電力隧道暗挖工程垮塌質量問題的防治

【摘 要】電力隧道暗挖工程施工過程中需特別注意暗挖工程垮塌質量問題的防治。文章以興隆136路電力隧道暗挖工程為例淺析電力隧道暗挖工程垮塌質量問題的防治，為其它類似工程施工提供項目實例和經驗。

【關鍵詞】電力隧道; 暗挖; 垮塌防治

【中圖分類號】U456.3+3【文獻標志碼】B

1 工程概況

該項目位于成都市天府新區成都片區直管區，地處成都平原南部邊緣。場地附近為紅星路南沿線，交通較便利。該電力隧道平面根據天府新區規劃建設局給定的隧道設計紅線圖進行設計，工程起于梓州大道，止于興隆148路，隧道布置在興隆136路北側綠化帶內。隧道由西往東自編樁號，暗挖段（樁號0+000～0+085）隧道接梓州大道電力隧道暗挖井，采用單倉斷面，起點0+000處接梓州大道東側已實施電力隧道，平面布置圖詳見圖1。

2 工程重難點

（1）136路電力隧道區為低山淺丘地貌，部分地段為農田、魚塘。場地地形有一定起伏，屬于侵蝕淺丘地貌單元，地貌簡單，微地貌較發育。

（2）根據地堪報告該段地下水位較高要進行降水施工，有明顯的上層滯水（魚塘）。

（3）暗挖初襯存在強度增長期，必須進行科學合理的工序組織，才能有效的縮短工期，否則將會造成停工等待期，影響工期。

（4）施工期正處于雨季對洞口及周邊排水系統都受一定影響。

3 坍塌的原因分析

淺埋暗挖施工的關鍵是確保圍巖地層及支護結構的穩定。施工車輛從暗挖區域上部通過產生強烈振動，使隧道周邊土體更松弛，開挖過程中極易坍塌。支護結構采用初期支護加二次模筑混凝土支護的復合式襯砌結構形式，初期支護由鋼拱架噴射混凝土組成。根據工程實踐總結，支護結構較可靠，一般不會坍塌，坍塌較多為開挖面的圍巖失穩。

一般引起坍塌的原因或因素有：

（1）地層預加固效果不佳。成都地區的淺埋暗挖是以地層預加固為前提的一種施工技術。對成都地層，開挖的過程更主要的是支護的過程，地層加固是開挖成敗的關鍵。地層預加固效果不佳，極易引起坍塌。

（2）開挖面暴露時間長。在預加固后開挖過程中，圍巖土體會出現一個短暫的穩定。隨著暴露時間延長，坍塌的可能性也越大。

（3）受地面振動影響。地面車輛行駛過程中產生的振動是坍塌重要的誘因之一，尤其夜間重車高速行駛時更為明顯。

（4）地層殘留水的影響。土層隧道施工最為關鍵的是地下水。由于成都地區的地下水位較高，暗挖施工前都采取降水措施。但成都地區地層往往不是很好的連續體，且部分地層中形成砂和黏土的混合透鏡體，管井很難達到疏干的目的，開挖過程中可能產生潛蝕作用，并造成滲流坍塌現象。

（5）地下水滲漏。對部分地下水采用普通排水方案無法排盡，周圍地層處于飽和狀態;部分地段還形成一個水囊，給淺埋暗挖施工帶來極大的隱患。隨著暗挖施工擾動土體，破壞原有平衡，可能引起坍塌。

（6）降雨后滲漏。降雨后，雨水滲人地層中，引起圍巖土體的不穩定，從而造成坍塌。

4 主要防治措施

4.1 調查隧道周邊狀況

地下工程施工難度大，不可預見因素多，嚴重的會造成不均勻沉降、開裂、甚至倒塌造成人員傷亡;也會使附近隧道造成變形過大嚴重事故、即使對于管徑不大的地下管線，也可能因變形過大造成煤氣泄漏、爆炸，水管爆裂形成水患，電纜斷裂造成停電或通訊中斷等事故。為此，隧道施工前，必須采取各種手段充分調查隧道周邊環境狀況，重點調查地下管線種類、位置、基礎類型及使用狀態等，調查鄰近建筑物類型、與隧道關系、現況及環境要求等，調查地層地質狀況及孔洞情況等，以確定相應的對策和施工方案，將環境影響減少到最小程度。

4.2 重視地下水及地表水的處理

地表水即河、湖、溝等中的水，部分地表水與地下水連通。隧道埋深一般都不觸及承壓水，對施工影響較大的是上層滯水、潛水、層間水。盡管采取降水措施，可以有效降去潛水、層間水，卻對滯水效果不佳，施工中仍可能出現水，必須重視對水的處理。

