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摘要：随着社会经济的进一步发展以及人们生活水平的提高，国家对于水利工程建设项目给予了更多的关注，各地纷纷开始兴建水利工程项目。在水利工程项目中，隧洞施工是十分关键和核心的施工项目，隧洞坍塌现象时有发生，严重危及到施工人员的生命安全，也不利于水利工程施工质量的确保。因此文章在分析水利工程隧洞施工坍塌原因的基础上，提出了相应的处理办法。
关键词：水利工程隧洞；施工坍塌；处理方法
在水利工程施工中隧洞施工是一项比较重要的施工项目，如果在施工的过程中存在质量不过关的情况，可能会导致塌陷事故的发生，这样不仅会影响工程进度，而且会增加资金投入，对国家经营产生较大的影响，同时也给施工群众带来很大的心理影响。所以在隧道施工中必须要重视隧洞质量的建设，制定隧洞塔防处理和预防方案，以便出现紧急情况后能够快速解决问题，提高隧道施工质量和安全性的提高。
一、水利工程隧洞施工坍塌原因
（一）地质环境差
大多数水利工程隧洞坍塌是由软弱围岩、膨胀性土等不良地质条件引起的。泥岩和炭质板岩都属于软弱围岩范畴，其变形会导致塌方。造成塌方的原因有很多，任何一种不良地质都有可能使水利工程隧洞出现坍塌。膨胀性土也会对水利工程产生影响，造成塌方事故。施工过程中土体与空气接触，受水量的影响时而膨胀，时而收缩，易导致开挖时坍塌或后期出现结构体挤裂。此外，岩溶发育类等不良地质也是诱因。
（二）地形、地貌和浅埋原因
一些偏压隧洞施工过程复杂，隧洞开挖之后，使原有平衡遭到破坏，隧洞单侧应力过于集中，导致结构失稳，出现塌方事故。水利隧洞施工过程中有时候会遇到浅埋地形，隧洞开挖之后，对自成拱效应产生干扰，也会对原有结构产生破坏，使其失稳，造成坍塌事故。
（三）设计、施工不合理
开展前期设计工作时，设计人员没有深入了解地层情况，导致在开挖方式的选择、支护参数的确定等方面存在问题；或者没有对隧洞开挖过程及其外部地质环境进行准确预估。这些设计方面的失误都会造成水利工程隧洞施工坍塌。同时，具体工程实践中未按规范对施工支护进行设置，施工过程缺乏连贯性，施工技术人员水平有限等都会导致坍塌。
二、水利工程隧洞施工坍塌问题处理措施
（一）做好前期地址勘查设计
工程勘测设计过程中必须要全面调查、深入了解，仔细勘探隧洞所在位置的地质情况，同时要对这个区域的水文条件有全面的了解，对隧洞穿越沟谷段要认真的分析，预防隧洞塌陷的发生。在隧洞处理过程中如果选择隧线无法避开时要先制定相应的技术方案和措施，在施工组织设计中强化措施，选择合理的施工放哪和方法，为隧洞施工提供科学的指导。
（二）着重加固未发生塌方的地段
隧洞一旦发生一次塌方可能就会影响这个隧道的安全，比较容易使隧道发生二次塌方。而且在这次塌方中与第一次塌方距离越近的地方越容易发生事故，所以隧洞一旦发生一次塌方，这时就应该加强防护，对整个隧洞要实施全面的加固处理；对隧道薄弱的地段实施加固处理；同时也要对隧洞内不稳定的围岩做好预防保护措施；如果隧洞地段比较容易出现松动现象可以加固岩层，同时也可以利用衬砌提高岩层强度，从而提高隧洞的稳定性。
（三）衬砌和回填
完成支护工作之后开展模筑衬砌工作，立刻成环并对注浆孔进行预留。隧洞周遭环境存在诸多不确定性，要及时通过监控量测和超前地质预报，预测施工中可能存在的断层、涌沙等情况，标清桩号、规模、位置等元素，引导施工人员合理选择开挖和支护方式。观测围岩，看其是否存在变形情况。
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（四）依据塌方程度选择解决方案
在实际施工中必须要根据隧洞塌陷的具体情况选择一个科学的解决方案实施，而对于一些小范围内采用合适的解决方案实施解决，对于隧洞施工中一些小范围内的塌方现象，由于影响范围比较小，所以可以采取完全清理的方案实施处理。在处理的过程中首先重新建立支撑点，加固隧洞塌方顶端的牢固性，预防塌陷面积增大，导致隧洞内人员伤害。由于隧洞已经发生了一次塌陷，如果不采取一定的措施可能会出现第二次大面积的塌陷，所以对于一些存在大面积塌方的对东，必须要采取超前支撑的方案实施加固处理，使隧洞受力均匀，从而提高隧洞的稳定性。
