引水隧洞塌方的处理措施 王晓涵

发表时间：2020-06-02T10:25:59.063Z 来源：《基层建设》2020年第4期 作者： 王晓涵 钱永磊

[导读] 摘要：在施工过程中密切关注施工环境和岩土层条件的变化，充分准备应急装备，并合理地调整施工方案，防止盲目跟进工期，避免欲速不达，是扭转灾难发生的重要时机。 中铁隧道股份有限公司 450000

摘要：在施工过程中密切关注施工环境和岩土层条件的变化，充分准备应急装备，并合理地调整施工方案，防止盲目跟进工期，避免欲速不达，是扭转灾难发生的重要时机。在塌方发生后，因地制宜地选择处置方法，根据现场条件，灵活地采用一种或多种支护手段相结合的方法，是亡羊补牢、达到事半功倍的关键。 关键词：引水隧洞；塌方；措施 1引言

引水隧洞可分为泄洪隧洞、引水发电隧洞、尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞、施工导流隧洞等。按隧洞内的水流状态，又可分为有压隧洞和无压隧洞。从水库引水发电的隧洞一般是有压的；沼溉渠道上的输水隧洞常是无压的。在同一条隧洞中可以设讨成前段是有压的而后段是无压的。但在同一洞段内，除了压力和流速较低的临时性导流隧洞外，应避免出现时而有压时而无压的明满流交替流态，以防引起振动、空蚀的不利影响。有压隧洞和无压隧洞在工程布置、水力计算、受力情况及运行条件等方面差别较大，对于一个具体工程，究竟采用有压隧洞还是无压隧洞，应根据工程的任务、地质、地形及水头大小等条件提出不同的方案，通过技术经济比较后选定。为了降低工程造价，应根据枢纽的任务，尽量考虑一洞多用，设计多用途的隧洞。 2塌方成因分析

地质、施工技术及管理因素通常被认为是影响隧洞塌方的主要因素[1]，经过对4#隧洞出口段塌方的成因进行综合分析，认为主要由以下原因造成本次塌方：

地质因素：塌方处的地勘，与地质情况相差较大。地层情况为粘土夹石层，夹石层垂直裂隙发育，裂隙为粘性土填充，受溶洞影响，开挖揭露后易产生滑移，稳定性差，是造成本次塌方的主要原因。

施工因素：在施工过程未对该段进行超前地质预报，且对围岩的变化未引起高中重视，为及时调整支护方案。

管理因素：管理人员专业技术不足，施工过程缺乏有效监督管理，盲目追求进度，忽视施工安全，也是产生塌方的原因。 3正确选择引水隧洞的布置及线路

引水隧洞的布置应根据枢纽承担的任务、大坝和建筑物的特性及相互关系、泄水流量、地形、地质、施工、运行等条件综合研究并经技术经济比较后方能确定。在此过程中还应同时考虑引水隧洞以下的一些特点：

3.1水力特点。泄水隧洞所承受的水头较高、流速较大，如果体形设计不当或施工存在缺陷，可能引起空化水流而导致空蚀；水流脉动会引起闸门等建筑物的振动；出口单宽流量大、能量集中会造成下游冲刷。为此应采取适宜的防止空蚀和消能措施。

3.2结构特点。隧洞开挖后破坏了原来岩体内的应力平衡，引起应力重分布，导致围岩产生变形甚至崩塌，为此，常需设置临时支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。但围岩本身也具有承载力，可与衬砌共同承受内水压力等荷载。承受较大内水压力的隧洞，要求围岩具有足够的厚度和进行必要的衬砌，以免内水外渗，危害岩坡稳定及附近建筑物的正常运行。很大的外水压力也可使埋藏式压力钢管失稳。故应做好勘探工作，使隧洞尽量避开不利的地质、水文地质地段。

3.3施工特点。隧洞从开挖、衬砌到灌浆，工序多.干扰大，施工条件较差，工期一般较长。施工导流隧洞或兼有导流任务的隧洞，其施工进度往往控制整个工程的工期。因此，采用新的施工方法，改善施工条件，加快施工进度和提高施工质量是隧洞工程建设中值得研究的重要课题。泄水隧洞的进口应力求水流顺杨，否则会减小泄流能力，引起不利的流态，甚至在一定条件下，在进口附近会形成串通性或间歇性淤涡。出口水流应能与下游河道平顺衔接，并与土石坝坡脚及其他建筑物保持一定距离，以防冲刷和影响枢纽的正常运行。隧洞应有一定的围岩厚度，它涉及开挖时的成洞条件，运行中在内、外水压力作用下围岩的稳定性，衬砌条件、结构计算的边界条件和工程造价等。为增大围岩厚度而将进、出口位置向内移动增加明挖工程量，延长施工时间 4引水隧洞科学施工

