浅谈水工隧洞开挖中存在的问题及处理措施

浅谈水工隧洞开挖中存在的问题及处理措施
发布时间：2021-04-13T11:05:03.497Z 来源：《基层建设》2020年第32期作者：刘成杰
[导读] 摘要：水工隧洞开挖施工易受到多种因素的影响，其中包括工程地质、地形以及水文地质等因素，不但影响工程进度，有时甚至会产生安全隐患和造成工程投资困难等问题。

云南恒诚建设监理咨询有限公司云南昆明 650051
摘要：水工隧洞开挖施工易受到多种因素的影响，其中包括工程地质、地形以及水文地质等因素，不但影响工程进度，有时甚至会产生安全隐患和造成工程投资困难等问题。

本文阐述了水工隧洞开挖施工特征及开挖过程，并提出了开挖工程中存在问题的处理措施。

关键词：水工隧洞；开挖；问题；处理措施
引言
对于水利水电工程建设来说，水工隧洞工程为主要工程。

但由于隧洞工程自身特点的限制，导致了其很容易受到各方面因素的影响，例如地形地貌因素、工程地质条件、水文地质等等，这就导致工程整体的质量以及效率受到了比较严重的影响。

就拿施工相应位置的实际名称来说，对于隧洞进出口方向可以通过观察水流的方向来识别，水流流向的方向就是隧洞进口方向，水流流出的方向就是隧洞出口的位置。

一、水工隧洞开挖施工特征
1.水流特征
泄水隧洞出口处一般水流速度快、流量大、能量相对比较集中，使得水工隧洞开挖施工工程对本身消能防冲功能提出了比较高的要求。

根据现实施工情况，隧洞进口往往选取在水相对比较深的地段，但是水越深水压越大，阀门承受的压力也就越大。

此外，当水流加快时，高水头无压力的泄水隧洞容易振动，慢慢地洞身就会被破坏。

同时，无压泄水隧洞所承受的内水压力相对来说比较大，一旦出现漏水的情况，围岩的裂缝中将会渗水，破坏了岩体的稳定性。

因此，施工人员要优先采购刚度大的阀门。

2.结构和施工等特征
水工隧洞的开挖改变了山体的地下结构，隧洞的形成和承受的压力都与围岩有关，水工隧洞开挖过程改变了岩体的平衡，导致其本身变形，甚至会造成岩体崩塌现象。

所以，在水工隧洞开挖过程中要在岩体周围设计临时性支护以及永久性衬砌，从而确保水工隧洞开挖时的安全。

二、水工隧洞开挖常遇问题
1.突水涌泥
水工隧洞突泥涌水地层岩性只含有少量的石英岩，在裂隙中生成，大多数岩石都比较细碎，其隧道突泥，涌水量在某一出水点是较为分散的，大约在2800m 3/d左右，突泥涌水部分呈现出股状型，伴有空洞形成。

水工隧洞突泥涌水地层岩性含有少量的石英岩和炭质片岩，呈薄层状态，在裂隙中生成，大多数岩石都比较细碎，这种情况下炭质片岩在墙右侧的时候比较多，且岩石亮度提高，突泥涌水量大约在5000m 3/d左右。

隧道突泥涌水量在某一出水点是较为分散的，突泥涌水部分呈现出股状型，在初期的时候突泥涌水中会掺杂少许碎石，但是水质无污浊现象，水工隧洞拱形部分呈雨状以及线状型且伴有淌水或滴水。

2.塌方
导致塌方的原因有以下几点：1）没有对稳定性差的岩层采取及时支护，岩石暴露时间较长，整个岩石的承受压力加大。

2）爆破参数不合理，采取过多炸药引起强烈震动。

3）支撑结构不合理，支撑构件强度不够，支撑部件的位置不恰当。

4）采取不恰当的停工措施，未做好排水及围岩保护工作，使围岩强度大大降低。

3.岩爆
其一，岩爆主要集中于高地、多石地区，较多于高水平地应力区；其二，岩爆的产生是由于当地的特殊地理环境和岩石特殊成份所决定的，岩爆引起的相关反映和隧洞工程开发的调序形状相关，同时，岩爆引起的释放反映不会马上结束，其可能会持续较长时间；其三，由于岩爆主要是对岩石进行的爆炸性处理，在进行岩爆的过程中容易出现岩体段和破碎段，其所发生的节理是不被控制的；其四，岩爆需要一个形成过程，而这个过程的时间是很难预料或控制的，其具有随意性；其五，岩爆进行的地点与整个隧洞工程的设计相关，通常情况下，岩爆多发生于隧洞弯道处或洞内断面处，这样的位置更容易引起岩爆。

