水利工程隧洞施工坍塌的分析及處理

馬冬燕

(山西小浪底引黃工程有限公司，山西 垣曲 043700)

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水利工程隧洞施工坍塌的分析及處理

馬冬燕

(山西小浪底引黃工程有限公司，山西 垣曲 043700)

在水利工程建設過程中，由于地形的要求，需要進行隧洞施工，隧道施工難度比較大， 施工周期比較長，對施工質量要求也比較高。文章對水利工程隧洞施工坍塌的原因進行分析，并總結出一些處理和應對措施。只有找到了導致隧洞坍塌的具體原因，我們才能完善隧洞施工技術，保證隧洞施工質量，減少水利工程隧洞施工的坍塌事故，保障人們的生命財產安全。

水利工程；隧道施工；坍塌；原因；處理技術

0 引 言

近幾年由于我國社會經濟的發展，人們的生活水平也越來越高，工業生產也需要大量的水資源，雖然我國國土面積廣闊，但我國的水資源分布嚴重不均，根據國家資源局的相關數據顯示，我國淡水資源僅有28000 億 m3，占全球水資源的6%，我國人口眾多，人均水資源只有2 300 m3，難以滿足人們生活以及生產性用水，為了解決水資源分布不均，滿足人們的生產生活用水問題，開展水利工程建設，南水北調、三峽水利樞紐工程、葛洲壩水利樞紐工程是我國比較著名的大型水利工程。在開展水利工程建設過程中，隧洞是非常重要的建設環節，也為我國水利工程建設帶來了巨大的挑戰。尤其是隧洞施工經常出現坍塌，給人們造成巨大的生命安全威脅和財產損失，為了確保隧洞施工的質量安全，我們應該根據施工的具體情況，分析出現坍塌的原因，在制定科學有效的預防處理措施。

1 水利工程概述

水利工程是用于控制和調配自然界的地表水和地下水，達到除害興利目的而修建的工程。也稱為水工程。水是人類生產和生活必不可少的寶貴資源，但其自然存在的狀態并不完全符合人類的需要。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪澇災害，并進行水量的調節和分配，以滿足人民生活和生產對水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進水口、渠道、渡漕、筏道、魚道等不同類型的水工建筑物，以實現其目標。

2 水利工程隧洞施工研究的意義

在我國大力開展水利工程隧洞建設過程中，以及在公路、鐵路、礦山、國防等項目的建設施工過程中，由于受至于地形的影響，或者為了節省項目建設資金，有可能需要開挖隧洞，滿足項目的正常建設，隨之帶來的是隧洞施工質量的穩定性以及安全性問題，尤其是近幾年以來，我國不斷發生的隧洞坍塌事故，給我國人民造成了巨大的生命威脅和財產損失，引起了人們的廣泛關注。因此本文主要是對水利工程隧洞施工坍塌的原因進行分析，只有找到了導致隧洞坍塌的具體原因，才能完善隧洞施工技術，保證隧洞施工質量，減少水利工程隧洞施工的坍塌事故，保障人們的生命財產安全。

3 我國水利工程隧洞建設施工技術的現狀

3.1 水利工程隧洞施工理念得到轉變

對于水利工程隧洞施工來說，我國傳統的設計觀念認為隧洞中的巖石層就可以作為天然的支柱保護層，不需要再進行后期的支撐施工，但隨著科技的不斷進步，使用傳統設計理念施工的水利隧洞工程出現的坍塌事故幾率比較多，這也引起了我國水利工程隧洞施工技術人員以及管理人員的重視，經過工程技術人員的研究，以及對巖石特性的不斷了解，發現不是所有的巖石都能作為天然承載，在施工時，需要對巖石層進行科學分析，充分考慮隧洞工程的整體結構以及受力狀況，然后相應地增加鋼架作為支撐性保護[1]。

3.2 我國水利工程隧洞施工的平均進度

隨著我國開展水利工程以來，我國在水利工程隧洞施工事業上已經取得了不錯的成績，通過相關部門的統計，我國在水利工程隧洞施工的進度上能達到每月開挖180～200m(隧洞斷面10～20 m2)，有些水利工程隧洞施工精度能夠達到月速度280m，比世界平均水平還要快，這說明我國隧洞施工技術已經位居世界前列。

3.3 先進技術在水利工程隧洞施工中的普及和應用

掘進機是當前隧洞施工中比較先機的技術，而我國已經在不同的隧洞施工中使用了掘進機進行挖掘，比如在引大入秦、引灤入津、天生橋二級工程中的應用，其次還有預應力混凝土襯砌技術、隧洞圍巖高壓固結灌漿技術、高速水流隧洞襯砌抗沖蝕技術、隧洞消能技術等先進技術的應用和普及，極大地提升了我國水利工程隧洞施工進度，保證了施工質量，對于水利工程施工難度的降低、節約施工成本、提高施工技術也具有非常重要的意義和作用[2]。

