论水利工程隧洞塌方处理方法

1、论水利工程隧洞塌方处理方法【摘要】隧洞塌方有塌方体厚度范围大的塌方和不足以 将隧洞堵塞的小塌方，严重塌方和轻微塌方都会对人员及公 共财产的损失造成不同程度的影响。我们处理任何一种塌方 都不能掉以轻心，都要谨慎对待，并根据塌方的具体实际情 况而采取合理的塌方处理方法。【关键词】隧洞塌方；原则；依据；方案1. 水利工程隧洞塌方的原因1.1信息出入目前没有可靠的预防处理技术应对软弱破碎带地层等 不良地质，使得完工的隧洞不能承受足够的承载力以及可能 出现的山岩压力而导致结构破坏，引起塌方。1. 2成本控制项目成本控制不同于简单、独立的施工管理，是对一个 或多个工程建设项目的前期投资、中期建设、后期使用

2、功能 以及资金、工程进度、质量等多种因素所进行的综合的、宏 观的协调和监控的过程。目前，工程建设项目的成本控制主 要分为对施工前期的成本预测，施工过程的成本管理以及工 程完工后的成本总核算三个部分。在水利工程设计时，没有 重视一些附属的非主要的隧洞洞室，为了控制工程成本投 入，而一味地设计过短的洞轴线，甚至常把洞轴线选在出亚口 最低处，这样随着隧洞施工的不断深入，洞口处开挖的深度 和洞脸仰坡的高度就会越来越大，造成塌方发生。1.3地质因素水利建设由于其地质条件的复杂性、水底环境的多变 性、岩土体情况的不确定性和工程的隐蔽性等原因，使得岩 土工程处理的对象极其复杂，这使得工程设计方案在施工过 程

3、中需要不断根据具体情况及时进行变更。原来水利工程的 信息主要来自于工程现场，这造成了数据的不准确性、人为 性及滞后性，再加上页岩本身的薄度和强度都较低，节理有 裂隙，容易形成大的塌方冒顶。节理夹层风蚀下逐渐被软化 形变，围岩受力环境遭破坏而致坍塌。1. 4施工方法不当主要表现为：在开挖、衬砌过程中，设置支护结构和支 撑构件时出现了支护支撑强度过低或支撑的位置不当等这 些不符合实际的情况，不得不拆除支护和支撑结构而引起塌 方。虽然成本控制的理念已经深入到了许多施工单位的文件 中，由于可以对成本控制中收集到的数据进行全面分析的配 套的软件开发相对不足，所以导致了许多成本控制信息即使 收集到位，也无

4、法更加便捷地输出可使用的形式。其应用还 处于初期。2隧洞塌方的预防工作2. 1工程建设前做好项目评估工作工程施工前，请相关部门进行施工可行性研究，得出项 目的施工概率预算报告，控制好项目的管理进程和科学成 本，合理配置资源。严谨、慎重地对建设项目的可行性进行 研究，力求决策准确，真实，避免在决策项目建设时出现失 误，在此基础上，可以保证建设投资的效益能够提高。2. 2在隧洞施工中要准备好施工所需要的材料和工具开挖隧洞时遵循"弱爆破、短进尺、勤支护”的原则， 加强支撑支护，合理安排开挖进度和衬砌进度，搞好施工排 水，这些措施对预防隧洞塌方起到重要作用。2. 3抓好工程设计，控制成本预算

5、项目建设的过程中，成本的控制很重要，包括在工程项 目的投资决策和设计等环节，都要做好成本预算。施工单位 要求聘请专业的项目可行性分析公司，对项目的投资回收进 行分析。这包括施工项目的进程设计，以及资金投入的时间、 数量设计等，才能更有效地控制建筑工程造价，避免超标， 功能过剩。3. 隧洞塌方处理3. 1塌方处理原则所谓“小塌清、先支后清”，就是指当隧洞塌方量不大 时，将塌方的顶部支护牢固，确保洞顶不会掉块砸伤施工人 员的情况下，将塌料全部清除的处理方法。所谓''大塌穿， 先棚后穿”，就是指当隧洞塌方量很大又难以清除，对塌穴 形状和大小无法查明时，可将塌方体看作松散破碎的岩层处

