1、小断面隧洞工程开挖塌方预防与技术处理措施摘要：本文结合在岩体、土体等不良地质情况下遇到的隧洞工程施工塌方原因进行分析，对隧洞塌方预防和处理技术措施作了较为详细论述。同时提出了控制隧洞塌方的施工技术处理措施，即“短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌”的隧洞开挖施工技术指导原则，并举出工程实例对该施工处理技术进行简要概述。 关键词：隧洞工程；塌方；原因分析；预防与处理措施 中图分类号：U45 文献标识码： A 引言 本文引用小断面水工隧洞工程施工中所遇到的塌方处理实际问题，结合隧洞塌方原因分析与预防处理措施，提出了“短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌”的隧洞开挖施工指导原则与超前临时支撑同时采用的施工保障方
2、法，并采用实例对该种施工处理技术进行简要说明。 一、隧洞塌方成因分析 在隧洞实际施工中，发生塌方的原因众多，根据小型水工隧洞的施工条件，设计以及隧洞所处施工工作面上围岩地质状况并结合在隧洞施工中发生塌方事故实例进行分析，归纳后主要有以下几方面： 1、工程设计质量粗糙 地质勘探资料不准确，没有针对性地对一些地质特殊地段进行单独加固设计，对于一般小型的隧洞工程，由于工程勘测设计投入经费不多，设计单位为节约投入成本，少做或基本不做钻孔取芯试验，导致对地质部分的勘察深度不够，不能可靠分析与预测地下围岩的局部变化，导致工程施工存在不可预见的塌方隐患。2003 年 2 月，德江县乌中灌区二期一年度工程向家
3、山隧洞(开挖断面 3.2 平方米)在开挖过程中发生一起塌方事故，事后原因调查时查清，隧洞在接近出口处有一段近 15 米的软弱破碎，因勘察设计时未进行地质钻探，没有探明此一地质情况变化，导致了隧洞开挖施工时产生部塌方。另一原因也是因为设计经费投入不足，设计单位片面地为节约成本，对设计工作进行分解分块承包，千篇一律地对同一隧洞工程进行统一断面衬砌，没有进行设计优化比较，相同衬砌厚度对围岩稳定的断面造成浪费，而对局部围岩破碎稳定性差的地方又因不良地质地段的隧洞衬砌厚度不够，不能满足承载力要求，导致衬砌好的隧洞形成塌方，德江县响水洞引水灌溉工程六井坨隧洞就因局部围岩破碎衬砌厚度不足造成塌方，该隧洞工程
4、于 1988 年至 1990 年期间开挖贯通，期间由受投资的限制，隧洞开挖后在一段泥质页岩的交界处拱顶采用了两块 15cm 厚的预制混凝土微型拱衬砌，由于未作认真的受力结构分析，隧洞在运行近一段时间后衬砌结构因不能承受破碎围岩压力而出现塌方。 2、设计选线不合理 小断面隧洞工程由于受工程资金的限制，设计质量的不足，甚至将隧洞轴线选在了不良的地质地段层，也因节约投资导致过分地追求较短的洞轴线，以缩短洞身长度，往往将洞轴线选在山体垭口最底处，而此处又常常是冲沟发育，山水汇流的地方，提高了洞口处的洞脸仰坡的高度和开挖深度，却对地质和施工的不利因素不予去全方位的考虑，如果该处的截排水系统不完善，或遇超
5、标准积水汇流，隧洞进出洞口施工中极易发生塌方。当隧洞穿越不稳定地层时，也很容易发生塌方。 3、施工开挖方法选择不当 （1）开挖爆破方法选择不当，对处在断层、破碎带上稳定性差的围岩，本已不宜选用钻爆法施工，开挖后如果没有及时支护衬砌保护，山岩压力增长，围岩长期暴露，极易引起塌方。开挖爆破时，对岩体爆破参数选择不正确，爆破装药量过多，采用强爆破或一次钻孔进尺长，因强烈震动引发塌方。据资料记载，贵州省德江县朱家沟病险水库除险加固工程渠道取水隧洞在开挖过程中，曾因这种原因引起塌方事故，经改进成“短进尺、少药量、弱爆破”的开挖施工方法后，没有再发生此类塌方事故。 （2）支护设计方案不合理，支护参数选择不