由开挖、衬砌至灌浆隧洞过程中，涉及到较多工序，且外界影响因素较多，作业条件恶劣，工期较长。加上导流随同可能同时还具有导流任务，实际具体作业进度通常会对整体工程工期产生较大影响。所以，必须要采取科学有效的施工方法来提高隧洞施工进度与质量。具体可由如下几方面着手进行：第一，在确定泄水隧洞线路过程中，需要工作人员能够开展全面的地质勘测工作，并制定多种方案，通过对各类各项技术以及因素进行综合考虑后选出最优设计方案。 通常情况下，洞线的选择需要遵循如下原则与要求：

4.1需在确保水利枢纽总布置要求得以满足的前提下，尽可能选择隧洞线路在岩石坚硬、岩体稳定、水文地质优良、地质构造简单、岩层覆盖面大以及作业便利的区域，需要尽可能避免在高地下水位、高地应力、地质构造负责以及存在较大渗水量的区域，将作用在衬砌上的外水压力以及围岩压力降低。

4.2如若位于高地应力区域，应当要让洞线和最大水平地应力方向存在小夹角，将隧洞的侧向围堰压力降低。

4.3应当要尽可能选择隧洞的进出口在岩体完整、坚硬且厚度充足的区域，防止选择存在有断层或严重顺坡卸荷裂隙等地带。如果实在无法避免要选择该类地带，就需要采取明挖的方式直到合格地段来作为进出口位置洞线，且应当要尽可能保持其洞线距离的短且直。

4.4对于高流速无压洞，因为弯道会引发剧烈的冲击波与水面倾斜，所以不可设置有曲线段。而高流速有压洞，由于其存在不均匀的流速分布，所以需要采取试验的方式来确定其转角与转弯半径。

4.5应尽可能保证泄水隧洞进口水流的畅通，防止泄流能力受到影响。 5引水隧洞塌方处理措施

如若出现了塌方事故，则需要坚持“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原则来实施处理。其中“小塌清、先支后清”主要指的是塌方量较小的情况下，可以采取全部清除塌方的方式来进行处理。将塌方清除前，需要稳固塌方的顶部支撑，防止事故进一步恶化，同时避免洞顶掉块伤害到作业人员。由于隧洞出现第一次塌方后，可能处于自然拱范围内的土石会继续坍塌，且塌方坑道两侧的边坡稳定性脚

下，如若先将塌碴清除极易会影响到侧壁平衡而出现松动塌落的情况，使得坑道宽度更大，自然拱进从而引发在此塌方的事故。而如果围岩地质情况良好，仅是部分松软夹层出现塌方，范围较小的情况下，通过分析塌方不会进一步发生时，便可清理干净塌方，并结合实际情况决定是否进行支撑。而“大塌穿，先棚后穿”主要指的是塌方量较大，且无法在短时间内清除干净，不能查明塌穴大小与形状的情况，则能够把塌方体当做松散破碎地层，采取开挖导坑、超前支撑等方式来穿越塌方体。在开始穿越前，务必要在塌方部位两端进行支顶牢固，避免塌方进一步恶化。在穿越过程中，可以采取插板法回城的方式，利用插板在导坑顶部插入塌方体，形成棚顶，在棚顶的保护下，逐步开挖进占，并考虑边挖边衬砌。 6 总结

隧洞塌方发生后，首先对其附近存在安全隐患的洞段采取有效措施，防止塌方范围进一步扩大，为塌方处理提供安全的空间。在加固变形段的同时，业主组织设计、监理、施工等单位的专家进行现场调查研究，根据塌方的规模、性质、围岩情况以及地下水状况分析造成塌方的原因，及时制定塌方段的加固处理方案。 参考文献：

［１］严良平．福建龙津溪引水隧洞岩爆分析与防治研究［Ｊ］．建筑知识，２０１５（７）：４２－４４，４８．

［４］孜比江，赵国斌．基于某引水隧洞断层带塌方处理［Ｊ］．黑龙江水利科技，２０１３，４１（５）：１３７－１３９