6、理，先将塌方部位的两端用超前预灌浆大管棚、钢支撑联合 支护的方法支顶牢固，最后通过对棚顶的构建来防止其坍 塌。3. 2塌方处理依据对塌方的正确认知，是处理塌方的前提条件。普氏平衡 拱力理论为塌方的处理提供了一个理论依据。前苏联学者普 洛托雅克诺夫提出了一个理论：从松散介质中开挖隧道，隧 道上方会形成一个高度为h=b/fk的抛物线的平衡拱。式中: b为平衡拱的跨度的1/2, m； fk是岩石坚固性系数，岩石 fk=r/10, r为岩石的抗压极限强度(mpa),取值时需考虑到 岩体裂隙及节理的影响。若隧道侧壁稳定时，平衡拱宽度就是开挖宽度，这时 b=bto若隧道侧壁不稳定时，平衡拱宽度为：b=bt

7、+ht tg (45° -“/2)式中：ht为隧道净高，m； bt为隧道净宽的1/2, mo通过上述普氏平衡拱力理论分析自然拱的稳定性，确定 塌方稳定后，方可对塌方进行处理。3. 3处理方案目前国内对处理隧洞塌方体通常采用管棚法、盾构法和台阶法三种方案。(1) 管棚法：将隧道围岩内破碎和不稳定的部位用钢 架结构来加固，这个钢架多用钢管及波形钢板组成的牢固钢 架结构，支护着隧洞，这样可以保证隧洞开挖工作在较为安 全的工作环境下顺利进展。(2) 盾构法：在隧洞地中将盾构机械逐渐推进，通过 盾构机械的外壳和管片支承围岩来防止隧洞坍塌，同时用切 削装置开挖土体，并用出土机械将土体运出洞外，千

8、斤顶在 后部顶进，并预制混凝土衬砌管片，形成隧道结构。(3) 台阶法：在开挖隧洞塌方体分成上半部分和下半 部分两次开挖，先开挖上半部分后开挖下半部分，也可先开 挖下半部分后开挖上半部分。4. 工程实例云县沙坝河水库输水隧洞的岩石成分主要是页岩、片麻 岩并夹杂灰岩，属于iv及v类岩石，节理裂隙的走向与洞轴 线平行。洞形断面结构的平衡拱的圆弧半径2.3m,洞墙壁的 高度1.8m,洞口宽度1.5m,洞内双层钢筋混凝土的衬砌厚 度为40cm。塌方情况：0+60-0+90 (无压段)段在施工开挖过程中 产生严重塌方。坍塌松散体主要是碎片石渣，中间夹杂灰岩 大孤石。经准确测量，该隧洞轴线长度约30m,塌方

9、松散体 与掌子面夹角60° ,拱顶以上宽度15m,拱顶以上高度1弘。塌方原因:(1) 坍塌段的节理裂隙发育。(2) 围岩成份是破碎且为极不稳定的v类。(3) 开挖不容易成洞，易坍塌。(4) 地下水源丰富。完工方案：建设单位对该段塌方采用的是管棚法加双液 灌浆处理方案。在塌方处理过程中，先将塌方的松散体固结, 同时将塌方松散体的顶部及边墙部位支撑固定，及时有效地 预防再次产生塌方。施工工序流程图见图1。塌方处理：设计单位从隧洞的长期运行安全考虑，做了各方面的加 强辅助工作：加强了该段混凝土衬砌厚度、钢筋等；因 该段塌方高度较大，在洞顶上方山体容易形成空洞，影响隧 洞的长期运行安全，设计单位从洞外用水泥砂浆、泥浆的混 合液或泥浆进行灌浆填堵空洞；该段混凝土衬砌时在边墙 上预先埋上排水管，地下水可以通过排水管排出，这样减少 水对管棚及钢筋的锈蚀。该遂洞塌方经采取以上塌方处理方 案，经过30d处理完毕，并获得了预期的效果。经过近la的观测，该段隧洞岩结构较为稳定,位移及变形在规范要求时，已衬砌的混凝土部分未产生裂缝。【参考文献】1 甄耀祖，姚大雷.浅谈