6、对，支护构件强度不够，或支撑的高程和支护时机，位置等选择不当，引起塌方。2003 年 9 月，德江县乌中灌区二期一年度向家山隧洞工程在出口段的土石方结合部分的软弱破碎带衬砌施工过程中，曾发生一起塌方事故，经设计、监理、施工和业主等单位有关人员现场勘察分析，就属支撑结构不合理，在进行隧洞永久衬砌过程中对原有临时支护结构进行断面扩展施工引起隧洞塌方。 4、地质勘察不全而造成的塌方 为了节省建设投资，工程设计阶段的地质勘察工作不到位，缺乏隧洞所在地段的地质和水文地质资料，或勘察时选择地质探孔距离较远，从而资料准确性不高，使工程设计人员靠推测来进行隧洞设计，将隧洞坐标轴线选在不良的地质区域，没有避开饱
7、和黏土、流沙、堆积层、断裂、褶皱带、节理裂隙发育带等不良地层，这其中也可能会有各种不利的软弱、散体结构的围岩和溶洞、陷穴等地质不良区域。当隧洞施工穿越上述不稳定地层时，很容易发生塌方。特别是地下水发育和地表水渗漏明显的地段，隧洞围岩就会降低强度，如果出现了裂隙水，隧洞开挖中发生坍塌冒顶的可能性极大，必须采取有效的施工技术措施，以免因塌方造成安全事故。 二、隧洞塌方预防与技术处理措施 控制隧洞塌方，要坚持以预防为主，防治结合的原则。在工程施工中认真搞好预防工作，提高施工人员的防治意识，在施工方法上推广应用新奥法施工，如必须采用钻爆法施工时，应严格采取技术控制，爆破后对开挖面加强检查，对可能出现的
8、险情采取措施及时处理。同时做好隧洞地层的素描，地质变化处和重要地段认真做好监控量测，着力预防和控制塌方事故的发生。 要高度重视工程前期工作，建设业主筹足前期工作经费，确保勘测设计经费的按时足额投入，在整个项目工程的建设周期中，建设业主至始至终都处理核心地位，把前期勘测设计工作作为一项关键工作来抓，选择有资质、有实力、守信用的设计单位，早期委托监理单位的介入，进行工程设计质量监理，避免设计承包性质的发生，设计单位在隧洞工程的勘测设计工作中，应采取必要的技术勘察手段与方法，查明隧洞所在区域的工程地质和水文地质，预测(预报)可能出现围岩坍塌失稳的不良地质洞段。选择洞线时，尽量避开堆积体、软弱破碎带，
9、断层、溶洞等不良地层，若必须通过时，应事先采取相应的技术处理措施，进行针对性的施工组织设计，提出明确的施工技术要求包括爆破参数、钻孔进尺、装药量、支护方式等，作好组织计划，避免各种间隙性或长期性施工停顿。 对于隧洞塌方的技术处理措施，当隧洞塌方发生后，应首先进行初步观察，在安全条件下对塌方区域周边一定范围内的未塌方段进行有效加固处理，以防塌方蔓延，并且给抢险工作创造一个安全的空间。其次，要组织相关专业人员包括勘察设计、监理、施工等到塌方现场调查，摸清塌方区围岩的地下水活动情况和地质构造，分析塌方原因，查明塌方的范围，制定出针对性的塌方处理技术方案。 结束语 小断面隧洞工程，极容易受前期经费、勘测设计深度、设计质量等各方因素的影响，导致工程施工的动态性很强，施工过程中的各种地质及其他不可预料的情况变化，塌方事故时有发生，因此，在小断面隧洞工程施工中加强隧洞工程地质预测(预报)，加强施工组织设计，加强隧洞塌方预防控制技术措施意义重大。 参考文献 1王月杰、田伟佳.水利水电工程隧洞施工要点J中国新技术新产品2012 年. 2冯大为.小型水工隧洞工程塌方分析及处理措施J湖北水力发电2009 年. 3中华人民共和国水利行业标准.SL279-2002 水工隧洞设计规范S.北京：中国水利水电出版社，2003 年.
