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摘要：近年来，我国水利水电工程建设数量不断增加，水利水电工程隧洞塌方问题也引起了人们的重视。本文分析了隧洞塌方原因，并提出了预防措施及处理措施。
1引言
相较于大型水利水电工程，中小型水利水电工程隧洞断面较小，且选用全断面掘进施工法。此种施工方法适用于岩质较为坚硬、完整的围岩，若隧洞断面较小，且围岩岩质不够坚硬，也可采用全断面掘进施工法。相较于岩质坚硬的围岩，岩质较为松软的围岩稳定性较差，影响了隧洞的成型，因此在施工中需在开挖过程中进行衬砌，以保证隧洞质量。目前中小型水利水电工程仍存在隧洞塌方问题，我们需深入研究隧洞塌方原因并进行预防，以保证隧洞施工质量。
2隧洞塌方原因分析
2.1地质勘察资料和施工技术不符
在建设任何工程之前，均需进行地质勘察工作，以保证施工进度及施工质量，水利水电工程隧洞施工也是如此。施工前，需详细勘察施工现场的地质情况，分析地质岩石层，选择合适的施工技术。假若地质勘察资料存在不足，未在施工前进行详细研究，即便制定了预防处理方案也可能出现隧洞塌方事故，例如：福建省某某区域引水工程，主要承担供水功能，输水线路总长度约49.6公里，其中隧洞约25.4公里，分别在炉内埔段与石门段两处发生隧洞较大坍塌事件。事故后研究发现，导致隧洞山体坍塌的主要原因就是施工前未详细勘察施工现场地质情况，致使地质勘察资源与施工技术不符，同时页岩强度较低，节理存在裂缝，因此极易引发塌方事故。节理夹层受到自然环境的影响出现变形问题，进而引发了塌方事故。
2.2设计存在问题
在设计过程中，一部分企业为节约成本，缩短了洞线长度。通常情况下，这些企业会选择把洞轴线安排在垭口最底部，沿着沟进出隧洞，增加了洞口位置的开外深度及洞脸仰坡高度。同时，并未充分考虑地质与施工中存在的不良因素，致使隧道洞口或洞身极易出现塌方事故。
2.3地质因素
通常情况下，受到资金的影响，中小型水利水电工程建设前未对施工现场进行详细勘察，致使隧洞地质勘察资料存在不足，影响了设计人员的设计质量。此外，由于隧洞轴线设置在饱和粘土、流沙、堆积层、断裂、褶皱带、裂隙发育带、溶洞等不良区域，增加了隧洞出现塌方事故的机率。若隧洞需穿越不稳定地层，也可能出现塌方事故。若地下水涌出地表，将影响隧洞围岩的稳定性。因而在挖掘时，可能出现塌方事故，若施工队伍未采取有效措施进行预防，极易出现大塌方事故。
2.4施工方法不当
施工方法不当是导致隧洞出现塌方事故的一个重要原因。主要表现在以下几方面：首先，在施工过程中，若施工人员未及时进行衬砌，将稳定性较差的围岩暴露在空气当中，将引发隧洞塌方事故；其次，爆破施工过程中，假若使用的强爆破或装药过多，可能由于爆炸的强烈震动引发塌方事故；再次，支撑结构不合理，支撑构件强度不够，或者支撑位置与高度不合适，因此在开挖或衬砌时需拆除支撑结构，此施工环节也可能引发塌方事故；最后，停工时间不合理、排水设施不健全，致使围岩浸泡在水中，降低了围岩的稳定性及强度，一旦出现振动，将出现塌方事故。
3预防隧洞塌方的措施
为避免中小型水利水电工程出现隧洞塌方问题，需由以下几方面进行预防。
3.1勘察设计阶段的预防措施
由上文分析可知，若施工前未对施工现场进行全面地质勘察工作，导致地质勘察资料与实际施工技术不符，极易引发隧洞塌方事故。
3.1.1地质勘察工作
在施工前，需进行全面的地质勘察工作，了解施工现场的地质及水文地质情况，依据勘察资料科学进行隧洞设计。地质勘察结果是保证洞线设置合理的基础；此外，还可保证通过不良地质洞段准备工作的全面性、合理性。
3.1.2设计的合理性可避免出现塌方问题
设计人员需依据隧洞施工现场的地质情况、构造特点、地形地貌等地质勘查资料，分析施工现场的断层、破碎、富水带等的分布情况，保证隧洞断面型式与支护参数设计的合理性。
3.2施工中预防隧洞塌方的措施
3.2.1塌方预报
由于隧洞地质情况较为复杂，同一洞段中不同区域的地质情况也不相同，若不能避免隧洞出现塌方问题，将影响隧洞施工的安全性及施工进度。因此，为避免隧洞出现塌方问题，需实时检测围岩变形、位移情况，地质结构与地下水位情况等，从而提前预报隧洞塌方问题。
3.2.2观察是否存在塌方的先兆