而水平或垂直位置进行引爆，则较为使得隧洞顶部或两侧发生岩爆；其六，隧洞工程岩爆应与其应力方面相适应，且平行进行；其七，岩爆强度和表现形式根据其所处位置和岩石成份有着明显不同，在岩爆发生时所表现出来的现象也大有不同。

三、水工隧洞开挖工程中存在问题的处理措施
1.处理水工隧洞开挖断层现象的有效举措
水工隧洞开挖往往会遇到断层地段，给施工带来极大的难度，而断层性质、填充物以及其活动性决定水工隧洞开挖的难度等级。

同时，在隧洞开挖施工中，围岩破坏程度和施工技术都对断层地段具有较大影响。

当隧洞轴线接近于垂直构造线方向、断层规模小、含水量不大时有利于开挖工作。

当隧洞轴线斜交或近乎于平行时，隧洞穿过破碎带的长度较大，且侧压力也较大，不利于隧洞的开挖工作。

施工人员向断层内部填充比较松散的颗粒时，可以采用先拱后墙方式进行，比如说在破损严重的断层带，可以采用马口方式进行开挖。

如果断层地带出水量比较大，施工人员应采用排堵结合的方式进行处理。

2.必须做好工程设计工作，控制施工成本
在项目进行建设过程中，工程的施工设计与成本控制对隧洞建设质量起着至关重要的作用，对于前期的设计，一定要仔细分析施工地质情况，同时制定出现问题的应对措施，对于已经出现坍塌事故的地点，要及时对未坍塌的地方进行加固，防止侧壁不稳导致整体坍塌，避免出现坍塌事故蔓延。

3.隧洞塌方处理措施
塌方发生后，应首先加固未塌地段，以防塌方蔓延，让抢险工作有一个安全的空间。

根据塌方的规模和塌碴的补给情况，塌方可分为大塌方和小塌方。

当塌方体厚度大，范围长，已将开挖坑道堵死，或塌方还继续不停的扩展，人员不能或不易进入塌穴的，属于大塌方。

反之，当塌方体不足以将坑道全部堵塞，塌方在较长的时间内不再发展或基本停止，人员有可能进入塌穴观察处理的，属于小塌方。

根据
塌方的危害程度，塌方亦可分为严重塌方和轻微塌方。

对于塌方后造成很大的人员伤亡或损失的，属于严重塌方。

反之，属于轻微塌方。

无论是何种塌方，我们都应认真对待，并根据塌方的实际情况制定相应的塌方处理技术措施。

当隧洞发生第一次塌方后，自然拱范围内的土石还有继续坍塌的可能，塌方坑道的两侧边坡常不稳定，先清除塌碴可能会使侧壁失去平衡而松动塌落，塌方坑道进一步增宽，自然拱进一步增高而再次塌方。

如此反复，极有可能引发大塌方。

当然，若围岩地质条件较好，塌方只是局部的松软夹层，且范围不大，经分析不会继续塌方时，也可对塌方进行清除处理，再进行支撑或不支撑。

所谓“大塌穿，先棚后穿”，就是指当塌方量很大，一时难以清除，塌穴形状和大小无法查明时，可将塌方体视为松散破碎的地层，采用超前支撑、开挖导坑的方法穿越塌方体。

穿越前必须将塌方部为的两端支顶牢固，防止塌方延伸。

穿越时，使用插板法支撑，在导坑顶部采用插板插入塌方体，形成棚顶，在棚顶的保护下，逐步开挖进占，并考虑边挖边衬砌。

结束语：
水利水电工程隧洞开挖因为受到各种因素的影响，都会难以避免的存在着很多问题，要将所面临的问题解决到位，确保工程的正常稳定进行，就应该紧密结合工程的实际，进而采取针对性的解决对策，只有这样，才可以达到理想的效果。

本文通过对隧洞开挖过程当中存在的问题进行了论述，根据具体的问题提出了相应的解决对策，希望在总结经验的基础之下进一步创新，促进开挖施工技术水平的不断提高，从而促进水利水电工程建设的持续稳定发展。

参考文献：
[1]李振晟.复杂地质条件下特大断面水工隧洞开挖施工技术的应用[J].中国水运(下半月)，2019，09；311-312+314.
[2]郝立宪.复杂地质条件下水工隧洞的开挖与支护模拟[J].陕西水利,2020(6):110-111.
[3]陈伏彬.水工隧洞不良地质洞段开挖施工技术措施[J].商品与质量•建筑与发展,2020:66-67.
[4]杨卫杰,伍辉.软岩水工隧洞机械开挖施工方法解析[J].水利水电施工,2020(5):52-54。