李東飛

(葛洲壩新疆工程局有限公司，烏魯木齊830000)

水利工程隧洞塌方的防治和處理是一個(gè)非常復(fù)雜且重要的工作，它與隧洞施工的質(zhì)量和安全息息相關(guān)。隧洞塌方有塌方體厚度范圍大的大塌方和不足以將隧洞堵塞的小塌方，有對(duì)人員及公共財(cái)產(chǎn)的損失造成不同程度影響的嚴(yán)重塌方和輕微塌方。我們處理任何一種塌方都不能掉以輕心，都要謹(jǐn)慎對(duì)待，并根據(jù)塌方的具體實(shí)際情況而采取合理的塌方處理措施。

1 造成水利工程隧洞塌方的主要原因

1.1 信息出入

目前沒有可靠的預(yù)防處理技術(shù)措施應(yīng)對(duì)軟弱破碎帶地層等不良地質(zhì)，使得完工的隧洞不能承受足夠的承載力以及可能出現(xiàn)的山巖壓力而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，引起塌方。

1.2 成本控制

項(xiàng)目成本控制不同于簡(jiǎn)單、獨(dú)立的施工管理，是對(duì)一個(gè)或多個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目的前期投資、中期建設(shè)、后期使用功能以及資金、工程進(jìn)度、質(zhì)量等多種因素所進(jìn)行的綜合的、宏觀的協(xié)調(diào)和監(jiān)控的過程。目前，工程建設(shè)項(xiàng)目的成本控制主要分為對(duì)施工前期的成本預(yù)測(cè)，施工過程的成本管理以及工程完工后的成本總核算3個(gè)部分。在水利工程設(shè)計(jì)時(shí)，沒有重視一些附屬的非主要的隧洞洞室，為了控制工程成本投入，而一味地設(shè)計(jì)過短的洞軸線，甚至常把洞軸線選在埡口最低處，這樣隨著隧洞施工的不斷深入，洞口處開挖的深度和洞臉仰坡的高度就會(huì)越來越大，造成塌方發(fā)生。

1.3 地質(zhì)因素

水利建設(shè)由于其地質(zhì)條件的復(fù)雜性、水底環(huán)境的多變性、巖土體情況的不確定性和工程的隱蔽性等原因，使得巖土工程處理的對(duì)象極其復(fù)雜，這使得工程設(shè)計(jì)方案在施工過程中需要不斷根據(jù)具體情況及時(shí)進(jìn)行變更。原來水利工程的信息主要來自于工程現(xiàn)場(chǎng)，這造成了數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性、人為性及滯后性，再加上頁巖本身的薄度和強(qiáng)度都較低，節(jié)理有裂隙，容易形成大的塌方冒頂。節(jié)理夾層風(fēng)蝕下逐漸被軟化形變，圍巖受力環(huán)境遭破壞而致坍塌。

1.4 施工方法不當(dāng)

主要表現(xiàn)為:在開挖、襯砌過程中，設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐構(gòu)件時(shí)出現(xiàn)了支護(hù)支撐強(qiáng)度過低或支撐的位置不當(dāng)?shù)冗@些不符合實(shí)際的情況，不得不拆除支護(hù)和支撐結(jié)構(gòu)而引起塌方。雖然成本控制的理念已經(jīng)深入到了許多施工單位的文件中，由于可以對(duì)成本控制中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析的配套的軟件開發(fā)相對(duì)不足，所以導(dǎo)致了許多成本控制信息即使收集到位，也無法更加便捷地輸出可使用的形式。其應(yīng)用還處于初期。

