张登文

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730070）

在水利工程中，水工隧道是其中非常重要的一部分，主要是为了与其他方面相配合所进行的施工，能够满足泄洪、灌溉等方面的需求。从水工隧道的具体施工来看，常常会发生塌方事故，尤其是在地质相对较差的位置处，不但给施工工作的展开产生影响以外，还会导致经济损失。在实际施工过程中需要施工单位能够采取有效方法避免发生塌方事故，若是发生了塌方事故，则需要对事故产生的原因进行分析，同时还要制定合理的方案进行处理，避免塌方事故所造成的损失。笔者就针对相关内容进行详细阐述。

1 小断面水工隧洞工程概述

水工隧洞主要指的是在山体中所凿开的过水洞，应用在供水、灌溉等方面，也是水利工程中非常重要的一部分。如果是应用在灌溉方面，而且还拥有自由水面，便被人们称之为无压隧洞；但如果水流在隧洞中充满，将会导致洞壁承受较强压力，此种类型的隧洞被称之为有压隧洞。当对水工隧洞进行施工时，不管是在设计隧洞线路还是实际施工过程中都应当满足水利工程建设任务的要求，同时根据此水利工工程的地质条件、水文条件等方面的情况，需要线路尽可能的短而直。

2 小断面水工隧洞工程塌方原因分析

小断面水工隧洞在施工过程中，会在一定程度上导致发生塌方，而塌方原因相对较多，主要因素包括了以下内容。

第一，地质因素。此项因素是导致水工隧道发生塌方的原因之一，对隧洞进行设计时，需要充分考虑到施工与地质所存在的不利因素，但如果考虑不健全，将会导致隧洞轴线的选择出现问题，例如轴线位于不良底层位置上，便会导致发生塌方。首先，塌方主要是出现强烈风化带、断层破碎带等地方，这些地方中的岩层较为软弱，而且围岩强度越小，发生塌方的规模也就变得更大。其次，围岩因为受构造切割，节理裂缝处常常存在着很多软弱夹层，拥有很多滑感矿物，从而形成为了十分不稳定的围岩。根据相关统计显示，有超过一半的塌方都是因为结构面强度过低或是不利组合而造成的，从块状与层状结构的实际情况来看，因为结构面不利组合而引起的塌方是最多的。最后，当处于断层裂隙发育等状态，此时地下水会因为洞室被挖开而出现排泄的情况，从而对外岩造成外压，将松软物质带走，并且泥化、软化等方面因素的影响，还会降低结构面所存在的阻力。所以，当地下水变得越活跃，那么对围岩所造成的不良影响也就越大，降低其稳定性，导致了塌方情况的发生。

第二，人为因素。施工单位在实际施工中，想要降低施工成本，并没有对施工现场附近的地质环境展开认真勘探，直接影响了方案的设计，导致所设计出来的方案存在很多问题，例如过度想要降低施工洞线，常常会在垭口最低点设置洞轴线，出现了“晚进洞、早出洞”的情况，这在一定程度上大大增加了洞口的挖掘深度，而且杨坡高度也变得更高，如此则无法规避各种不良地质区域。另外，相关工作人员对于处在不良位置处的隧洞展开衬砌时，由于其衬砌厚度没有达到要求，难以达到承载力要求，造成即便完成施工以后结构也不能够承受山岩压力，使得衬砌结构出现了被破坏的问题，从而导致塌方的出现，对整个隧洞的施工都会造成不良影响。比如青海省湟水北干渠扶贫灌溉二期工程三分干第2标段项目，8#隧洞工程全长2 978.07 m，桩号19+502.00~22+480.07，断面城门洞型，净宽为2.1 m，净高为2.3 m，在21+804.07~21+821.07段，出现塌方长17 m，8＃隧洞21+804.07~21+821.07段经地质工程师判定为石英岩，处于断层挤压破碎带内，结构裂隙发育，岩石破碎，夹杂断层泥，稳定性极差，在此种地质条件下想要有效完成施工共走，那么在施工现场由于出现了不良底层，容易引发塌方事故。