4 水利工程隧洞施工坍塌的原因分析

4.1 地質勘查資料與工程實際施工技術不符

我們都知道，在進行水利工程隧洞施工前，都需要對施工地點的地質進行勘察，分析地質的巖石層，然后采取符合該地質的施工技術，如果對地質勘查資料不清，沒有進行有效的施工論證，對出現問題的預防處理措施也會失效，這樣及易導致隧洞坍塌事故發生。比如金佛山水利工程孫隧洞坍塌事故，重慶市南川金佛山水利工程的主要任務是農業灌溉、城鎮居民及工礦企業供水，并兼有發電等綜合利用功能。工程建設內容包括樞紐工程、灌區工程、發電工程。樞紐工程由水庫大壩、溢洪道、灌溉取水建筑物組成，水庫正常蓄水位836.00m、相應庫容9 614.6 萬 m3，水庫總庫容1.03 億 m3。6月13日14時41分，南川金佛山水利工程大壩左岸隧洞山體突然崩塌，崩塌量約6 萬 m3。事故發生后經過有關專家分析，坍塌事故發生的主要原因是施工前對地質勘察資料與施工技術不符，沒有對地質信息進行詳細的匯總分析，對施工技術也沒有科學規劃，再加上頁巖本身薄度和強度都較低，節理有裂隙，容易形成大的塌方冒頂。節理夾層風蝕下逐漸被軟化形變，圍巖受力環境遭破壞而致坍塌。

4.2 隧洞開挖技術和方式不當

在水利工程隧洞施工過程中，隧洞的開挖方式主要有兩種，一種是全斷面開挖法，另一種是導洞開挖法。我們在進行隧洞開挖過程中，一定要根據施工的具體情況合理選擇開挖方式，對于開挖技術也要進行合理分析，在保證施工質量的前提下，合理有效的開展挖掘施工技術。

如果不能采取使用正確的開挖技術，就會容易引起巖石層斷裂、欠挖等問題，最終導致坍塌事故的發生。比如卡魯瑪水電站發生的隧洞坍塌事故，發生事故的主要原因是因為在施工前沒有合理設計開挖技術和方式，導致巖石層斷裂， 最終發生坍塌事故。

4.3 設計施工不合理造成塌發事故

設計施工不合理造成的塌發事故發生率比較大， 主要原因有很多因素，比如地址勘查資料不符合實際的地質情況，造成設計人員對施工方式的錯誤設計，另外在施工中施工材料的選擇和供應問題也是主要原因，如果選擇的施工材料質量不達標也會造成坍塌事故的發生，比如馬埡口水利工程隧洞坍塌事故，主要是因為隧道地質勘察不夠詳盡，使得地質資料提供的塌方段的地質條件與實際相差較大，圍巖級別劃分不準確，致使設計者對馬埡口隧道塌方段的區域地質情況了解不夠清晰，對可能遭遇的塌方災害缺乏思想準備和相應的技術措施，設計的安全支護參數過小。

本次馬埡口隧道 YK34+610-YK34+670塌方段原設計為 IV 級圍巖，施工時發現初期支護變形較大，從而進行了設計變更，按 V 級圍巖 S5b 型襯砌斷面進行施工并對支護進行加強。事后通過現場調查塌方區附近的圍巖強度和巖體富水情況以及節理裂隙發育程度，判定本段圍巖為 V 級甚至更差。顯然原設計的支護強度根本不能滿足圍巖的實際變形需要，存在著較大的安全隱患。

5 水利工程隧洞施工坍塌的處理措施

5.1 認證做好地質勘查工作

地質勘察工作是水利工程隧洞施工的前期準備，對隧洞施工安全質量起著重要的影響作用，因此一定要做好地址勘查工作，在勘察過程中要深入的全方位進行調查，對地質情況以及水文做到全面了解，要認證分析隧洞穿越山谷、山體以及溝谷的情況，對可能發生坍塌事故的地段要盡最大能力去了解和掌握巖石層結構，同時也要盡量避開斷層、軟弱破碎帶、地下水、溶洞等不良地質段。

5.2 做好工程設計工作，控制施工成本

在項目進行建設過程中，工程的施工設計與成本控制對隧洞建設質量起著至關重要的作用，對于前期的設計，一定要仔細分析施工地質情況，同時制定出現問題的應對措施，對于已經出現坍塌事故的地點，要及時對未坍塌的地方進行加固，防止側壁不穩導致整體坍塌，避免出現坍塌事故蔓延。

5.3 合理選擇開挖方式和技術

目前，我國主要有兩種隧洞開挖技術，全斷面開挖發適用于圍巖情況較為良好的隧洞中，如果圍巖的質地較硬，可采取鉆爆的方式形成隧洞，然后再進行必要的支護施工。以及導洞開挖法，這種開挖技術與全斷面開挖的不同之處主要為，首先需要在隧洞的斷面上實施開挖，然后根據具體的設計方案確定導洞的具體尺寸與形狀。我們一定要根據施工實際情況，合理選擇開挖方式和方法。

6 結 語

水利工程是我國為了滿足人們生產生活性用水開展的項目，是集經濟效益、生態效益、社會效益為一體的綜合性工程，在水利工程隧洞施工過程中，引起坍塌事故的原因有很多，因此，為了保障施工質量，避免發生坍塌事故，我們應該充分考慮所有影響因素，制定科學有效的預防和處理措施，合理選擇施工技術，通過大家的共同努力來提高水利工程隧洞的施工質量。

[1]達瓦.淺談水利水電工程引水隧洞超前預報及塌方處理[J].西部探礦工程，2007(11)：36-38.

[2]楊權.水庫輸水隧洞施工突發涌水的預防及搶險案例分析[J].黑龍江水利，2016(03)：101-105.

2016-08-26

馬冬燕(1978- )，男，山西絳縣人，工程師。

1007-7596(2016)09-0123-02

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