洞室开挖施工塌方预防及处理浅谈

洞室开挖施工塌方预防及处理浅谈

张士泉

中国水利水电第十六工程局有限公司福建省福州市350000

摘要：近年来，随着社会经济的高速发展，土地资源越来越少，人们逐渐认识到地下空间的开发越来越重要。本文主要探讨了洞室开挖施工塌方预防及处理。

关键词：洞室开挖；施工；预防；处理

1．洞室开挖工艺作业措施

1.1开挖准备：洞内风、水、电就绪，施工人员、机具准备就位。

1.2测量放线：洞内基本导线施测及施工放样均采用全站仪进行。测量作业由专业人员实施，每个循环钻孔前进行洞室中心线、设计规格线测放，并定期进行洞轴线的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。同时，随洞室开挖、支护进度，每隔20m在两侧洞壁及洞顶设一桩号标志。洞内测量控制点埋设牢固，作好保护，防止机械设备破坏。

1.3钻孔作业：由熟练的钻工严格按照测量定出的开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业。各钻工分部位定人定位施钻，实行严格的钻工作业质量经济责任制；每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个断面上；为了减少超挖，周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。光爆孔、预裂孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm；采用光面爆破是控制隧洞开挖成型的重要手段，光爆的好坏将直接决定开挖质量的优劣，因此合理选用优良的钻孔设备、挑选熟练的钻工、严格控制钻孔精度是保证开挖质量的前提。

1.4装药、联线、起爆：开挖周边孔采用光面爆破，药卷直径Ф25mm，选用间隔装药；洞掏槽孔采用柱状连续装药；其它爆破崩落孔采用连续装药；装药前清孔，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，由考核合格的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作，装药严格遵守爆破安全操作规程；掏槽孔由熟练的炮工负责装药，光爆孔、光爆孔用小药卷捆绑于竹片上间隔装药。高处利用台车安全平台作为登高设备装药，掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药要密实，堵塞良好，严格按照爆破设计图（爆破参数实施过程不断调整优化）进行装药，用非电雷管联结起爆网络，最后由有丰富经验的炮工和值班工程师复核检查，确认无误，撤离人员和设备才能引爆。

1.5通风散烟及除尘：开挖施工过程中一直启动通风设备通风，保证在放炮后30min内将有害气体浓度降到允许范围内。爆破结束后，启动喷雾装置降尘消烟，并且配置监测气体浓度的仪器仪表以及报警信号系统。

1.6安全处理：爆破后，用反铲（或人工）清除掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块，保证进入人员及设备的安全。岩面破碎洞段在进行安全处理、平渣后，可及时先进行钢支撑、锚杆、喷混凝土等支护，再进行出渣，出渣后进行系统支护；在施工过程中，经常检查和监测已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块，并可及时发现危情进行相应处理。

1.7出渣及清底：根据不同作业面，出渣采用不同的装运设备，出渣后再次进行安全检查及处理或支护施工，并用反铲扒除工作面积渣，为下一循环钻爆作业做好准备。

1.8支护：按照开挖施工程序和方案，每遍炮开挖结束后需要及时进行支护跟进。对于Ⅲ类围岩洞段，每层根据开挖揭示的实际围岩情况，可进行必要支护后直接开挖，使系统支护紧随工作面施工，也可稍滞后一定距离进行系统支护施工，这样能够加快开挖施工进度；而对于Ⅳ类围岩洞段开挖前先进行超前锚杆施工，若遇Ⅴ类围岩洞段，上层洞开挖前先进行超前小导管预注浆施工，而后再进行Ⅴ类围岩上层洞开挖；每部分开挖后及时安装钢支撑和初喷一层混凝土，再进行锚杆、挂网、喷混凝土等支护，并在上层洞开挖全部完成后及时将钢支撑连接成整体，而后再进行锚杆（最后开挖部分）等支护施工。Ⅱ层开挖结束后将钢支撑及时下延并及时进行锚杆、挂网、喷混凝土等联合支护施工。

2．塌方预防和处理措施

2.1认真搞好勘测设计。在隧洞工程的勘测设计工作中，深入细致调查和勘探隧洞所在区域的地质和水文地质，详细掌握隧洞轴线和进出口的地质资料，对隧洞穿越垭口、沟谷和山体认真分析，尽可能全面掌握所有可能发生塌方的不良地质情况。选择洞线时，尽量避开断层、溶洞、堆积体流砂、地下水和软弱破碎带等不良地层，若必须通过时，应事先考虑相应的技术措施，正确选定施工方法，认真搞好施工组织设计，以便指导工程施工。

2.2施工中应正确合理选择施工方法和防塌技术措施，准备必要的材料和工具。防塌措施有：搞好施工排水、采用弱爆破或不爆破开挖技术、合理掌握开挖进度、加强支撑和衬砌进度等。

2.3施工过程中应经常进行检查，及时发现发生塌方的种种预兆，及时采取工程技术措施，防止塌方事故的发生。

对于小型水利水电工程隧洞塌方，尽管我们在工程实施工程中加强了各方面预防工作，但塌方事故还是时有发生。面对发生的塌方事故，我们是不知所措，还是认真对待，及时对塌方的原因进行分析，采取有效的处理措施呢？答案当然是肯定的。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。同时，要组织相关人员到塌方现场调查研究，查明塌方的范围、性质以及塌方区围岩的地质构造和地下水活动情况，认真分析形成塌方的原因，及时制定出可行的塌方处理方案。

2.3.1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。

2.3.2在处理方法上，我国广大的工程技术人员经过对过去隧洞塌方处理经验总结，认为应按“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”的原则快速进行。什么叫“小塌清、先支后清”和“大塌穿，先棚后穿”，所谓“小塌清、先支后清”，就是指当塌方量不大时，可采用将塌方全部清除的处理方法。在清除塌方之前，应将塌方的顶部支撑牢固，避免继续塌落，防止洞顶掉块砸伤施工人员。因为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。

参考文献：

[1]文俊杰，俞猛，张柏山等.大朝山水电站地下厂房洞室群立体开挖施工[J].水力发电，2013（12）.

[2]江民星.浅议水利水电施工工程中开挖支护技术[J].房地产导刊，2014，（33）.