第三，施工工艺问题。由于所采用的施工工艺没有达到要求，那么将会导致塌方事故的发生，具体表现为：首先，若是施工地带中的围岩缺乏稳定性，挖掘以后没有根据具体情况展开支护衬砌施工，致使围岩暴露，而山岩本身的压力将会不断增长，最终造成塌方事故的发生。其次，开挖爆破过程中，炸药量过多而引发塌方事故。此种情况的发生主要集中在施工前期，通过对爆破方法进行改进，通常可以有效避免发生塌方事故。再次，支撑结构存在问题，例如构件强度相对较低，或是在支撑位置上存在问题，应当在衬砌、开挖时需要将其拆除，导致塌方。最后，当停止施工以后，由于出现了各种问题，导致施工排水工作没有得以有效展开，围岩一直处于浸泡状态，使得山岩压力不断上涨，但其自身强度则慢慢下降，若是被扰动，将会造成塌方情况的发生。

当发生塌方事故以后，施工单位应当先根据现场施工的具体情况对发生塌方事故的原因展开详细分析，确定塌方的原因，为处理方法的选择提供依据，以便能够采用具有针对性的解决方法。另外，还可以促使为日后预防塌方事故的发生打下良好基础，降低塌方事故发生的概率。

3 小断面水工隧洞工程塌方的预防方法

当对小断面水工隧洞工程进行施工时，为了避免隧洞发生塌方，应当采取有效的预防措施。

首先，做好勘测设计工作。当对水工隧洞进行勘测设计时，需要对隧洞附近的地质条件、水文条件等进行认真勘探，以便能够掌握相关的资料，为隧洞轴线的设置提供依据，还需要对山体、垭口等方面进行分析，尽量掌握全部有可能出现塌方的不良地质现象。当对洞线进行选择时，切勿选择存在断层、溶洞等不良地层，如果一定要通过不良底层，需要先充分考虑所使用的技术措施，以便能够选择一个正确的施工方法，还应当加强施工设计，为后续相关工作的展开提供指导。

其次，在水工隧洞施工时，应当尽量选择一个最为适合的施工工艺，还要准备相应的材料与工具。避免发生塌方的施工措施包括：①做好施工排水工作；②对开挖进度有一个全面掌握；③在开挖技术的选择上，避免选择强爆破技术。

最后，施工时还需要做好相应的检查工作，及时发现出现塌方事故的预兆，并采取有效解决措施，从而避免发生塌方事故。

在对小断面水工隧洞工程进行施工时，需要相关施工人员能够在各个方面做好相应的预防工作。针对于塌方事故的发生情况，需要先对没有发生塌方的地方进行加固，避免塌方出现蔓延的情况，保障抢险工作的安全性。与此同时，还需要组织相关工作人员到发生塌方事故的现场中展开调查，将塌方的原因、性质以及范围等方面问题查明，对发生塌方的原因进行分析，从而制定出更加合理的处理方案。根据塌方规模情况，可以将其划分为：①大塌方。大塌方事故发生的范围相对较大，而其本身厚度更高，会将挖完的坑道彻底堵死，如果塌方无法继续扩展，相关工作人员难以深入塌穴之中。②小塌方。小塌方事故发生的范围相对较小，不能将坑道堵死，并且再次发生塌方事故的概率非常低。不管是任何一种塌方，施工单位都应当重视，同时还要根据塌方的具体情况采取有效的处理措施。

4 小断面水工隧洞工程塌方的处理措施

即便在日常水工隧洞工程施工过程中，虽然采取了措施避免发生塌方事故，但依然不可避免会发生塌方问题，从而对安全施工造成非常大的影响。当塌方事故一旦发生，便需要认真对待，同时还要根据塌方的具体情况而采取有效的处理措施。当发生了塌方事故以后，则应当采取有效的处理方法，最大程度降低工程在施工上所产生的不良影响，否则将会导致事故不断扩大，甚至出现无法挽回的局面。