對隧道圍巖中的滯水及殘留水，盡量采取疏導的方式。在通過透鏡體砂層和掌子面出現潮濕和滲流時可預先打人鋼管導水引流。鋼管制作同注漿用花管，隨工作面的前進依次打人導管。為防止土體流出，鋼管內應設海綿或紗布。

4.3 做好地層加固

地層加固是安全開挖的重要保證。根據成都地區的地質特點，在降水后采取小導管注漿、錨桿加固地層等方法。必須根據地層變化情況，采取不同的加固方式，并及時調整參數。

4.4 開挖后及時封閉

封閉分兩層意思：一為開挖面的封閉;二為結構斷面的封閉。

開挖面的及時封閉就是盡可能減少開挖面的暴露時間，必須協調好工序及班組銜接。另外在特殊段施工時可以縮短開挖步距，以減少暴露時間，達到早封閉的效果。封閉后及時注漿回填，回填密實圍巖和初支空隙。結構斷面的及時封閉就是盡量讓結構早封閉成環，形成閉合的結構體。

4.5 加強監測、反饋施工

信息反饋是暗挖施工的重要組成部分。通過施工監測掌握地質、圍巖地層、支護結構、地表環境等變化情況，及時采用對應措施，保證施工安全。

4.6 重視特殊段施工

根據工程情況找出工程的重點、難點。對穿越環境復雜地段、洞口和斷面變換處等特殊段，制定專項方案和措施，保證施工安全。

4.7 建立應急機制

為確保暗挖施工的安全，應建立應急機制。施工前制定應急預案和應急措施，包括：坍塌的人員疏散、材料準備和調用、搶險組織等都要考慮周全;保證坍塌時人員疏散到安全地帶，減少損失，同時有條不紊地開展處理工作等。

4.8 坍塌的處理措施

坍塌后必須沉著并及時處理。由于隧道分塊分部開挖，暗挖開挖的步距一般為50～100 cm，即使出現坍塌，受空間限制，坍塌量不大;但若處理不當，可能引起地面塌陷。坍塌處理的第一措施在于封閉掌子面，控制坍塌;再就是及時注入填充物，回填孔洞;同時改善圍巖，穩步前進，安全施工。為此，掌子面附近應準備方木、鋼網片、加氣磚等必備材料。坍塌后，按以下步驟處理：

（1）人員立即后撤至初期支護封閉地段，迅速拋擲預先準備好的加氣磚、鋼網片，噴10～20 cm厚混凝土封閉掌子面。

（2）用方木支撐未封閉成環的初期支護段。

（3）在掌子面附近的初期支護的結構頂部鑿孔，插入2～3根60～80 mm的鋼導管（其中1根為導氣管），導管一端接近坍塌區頂部，另一端固定在鋼拱架上。

（4）用噴錨機具向坍塌孔洞內吹入干料。為了再開挖的順利進行，先吹入干沙，再吹入水泥和沙的混合料。混合料的比例為：水泥∶砂=1∶3左右，回填量應接近坍塌量。

（5）注入水泥漿。

（6）待填充物固結后，重新施作超前支護，破除上述坍塌處理措施的作用機理為：充分利用噴混凝土結構支護，注入填充物填充坍塌空間，同時使注入的填充物形成穩定的膠結體，達到改善圍巖的效果。切忌在坍塌后直接注入水泥漿，這樣可能誘導更大的坍方。因為松散的坍塌體經水浸泡后荷重加大，坍塌空隙加大，造成土體的不穩定。淺埋暗挖施工應以預防坍塌為主;出現坍塌，必須封閉掌子面，而后回填處理。

5 結束語

電力隧道暗挖工程施工應嚴格按照設計及施工規范要求施工，事前做好隧道周邊狀況調查和專項施工方案編審工作，高度重視地下水及地表水對暗挖工程施工質量及安全影響;施工過程中加強施工質量管理，強化檢查驗收工作，嚴格執行先做好地層加固、后開挖并及時封閉，加強監測等相關措施，能夠有效地做好電力隧道暗挖工程質量控制，對電力隧道垮塌質量問題防治有較好的效果。

參考文獻

[1]GB 50497-2009 建筑基坑工程監測技術規范[S].

[2]JTGF60-2009 公路隧道施工技術規范[S].

[3]JGJ/T111-98 建筑與市政降水工程技術規范[S].

[4]JGJ120-2012 建筑基坑支護技術規程[S].

[定稿日期]2021-05-06

[作者簡介]袁錦圳（1977～），男，本科，高級工程師，主要從事工程監理工作。