2 隧洞塌方的預(yù)防工作

2.1 工程建設(shè)前做好項(xiàng)目評(píng)估工作

工程施工前，請(qǐng)相關(guān)部門進(jìn)行施工可行性研究，得出項(xiàng)目的施工概率預(yù)算報(bào)告，控制好項(xiàng)目的管理進(jìn)程和科學(xué)成本，合理配置資源。嚴(yán)謹(jǐn)、慎重地對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的可行性進(jìn)行研究，力求決策準(zhǔn)確，真實(shí)，避免在決策項(xiàng)目建設(shè)時(shí)出現(xiàn)失誤，在此基礎(chǔ)上，可以保證建設(shè)投資的效益能夠提高。

2.2 在隧洞施工中要準(zhǔn)備好施工所需要的材料和工具

開挖隧洞時(shí)遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、勤支護(hù)”的原則，加強(qiáng)支撐支護(hù)，合理安排開挖進(jìn)度和襯砌進(jìn)度，搞好施工排水，這些措施對(duì)預(yù)防隧洞塌方起到重要作用。

2.3 抓好工程設(shè)計(jì)，控制成本預(yù)算

項(xiàng)目建設(shè)的過程中，成本的控制很重要，包括在工程項(xiàng)目的投資決策和設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，都要做好成本預(yù)算。施工單位要求聘請(qǐng)專業(yè)的項(xiàng)目可行性分析公司，對(duì)項(xiàng)目的投資回收進(jìn)行分析。這包括施工項(xiàng)目的進(jìn)程設(shè)計(jì)，以及資金投入的時(shí)間、數(shù)量設(shè)計(jì)等，才能更有效地控制建筑工程造價(jià)，避免超標(biāo)，功能過剩。

3 隧洞塌方處理

3.1 塌方處理原則

所謂“小塌清、先支后清”，就是指當(dāng)隧洞塌方量不大時(shí)，將塌方的頂部支護(hù)牢固，確保洞頂不會(huì)掉塊砸傷施工人員的情況下，將塌料全部清除的處理方法。所謂“大塌穿，先棚后穿”，就是指當(dāng)隧洞塌方量很大又難以清除，對(duì)塌穴形狀和大小無法查明時(shí)，可將塌方體看作松散破碎的巖層處理，先將塌方部位的兩端用超前預(yù)灌漿大管棚、鋼支撐聯(lián)合支護(hù)的方法支頂牢固，最后通過對(duì)棚頂?shù)臉?gòu)建來防止其坍塌。

除了上述的三個(gè)翻譯標(biāo)準(zhǔn)外，林語堂還提出了兩種譯創(chuàng)策略，“敬重讀者”和“感動(dòng)讀者”(馮志強(qiáng)2011:193)。在進(jìn)行翻譯與創(chuàng)作中，林語堂始終秉承著為讀者著想的原則。這樣的譯創(chuàng)原則讓林語堂贏得了大量的西方讀者，提升了他及他的譯創(chuàng)作品的國際聲譽(yù)。

3.2 塌方處理依據(jù)

對(duì)塌方的正確認(rèn)知，是處理塌方的前提條件。普氏平衡拱力理論為塌方的處理提供了一個(gè)理論依據(jù)。

前蘇聯(lián)學(xué)者普洛托雅克諾夫提出了一個(gè)理論:從松散介質(zhì)中開挖隧道，隧道上方會(huì)形成一個(gè)高度為h=b/fk的拋物線的平衡拱。式中:b為平衡拱的跨度的1/2，m;fk是巖石堅(jiān)固性系數(shù)，巖石fk=R/10，R為巖石的抗壓極限強(qiáng)度(MPa)，取值時(shí)需考慮到巖體裂隙及節(jié)理的影響。

若隧道側(cè)壁穩(wěn)定時(shí)，平衡拱寬度就是開挖寬度，這時(shí)b=bt。

圖1 自然拱寬度示意圖

圖2 側(cè)壁不穩(wěn)時(shí)平衡拱寬度示意圖

若隧道側(cè)壁不穩(wěn)定時(shí)，平衡拱寬度為:

