xiàn)過塌方事件，都會間接的影響隧洞兩側(cè)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，為后期隧洞投入帶來了諸多不確定風險隱患，此時，施工作業(yè)人員沒有重視塌方頂部的支撐加固，可能會立即導致塌方坑道側(cè)壁失去平衡，從而造成再次塌方。

“大塌穿，先棚后穿”就是指施工作業(yè)人員在進行大規(guī)模的水利隧洞施工建設(shè)過程中，即塌方工程量相對較大時，開挖建設(shè)周期相對較長，這時就需要施工作業(yè)人員具有實際的工作能力和獨特的操作技巧，通過先進的技術(shù)檢測設(shè)備來快速定位塌方區(qū)域的具體位置和主要形狀，從而為后期塌方工程建設(shè)創(chuàng)造有利的條件[7]。與此同時，當發(fā)生以上建筑情形時，可以將塌方結(jié)構(gòu)看做一個整體，也可以看成是一段相對破碎松散的地層結(jié)構(gòu)，此時可以應用超前支撐的方法或者是采用開挖導坑的方法穿越塌方體，來提升內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量效果。特別是在采用以上的施工方法后，當進行穿越處理技術(shù)時，應將塌方部位的兩端的頂部進行加固處理，進而擴大塌方的整體加固部位，與此同時，在實際的穿越過程中，還可以利用插板法來穩(wěn)固內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即施工作業(yè)人員針對隧洞導坑內(nèi)部的頂端使用相關(guān)技術(shù)手段，將適量的插板安設(shè)在相關(guān)塌方體內(nèi)，從而形成相對完整的棚頂基礎(chǔ)設(shè)施，然后，施工作業(yè)人員在保證安全建設(shè)環(huán)境的條件下，全面的進行開挖技術(shù)處理，并重點關(guān)注開挖期間的挖變襯砌效果。

6 結(jié)束語

總而言之，水利隧洞開挖工程建設(shè)受到各種外界客觀因素的影響，相關(guān)建筑人員應妥善處理隧洞工程建設(shè)的各個操作流程，并積極學習并引進國內(nèi)外先進的隧洞開挖處理技術(shù)，要求相關(guān)人員不斷學習理論知識，同時，聘請專業(yè)的建筑專家對施工作業(yè)人員進行專業(yè)的指導，通過技術(shù)創(chuàng)新和應用實踐，在因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃的基礎(chǔ)上，確保水利隧洞工程開挖的安全性和穩(wěn)定性，避免塌方問題的出現(xiàn)，最后促進社會的可持續(xù)發(fā)展。