簡析水利隧洞工程的開挖施工與塌方處理

余全英

【摘要】隧洞工程開挖是水利工程建設(shè)中的重要內(nèi)容，并且隧洞工程在施工過程中受到環(huán)境、地質(zhì)、圍巖等多種因素的影響，因此在施工前需要結(jié)合施工實(shí)際，選擇合適的施工技術(shù)，從而提高水利隧洞工程的質(zhì)量。結(jié)合小斷面隧洞的特征，本文闡述了水利隧洞工程的主要開挖施工技術(shù)，對(duì)水利隧洞工程的開挖施工要點(diǎn)及其塌方處理進(jìn)行了簡要分析。

【關(guān)鍵詞】水利隧洞工程；開挖施工技術(shù)；施工要點(diǎn)；塌方處理

一、水利隧洞工程開挖施工技術(shù)的分析

當(dāng)前水利隧洞工程開挖施工技術(shù)主要有：全斷面開挖、臺(tái)階法、正臺(tái)階環(huán)形開挖法、中隔壁法、交叉中壁法等，以下就常用的兩種進(jìn)行分析。（1）臺(tái)階開挖施工技術(shù)。臺(tái)階開挖施工技術(shù)適用于穩(wěn)定巖體、土層及不穩(wěn)定巖體，有正臺(tái)階法和反臺(tái)階法之分。按臺(tái)階長短有長臺(tái)階、短臺(tái)階和超短臺(tái)階三種，近年由于大斷面隧道的設(shè)計(jì)，又有三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，甚至多臺(tái)階法。至于施工中究竟應(yīng)采用何種臺(tái)階法，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)洞室大小，圍巖情況進(jìn)行方法的選擇。正臺(tái)階環(huán)形開挖法、中隔壁法（CD法）、交叉中壁法（CRD法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等開挖方式適用圍巖地質(zhì)條件差和軟弱圍巖開挖中應(yīng)用，選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)施工安全、洞室大小等因素考慮選擇。（2）全斷面開挖施工技術(shù)。全斷面開挖技術(shù)主要應(yīng)用于一些地質(zhì)條件好、巖體較堅(jiān)固的隧洞中，通過一次性鉆爆使其成為隧洞，隨后在對(duì)洞室進(jìn)行支護(hù)施工。其優(yōu)勢(shì)在于保障施工安全與質(zhì)量的情況下，工序少，施工速度較快。嚴(yán)格按照施工組織的要求來開展工作，施工期間也不會(huì)受到太大的干擾，有條件時(shí)可以充分利用機(jī)械，減少人力資源投入，并一次開挖成型，對(duì)圍巖的擾動(dòng)小，有利于圍巖的穩(wěn)定。施工過程中，針對(duì)隧洞開挖效果（殘孔率）有特殊要求、地質(zhì)狀況不明、解決排水、通風(fēng)等情況時(shí)，可先行開挖導(dǎo)洞，根據(jù)施工方案的要求來將導(dǎo)洞設(shè)計(jì)成所需要的尺寸和形狀，而后擴(kuò)挖完成隧洞開挖。

二、水利隧洞工程的開挖施工要點(diǎn)分析

1、水利隧洞工程的開挖施工準(zhǔn)備。水利隧洞工程土方開挖施工準(zhǔn)備需要對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底；并且結(jié)合水利隧洞工程施工圖要求，采取測(cè)量放樣工作，測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放樣，測(cè)量放出開挖軸線、邊線和開挖深度、坡度等控制線和控制樁，而后針對(duì)工程的施工現(xiàn)場(chǎng)水源、流量、地形、地貌和地質(zhì)條件，結(jié)合永久排水設(shè)施布置排水系統(tǒng)。在開挖區(qū)域外側(cè)設(shè)置截水溝、開挖層面上設(shè)置臨時(shí)排水溝和集水坑，開挖面保持一定的坡度，把雨水、施工生產(chǎn)廢水、圍巖滲水及工作面內(nèi)積水引排或抽排到工作面外。同時(shí)在開挖施工時(shí)，關(guān)注及監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定情況，當(dāng)邊坡發(fā)現(xiàn)裂縫、掉塊、滑動(dòng)等跡象時(shí)立即停止開挖，第一時(shí)間進(jìn)行圍巖的加固。此外為了保證施工的連續(xù)進(jìn)行，所有機(jī)械設(shè)備必須確保良好的運(yùn)行狀態(tài)，每次開工前對(duì)所有的進(jìn)場(chǎng)設(shè)備均進(jìn)行施工前的保養(yǎng)，維護(hù)，以確保機(jī)械設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)。