三、水利工程隧洞施工坍塌预防措施
一些隧洞岩性发育不良，施工中要提前控制，特别是在爆破时，可选择放小炮或者不放炮。倘若施工环境许可，也可增加开挖人员数量，但要使断面规整，以确保后期支护顺利，将塌方事故发生率降到最低。水利工程隧洞施工切忌盲目，既要了解施工范围内的地质、水文情况，也要掌握其动态变化规律。倘若地质构造复杂，可先采取一定方法预测岩体稳定情况，为后续水利工程隧洞施工奠定良好基础，将事故率降到最低。注重围岩支护，其对隧洞塌方的预防非常有效。施工单位要结合具体工程背景，选择恰当的支护方式，在不同的施工阶段或施工环境下，分别采用初期支护、永久性支护、锚喷支护等方式。同时，依据隧洞开挖情况和施工进度，分区域分阶段施工。
四、水利工程隧洞施工坍塌处理技术
以某水利工程隧洞施工实际为例，该隧洞工程在施工中出现了坍塌现象，具体塌方情况为：隧洞进口洞段向下游开挖掘进，围岩情况比较差，施工单位处理掌子面左侧突出围岩的过程中，该桩拱顶右上方出现塌陷，并形成高约4-5m、宽2-3m、深：3-4m的空腔，塌陷物损毁了该位置拱架拱顶部位已经设置的超前支护导管。经过调查、分析后认为塌方主要是由于地址因素导致的，该洞段地址情况不好，岩体稳定性差，再加上地表降水渗入岩体，降低围岩强度，进而导致隧洞塌陷。
（一）喷射混凝土封闭掌子面
塌方出现后，在没有探查好前方地质情况下，为了预防出现涌水突泥紧急情况，首先必须要保留并加固塌陷体，并依靠塌陷体支撑掌子面，防止塌方进一步扩大，并立刻对掌子面实施封闭处理。同时采用喷射C20混凝土封闭塌陷体表面，厚度为20cm左右。
（二）动身开挖或支护处理
洞身一般采用微台阶法实时挖掘，台阶长度一般控制在3-4m出，开挖过程中尽量采用机械配合人工的方式，不能直接采用爆破的方式，如果大的石头发生破裂，必须要尽量采用少的炸药，保证不能对塌方体产生影响，同时在开挖的过程中要多保留核心土壤，预防隧洞出现二次塌方。隧洞开挖后必须要立即做好施工初期支护结构，并采用喷射的方法立即封闭掌子面。
（三）边墙和基底加固技术
隧洞顶部实施加固处理的过程中，可以预先注入加固处理方式，保证隧道拱部位置安全施工，边墙和基体围岩力学方面不能很好的改善，并且受到过渡的干扰，就会容易发生塌陷事故。另外隧洞在开挖的过程中即便安全的通过了塌方段也会因为岩层性质的不同而使后方隧道衬砌结构沉降不均，从而导致衬砌开裂，影响隧洞安全，所以必须要做好边墙和基底的加固处理。基底加固一般采用υ75钢管桩实施注浆处理，加固范围为开挖轮廓线一下5m，钢管桩间距为1.0m，梅花形布置处理。钢管桩采用υ75mm的无缝钢管加固处理，每根钢管长5.5m。同时为增强结构强度，钢管桩尾端采用I16工字钢实施连接诶，提高整体受力性能。浆液比例为1：1，注浆压力为2.0Mpa。
综上所述，隧洞坍塌属于常见性工程问题，施工单位要结合具体工程背景及以往施工经验，提高对该问题的重视度。施工初期，结合地质勘查情况及施工要求，制定与之相匹配的施工方案，对施工过程进行动态检测，依据实际工程情况，及时调整施工方案，选择合理的施工技巧和方法，最大程度的解决水利工程隧洞坍塌问题。
参考文献：
[1]汪精云.饱水黄土隧洞开挖支护施工中变形坍塌处理措施[J].甘肃水利水电技术，2017，53（03）
[2]马冬燕.水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理[J].黑龙江水利科技，2016，44（09）
论文作者:单磊
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/17
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