为避免隧洞塌方，除了加强对施工现场的地质勘测，还需详细分析是否存在塌方先兆现象并采取相应预防措施。隧洞塌方先兆现象为：首先，在隧洞顶部围岩裂缝周围出现岩粉，隧洞中尘土飞扬，隧洞中掉落小石块；围岩裂缝不断扩大等，这些都表示隧洞即将出现塌方事故；其次，支护拱架损坏或变形问题严重，这都表示围岩压力在不断增加，可能出现塌方事故。若发现支撑结构出现严重变形或损坏，需及时进行加固，以免隧洞出现塌方事故。
3.3不良洞段预防塌方方法
3.3.1不良地质洞段预防塌方的施工措施
若岩石较为破碎、风化较为严重，或岩石结构不合理，均可能出现隧洞塌方事故。因此，可采用以下施工方法预防隧洞塌方：首先，超前导洞法。此种方法不仅可了解前方的地质情况，明确开挖及支护方法，还可增设开挖临空面，可降低爆破施工对围岩的影响；其次，先拱后墙法。简单来说，此施工方法就是先开挖隧洞上拱部位，并且对其进行支护，之后才可开挖下部边墙或仰拱，以免由于开挖面过大引发塌方。
3.3.2强支护是预防隧洞塌方的重要措施
在爆破施工后，需详细分析围岩的实际情况，及时对其进行支护，以免围岩由于松动、变形引发塌方事故。针对地质不良阶段则需采用锚喷、网喷等支护方式。首先，锚喷支护。若岩层结构不合理或产状不利导致围岩不稳定，可采用锚喷支护方式；其次，网喷支护。针对岩石破碎、裂隙密集发育隧洞，则需使用网喷支护方法；最后，混凝土与钢支撑或格栅钢架组合支护。若围岩破碎或围岩不稳定，则可使用此种支护方法。使用此支护方法，需在开挖前，打超前锚杆、超前小导管。
4水利水电工程隧洞塌方处理措施
虽然施工企业在施工前进行了准备工作，但是中小型水利水电工程依然存在隧洞塌方问题。因而，为保证隧洞可正常使用，需对塌方隧洞进行处理。
4.1依据隧洞塌方情况采取处理方法
依据塌方规模及塌碴情况，我们可将隧洞塌方分为大塌方与小塌方两种。因而，在处理隧洞塌方问题时，我们需依据实际情况采取合适的清理方法。若隧洞出现小塌方问题，我们可采取完全清理方法进行处理。首先，需要在隧洞中建设支撑点固定隧洞顶部，以免隧洞出现大规模塌方威胁施工人员的生命安全。隧洞塌方之后将影响整个隧洞的稳定性，因此需及时建设支撑点对其进行加固。若隧洞出现大塌方问题，短时间内不能完成清理工作，因此可采用超前支撑的方法，避免隧洞再次出现塌方问题。我们可使用钢拱制作成防护顶棚，以保证施工人员的安全。
4.2对未塌方区域进行加固
在隧洞出现塌方问题时，将影响整个隧洞的稳定性及安全性，尤其是与塌方区域临近的区域。因而，施工人员需及时对为塌方区域进行加固，以免这些区域出现塌方问题。在加固过程中，我们可使用工字钢及大直径钢筋构成钢拱架，将其支撑在隧洞稳定性较差的区域。此外，若发现隧洞围岩不稳定，也需进行衬砌加固，以免出现二次塌方。
4.3施工排水措施
若隧洞开凿深度过深可能深入地下水层，若地下水涌出将影响隧洞的稳定性，进而引发隧洞塌方问题。因而，为保证隧洞的安全性及稳定性，需及时排出涌出的地下水。在施工过程中，需科学制定排水计划，在施工的同时进行排水以确保施工区域无积水，从而保证隧洞施工的安全性。隧洞中需采用分段截流、分级抽排的方法排放地下水，保证地下水可及时排放到各个直流点，以免引发隧洞塌方事故。
4.4钢筋混凝土衬砌措施
若围岩不稳定或隧洞不够稳固，中小型水利水电工程极易出现隧洞塌方问题。因而，为减少出现隧洞塌方问题的机率，需保证围岩的稳定性。隧洞地质环境也是致使围岩不稳定的重要因素，因此，施工时需使用钢筋混凝土进行衬砌，以保证围岩的稳定性。通常情况下，隧洞施工中使用的是边挖边衬砌的施工方式。如此可保证隧洞围岩的稳定性，以免隧洞出现塌方事故。
4.5建设临时支护架
若施工人员在隧洞出现塌方事故后，搭设钢拱架支撑架进行防护，而这需要的时间较长。使用钢拱架进行支护需要千斤顶与其他一些设备的配合，将降低施工效率，致使施工人员不能及时处理塌方事故。因而，施工人员可采用建设临时支架防护的方式，及时清理塌方现场。此外，临时支护架还具有边挖边撑的功能，因此为保证施工的安全性，施工人员可搭设临时防护架。
5结语
综上所述，通常隧洞塌方问题出现在地质条件较差的区域，因而为保证隧洞施工质量，我们需保证地质勘查的全面性，加强施工临时支护与衬砌施工，降低各种因素对隧洞的不良影响。
参考文献：
[1]潘奕舟.新疆北疆干渠浅埋深极软岩隧洞洞顶坍塌成因分析及处理措施[J].陕西水利,2016(2):117~118.
[2]林太强,陆才昆.高密度电法在清平水库引水隧洞塌方中的探测[J].广西水利水电,2016(2):37~39.
作者:林彬 单位:三明市水利水电工程有限公司