2、隧洞工程開挖鉆孔施工的要點(diǎn)分析。水利隧洞工程鉆孔施工過程中，施工技術(shù)人員需要嚴(yán)格按照測(cè)量定出的腰線、中線、測(cè)量布孔以及開挖輪廓線進(jìn)行鉆孔作業(yè)。濕式風(fēng)鉆鉆孔時(shí)，首先進(jìn)行卡套、機(jī)身、螺栓、彈簧和支架的檢查，以確保其正常完好運(yùn)行。若出現(xiàn)鉆桿不直、帶傷，供水異常，鉆孔堵塞等現(xiàn)象，需對(duì)其進(jìn)行及時(shí)修理或更換。為了避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，須將周邊孔的外偏角嚴(yán)格控制在設(shè)備所能達(dá)到的最小角度內(nèi)。掏槽孔以及光爆孔的偏差應(yīng)在 5cm 以內(nèi)。

3、隧洞工程開挖爆破施工的要點(diǎn)分析。（1）科學(xué)設(shè)計(jì)爆破方案。爆破方案必須確保開挖斷面以及洞壁保持平整性。（2）爆破試驗(yàn)分析。在進(jìn)行施工過程中，根據(jù)巖石出覆狀況，制定初步爆破設(shè)計(jì)方案并上報(bào)，待監(jiān)理工程師審批后，方可實(shí)施爆破試驗(yàn)。觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)爆破效果從而選擇合理的爆破參數(shù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巖石性質(zhì)與級(jí)別的變化程度對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整。（3）爆破關(guān)鍵點(diǎn)。針對(duì)不同的圍巖以及開挖斷面，選擇適宜的爆破設(shè)計(jì)，鉆孔直徑在 38～42mm之間，依據(jù)鉆孔設(shè)備以及圍巖類別來確定炮孔深度。為保障周邊光面爆破效果，同時(shí)減少爆破震動(dòng)而引發(fā)的對(duì)圍巖的振動(dòng)，周邊孔最好使用不耦合裝藥，以線性布置方式在周邊孔布置炸藥。按操作規(guī)程進(jìn)行鉆孔作業(yè)，嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)要求確定炮孔的深度、角度以及間距，確保除掏槽孔外的所有炮孔孔底都位于同一垂直面上。（4）危石清除要點(diǎn)的分析。水利隧洞工程在爆破工作完成后，需要及時(shí)清除爆破產(chǎn)生的危石，同時(shí)對(duì)已開挖洞段的圍巖穩(wěn)定情況進(jìn)行多次檢測(cè)，對(duì)可能塌落的松動(dòng)巖塊進(jìn)行清除。施工時(shí)，邊頂拱以及掌子面上殘留的危石及碎塊需使用反鏟清除，確保施工人員以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全，安全處理巖面破碎洞段后，可在隧洞上先噴一層厚度為5cm的混凝土，完成出渣工作后，再次進(jìn)行安全檢查及相應(yīng)處理。

三、水利隧洞工程開挖施工的塌方處理

水利隧洞工程中的開挖施工塌方處理一般按“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原則進(jìn)行。“小塌清、先支后清”是指當(dāng)塌方量不大時(shí)，可采用將塌方全部清除的處理方法。清除塌方前，需將塌方頂部支撐牢固，避免繼續(xù)塌落，防止洞頂?shù)魤K砸傷施工人員。因?yàn)楫?dāng)隧洞發(fā)生第一次塌方后，自然拱范圍內(nèi)的土石還有繼續(xù)坍塌的可能，塌方坑道的兩側(cè)邊坡常不穩(wěn)定，先清除塌碴可能會(huì)使側(cè)壁失去平衡而松動(dòng)塌落，塌方坑道進(jìn)一步增寬，自然拱進(jìn)一步增高而再次塌方。如此反復(fù)，極有可能引發(fā)大塌方。若圍巖地質(zhì)條件較好，塌方只是局部的松軟夾層，且范圍不大，經(jīng)分析不會(huì)繼續(xù)塌方時(shí)，也可對(duì)塌方進(jìn)行清除處理，再進(jìn)行支撐或不支撐。所謂“大塌穿，先棚后穿”，就是指當(dāng)塌方量很大，一時(shí)難以清除，塌穴形狀和大小無法查明時(shí)，可將塌方體視為松散破碎的地層，采用超前支撐、開挖導(dǎo)坑的方法穿越塌方體。穿越前必須將塌方部為的兩端支頂牢固，防止塌方延伸。

結(jié)束語：

綜上所述，水利隧洞工程開挖施工需要結(jié)合隧洞的的圍巖種類、隧洞的斷面尺寸及大小、圍巖滲水情況，選擇合理的開挖方式。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，從施工造價(jià)、施工進(jìn)度以及施工安全等多方面進(jìn)行考慮，選擇合適的開挖施工技術(shù)。

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