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摘要：近年來，我國水利水電工程建設數量不斷增加，水利水電工程隧洞塌方問題也引起了人們的重視。本文分析了隧洞塌方原因，并提出了預防措施及處理措施。
1引言
相較于大型水利水電工程，中小型水利水電工程隧洞斷面較小，且選用全斷面掘進施工法。此種施工方法適用于巖質較為堅硬、完整的圍巖，若隧洞斷面較小，且圍巖巖質不夠堅硬，也可采用全斷面掘進施工法。相較于巖質堅硬的圍巖，巖質較為松軟的圍巖穩定性較差，影響了隧洞的成型，因此在施工中需在開挖過程中進行襯砌，以保證隧洞質量。目前中小型水利水電工程仍存在隧洞塌方問題，我們需深入研究隧洞塌方原因并進行預防，以保證隧洞施工質量。
2隧洞塌方原因分析
2.1地質勘察資料和施工技術不符
在建設任何工程之前，均需進行地質勘察工作，以保證施工進度及施工質量，水利水電工程隧洞施工也是如此。施工前，需詳細勘察施工現場的地質情況，分析地質巖石層，選擇合適的施工技術。假若地質勘察資料存在不足，未在施工前進行詳細研究，即便制定了預防處理方案也可能出現隧洞塌方事故，例如：福建省某某區域引水工程，主要承擔供水功能，輸水線路總長度約49.6公里，其中隧洞約25.4公里，分別在爐內埔段與石門段兩處發生隧洞較大坍塌事件。事故后研究發現，導致隧洞山體坍塌的主要原因就是施工前未詳細勘察施工現場地質情況，致使地質勘察資源與施工技術不符，同時頁巖強度較低，節理存在裂縫，因此極易引發塌方事故。節理夾層受到自然環境的影響出現變形問題，進而引發了塌方事故。
2.2設計存在問題
在設計過程中，一部分企業為節約成本，縮短了洞線長度。通常情況下，這些企業會選擇把洞軸線安排在埡口最底部，沿著溝進出隧洞，增加了洞口位置的開外深度及洞臉仰坡高度。同時，并未充分考慮地質與施工中存在的不良因素，致使隧道洞口或洞身極易出現塌方事故。
2.3地質因素
通常情況下，受到資金的影響，中小型水利水電工程建設前未對施工現場進行詳細勘察，致使隧洞地質勘察資料存在不足，影響了設計人員的設計質量。此外，由于隧洞軸線設置在飽和粘土、流沙、堆積層、斷裂、褶皺帶、裂隙發育帶、溶洞等不良區域，增加了隧洞出現塌方事故的機率。若隧洞需穿越不穩定地層，也可能出現塌方事故。若地下水涌出地表，將影響隧洞圍巖的穩定性。因而在挖掘時，可能出現塌方事故，若施工隊伍未采取有效措施進行預防，極易出現大塌方事故。
2.4施工方法不當
施工方法不當是導致隧洞出現塌方事故的一個重要原因。主要表現在以下幾方面：首先，在施工過程中，若施工人員未及時進行襯砌，將穩定性較差的圍巖暴露在空氣當中，將引發隧洞塌方事故；其次，爆破施工過程中，假若使用的強爆破或裝藥過多，可能由于爆炸的強烈震動引發塌方事故；再次，支撐結構不合理，支撐構件強度不夠，或者支撐位置與高度不合適，因此在開挖或襯砌時需拆除支撐結構，此施工環節也可能引發塌方事故；最后，停工時間不合理、排水設施不健全，致使圍巖浸泡在水中，降低了圍巖的穩定性及強度，一旦出現振動，將出現塌方事故。
3預防隧洞塌方的措施
為避免中小型水利水電工程出現隧洞塌方問題，需由以下幾方面進行預防。
3.1勘察設計階段的預防措施
由上文分析可知，若施工前未對施工現場進行全面地質勘察工作，導致地質勘察資料與實際施工技術不符，極易引發隧洞塌方事故。
3.1.1地質勘察工作
在施工前，需進行全面的地質勘察工作，了解施工現場的地質及水文地質情況，依據勘察資料科學進行隧洞設計。地質勘察結果是保證洞線設置合理的基礎；此外，還可保證通過不良地質洞段準備工作的全面性、合理性。
3.1.2設計的合理性可避免出現塌方問題
設計人員需依據隧洞施工現場的地質情況、構造特點、地形地貌等地質勘查資料，分析施工現場的斷層、破碎、富水帶等的分布情況，保證隧洞斷面型式與支護參數設計的合理性。
3.2施工中預防隧洞塌方的措施
3.2.1塌方預報
由于隧洞地質情況較為復雜，同一洞段中不同區域的地質情況也不相同，若不能避免隧洞出現塌方問題，將影響隧洞施工的安全性及施工進度。因此，為避免隧洞出現塌方問題，需實時檢測圍巖變形、位移情況，地質結構與地下水位情況等，從而提前預報隧洞塌方問題。
3.2.2觀察是否存在塌方的先兆