式中:Ht為隧道凈高，m;bt為隧道凈寬的1/2，m。

通過上述普氏平衡拱力理論分析自然拱的穩(wěn)定性，確定塌方穩(wěn)定后，方可對(duì)塌方進(jìn)行處理。

3.3 處理方案措施

目前國內(nèi)對(duì)處理隧洞塌方體通常采用管棚法、盾構(gòu)法和臺(tái)階法3種方案。

2)盾構(gòu)法:在隧洞地中將盾構(gòu)機(jī)械逐漸推進(jìn)，通過盾構(gòu)機(jī)械的外殼和管片支承圍巖來防止隧洞坍塌，同時(shí)用切削裝置開挖土體，并用出土機(jī)械將土體運(yùn)出洞外，千斤頂在后部頂進(jìn)，并預(yù)制混凝土襯砌管片，形成隧道結(jié)構(gòu)。

3)臺(tái)階法:在開挖隧洞塌方體分成上半部分和下半部分兩次開挖，先開挖上半部分后開挖下半部分，也可先開挖下半部分后開挖上半部分。

4 工程實(shí)例

黨順?biāo)娬疽l(fā)電隧洞，位于青海省尖扎縣，該隧洞的巖石成分主要是頁巖、片麻巖并夾雜灰?guī)r，屬于Ⅳ及Ⅴ類巖石，節(jié)理裂隙的走向與洞軸線平行。洞形斷面結(jié)構(gòu)的平衡拱的圓弧半徑2.7 m，洞墻壁的高度2.7 m，洞口寬度 5.4 m，洞內(nèi)雙層鋼筋混凝土的襯砌厚度為40～60 cm。

塌方情況:該段在2008年6月2日開挖過程中產(chǎn)生嚴(yán)重塌方。坍塌松散體主要是碎片石渣，中間夾雜灰?guī)r大孤石。經(jīng)準(zhǔn)確測(cè)量，該隧洞軸線長(zhǎng)度約30 m，塌方松散體與掌子面夾角60°，拱頂以上寬度15 m，拱頂以上高度18 m。

塌方原因:

1)坍塌段的節(jié)理裂隙發(fā)育。

2)圍巖成份是破碎且為極不穩(wěn)定的Ⅴ類。

3)開挖不容易成洞，易坍塌。

4)地下水源豐富。

完工方案:建設(shè)單位對(duì)該段塌方采用的是管棚法加雙液灌漿處理方案。在塌方處理過程中，先將塌方的松散體固結(jié)，同時(shí)將塌方松散體的頂部及邊墻部位支撐固定，及時(shí)有效地預(yù)防再次產(chǎn)生塌方。

施工工序流程圖見圖3。

圖3 施工工序流程圖

塌方處理:

設(shè)計(jì)單位從隧洞的長(zhǎng)期運(yùn)行安全考慮，做了各方面的加強(qiáng)輔助工作:①加強(qiáng)了該段混凝土襯砌厚度、鋼筋等;②因該段塌方高度較大，在洞頂上方山體容易形成空洞，影響隧洞的長(zhǎng)期運(yùn)行安全，設(shè)計(jì)單位從洞外用水泥砂漿、泥漿的混合液或泥漿進(jìn)行灌漿填堵空洞;③該段混凝土襯砌時(shí)在邊墻上預(yù)先埋上排水管，地下水可以通過排水管排出，這樣減少水對(duì)管棚及鋼筋的銹蝕。

該遂洞塌方經(jīng)采取以上塌方處理方案，經(jīng)過30 d處理，于2008年10月處理完畢，并獲得了預(yù)期的效果。經(jīng)過近1 a的觀測(cè)，該段隧洞圍巖結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，位移及變形在規(guī)范要求時(shí)，已襯砌的混凝土部分未產(chǎn)生裂縫。

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［3］魏斌.廣西南山水庫輸水系統(tǒng)8#隧洞塌方預(yù)防及處理［J］.陜西水利，2008(F07):32－33.