根据我国在隧洞塌方上进行处理的各种经验总结，主要分为以下两种处理方法：首先，对小塌方进行清理时，应当采取先支后清的方式，主要是应用在塌方量较小的事故中，应先将塌方全部清理出去。当对塌方进行处理前，需要先对顶部加固，以免再发生塌落，还能够避免洞顶出现掉块而威胁到施工人员的人身安全。当隧洞发生塌方之后，还容易继续出现塌方，并且坑道两边依然处于不稳定的状态，对塌碴进行处理时容易导致侧壁发生失衡问题而出现松动塌落，从而导致塌方坑道变得越来越宽，自然拱也会逐渐变高而继续发生塌方。

但是，如果围岩地质条件较好，那么塌方发生的范围也就会相对较小，通常出现局部塌方，而且塌方只发生在松软夹层之中，通过分析能够了解到已经不会再发生塌方，而在塌方上也可以展开相应的处理，做出是否进行支撑处理的决定。当处理大塌方时，应当采用先棚后穿的方式。如果塌方量过大，无法在短时间内将其清理干净，在勘察塌方形状和大小时，若是无法做出准确判断，此时则应当将塌方视为松散底层，通过使用超前支撑等方式从塌方体中穿越过去。在穿越之前，需要对塌方两端进行固定处理，使其能够变得更加牢固，避免塌方出现继续延伸的情况。穿越过程中，利用插板法是难以提供支撑的，如果将其从导坑插进塌方体，便会构建成棚顶，通过棚顶的保护不断挖掘。

当对塌方处理时，一般都会选择超前支护法，其形式主要体现在以下方面：

（1）使用超前锚杆，通常长度在3~5 m，主要是应用在锚固前方围岩。

（2）超前管棚也是应用对前方围岩进行锚固处理，适合使用在较为特殊的地段中，同时与钢架搭配进行使用。通常情况下，长管棚所选择的是10~45 m的粗钢管，而短管棚超前支护所选择的是10 m以下的小钢管。

（3）注浆对围岩进行加固处理。在注浆时可以选择小导管注浆方式，即从外轮廓线上以一定角度打入到管壁中所使用的小孔导管，同时利用压力通过小导管灌注浆液，当浆液硬化以后便能够使得岩体变得更加稳固。还可以采用深孔注浆的方式，主要是对地层进行加固处理，能够满足各种复杂地段的施工要求。从机理上来看，利用浆液压力，将附近的碎石围岩等压裂，将浆液填充到缝隙中，利用压力作用起到良好的加固作用。

对隧洞塌方问题进行处理时，根据实际情况可以将各种处理方法进行有效结合，以保障超前支撑结果本身的牢固性与安全性为前提，慢慢开挖进占，一边开挖一边支撑，可以将隧洞附近的塌碴逐渐清理干净。在具体施工过程中，应当对挖掘的深度和速度进行控制，同时还要根据设计要求完成钢筋混凝土的衬砌。通过不断的循序渐进，慢慢推进，通常可以成功实现对塌方体的穿越。

5 总结

总之，水工隧洞工程所处的地质条件通常很差，若是发生了塌方事故，需要对其进行及时处理，避免塌方事故的进一步扩展，也要尽量降低塌方事故所造成的经济损失。通过对小断面水工隧洞工程的施工工作进行管理，当发生了塌方事故时需要认真分析塌方发生的原因，同时讨论处理塌方的有效方法和措施，以便能够取得较为理想的处理效果，从而保障工程的施工质量。在小断面水工隧洞工程施工过程中不可避免会发生塌方事故，只有做好事前的预防工作以及事故发生的处理工作，就能够确保施工工作得以继续展开，并保障隧洞工程的施工质量。