為避免隧洞塌方，除了加強對施工現場的地質勘測，還需詳細分析是否存在塌方先兆現象并采取相應預防措施。隧洞塌方先兆現象為：首先，在隧洞頂部圍巖裂縫周圍出現巖粉，隧洞中塵土飛揚，隧洞中掉落小石塊；圍巖裂縫不斷擴大等，這些都表示隧洞即將出現塌方事故；其次，支護拱架損壞或變形問題嚴重，這都表示圍巖壓力在不斷增加，可能出現塌方事故。若發現支撐結構出現嚴重變形或損壞，需及時進行加固，以免隧洞出現塌方事故。
3.3不良洞段預防塌方方法
3.3.1不良地質洞段預防塌方的施工措施
若巖石較為破碎、風化較為嚴重，或巖石結構不合理，均可能出現隧洞塌方事故。因此，可采用以下施工方法預防隧洞塌方：首先，超前導洞法。此種方法不僅可了解前方的地質情況，明確開挖及支護方法，還可增設開挖臨空面，可降低爆破施工對圍巖的影響；其次，先拱后墻法。簡單來說，此施工方法就是先開挖隧洞上拱部位，并且對其進行支護，之后才可開挖下部邊墻或仰拱，以免由于開挖面過大引發塌方。
3.3.2強支護是預防隧洞塌方的重要措施
在爆破施工后，需詳細分析圍巖的實際情況，及時對其進行支護，以免圍巖由于松動、變形引發塌方事故。針對地質不良階段則需采用錨噴、網噴等支護方式。首先，錨噴支護。若巖層結構不合理或產狀不利導致圍巖不穩定，可采用錨噴支護方式；其次，網噴支護。針對巖石破碎、裂隙密集發育隧洞，則需使用網噴支護方法；最后，混凝土與鋼支撐或格柵鋼架組合支護。若圍巖破碎或圍巖不穩定，則可使用此種支護方法。使用此支護方法，需在開挖前，打超前錨桿、超前小導管。
4水利水電工程隧洞塌方處理措施
雖然施工企業在施工前進行了準備工作，但是中小型水利水電工程依然存在隧洞塌方問題。因而，為保證隧洞可正常使用，需對塌方隧洞進行處理。
4.1依據隧洞塌方情況采取處理方法
依據塌方規模及塌碴情況，我們可將隧洞塌方分為大塌方與小塌方兩種。因而，在處理隧洞塌方問題時，我們需依據實際情況采取合適的清理方法。若隧洞出現小塌方問題，我們可采取完全清理方法進行處理。首先，需要在隧洞中建設支撐點固定隧洞頂部，以免隧洞出現大規模塌方威脅施工人員的生命安全。隧洞塌方之后將影響整個隧洞的穩定性，因此需及時建設支撐點對其進行加固。若隧洞出現大塌方問題，短時間內不能完成清理工作，因此可采用超前支撐的方法，避免隧洞再次出現塌方問題。我們可使用鋼拱制作成防護頂棚，以保證施工人員的安全。
4.2對未塌方區域進行加固
在隧洞出現塌方問題時，將影響整個隧洞的穩定性及安全性，尤其是與塌方區域臨近的區域。因而，施工人員需及時對為塌方區域進行加固，以免這些區域出現塌方問題。在加固過程中，我們可使用工字鋼及大直徑鋼筋構成鋼拱架，將其支撐在隧洞穩定性較差的區域。此外，若發現隧洞圍巖不穩定，也需進行襯砌加固，以免出現二次塌方。
4.3施工排水措施
若隧洞開鑿深度過深可能深入地下水層，若地下水涌出將影響隧洞的穩定性，進而引發隧洞塌方問題。因而，為保證隧洞的安全性及穩定性，需及時排出涌出的地下水。在施工過程中，需科學制定排水計劃，在施工的同時進行排水以確保施工區域無積水，從而保證隧洞施工的安全性。隧洞中需采用分段截流、分級抽排的方法排放地下水，保證地下水可及時排放到各個直流點，以免引發隧洞塌方事故。
4.4鋼筋混凝土襯砌措施
若圍巖不穩定或隧洞不夠穩固，中小型水利水電工程極易出現隧洞塌方問題。因而，為減少出現隧洞塌方問題的機率，需保證圍巖的穩定性。隧洞地質環境也是致使圍巖不穩定的重要因素，因此，施工時需使用鋼筋混凝土進行襯砌，以保證圍巖的穩定性。通常情況下，隧洞施工中使用的是邊挖邊襯砌的施工方式。如此可保證隧洞圍巖的穩定性，以免隧洞出現塌方事故。
4.5建設臨時支護架
若施工人員在隧洞出現塌方事故后，搭設鋼拱架支撐架進行防護，而這需要的時間較長。使用鋼拱架進行支護需要千斤頂與其他一些設備的配合，將降低施工效率，致使施工人員不能及時處理塌方事故。因而，施工人員可采用建設臨時支架防護的方式，及時清理塌方現場。此外，臨時支護架還具有邊挖邊撐的功能，因此為保證施工的安全性，施工人員可搭設臨時防護架。
5結語
綜上所述，通常隧洞塌方問題出現在地質條件較差的區域，因而為保證隧洞施工質量，我們需保證地質勘查的全面性，加強施工臨時支護與襯砌施工，降低各種因素對隧洞的不良影響。
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[2]林太強,陸才昆.高密度電法在清平水庫引水隧洞塌方中的探測[J].廣西水利水電,2016(2):37~39.
作者:林彬 單位:三明市水利水電工程有限公司