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【摘 要】 本文主要结合滩坑水电站引水开挖施工案例，综合阐述了引水隧洞塌方的征兆及预防，并探讨引水发电隧洞开挖塌方的控制处理措施。
【关键词】 引水隧洞；塌方；围岩；锚杆；混凝土；控制
一、工程概述
（一）概况
浙江省瓯江滩坑水电站位于浙江省青田县境内的瓯江支流小溪中游河段，坝址位于滩坑村下游200m处，距上游北山镇7km，距下游青田县城西门32km。设计三条引水隧洞穿过右岸山体，与下游坝脚地面厂房相接，采用单洞单机平行布置，每条引水隧洞由引水上平洞、引水斜井、引水下平洞组成。
（二）地质条件
引水隧洞斜井段穿越一雄厚山体，地表坡度45～65°，沿线多为弱风化基岩裸露，基岩岩性为火山集块岩，隧洞埋深一般70～160m，隧洞上游水平段外侧弱～微风化基岩，水平宽度约120m。三条引水隧洞身围岩微风化～新鲜，地质构造简单，断层、破碎带较不发育，围岩力学强度较高。但是，由于火山集块岩中胶结物较软弱，局部存在岩脉、破碎带（如：1#洞p46、n、βu2等，2#洞p23、p36、p37、n等，3#洞近出口段p39、βu2等），除岩脉βu2宽度1.4～10m外，一般宽度0.3～0.80m，其中p36、p37、p39与洞线交角较小，主要为Ⅲ～Ⅳ类围岩，稳定性较差，易产生崩塌、掉块等。
二、引水隧道塌方的征兆和预防措施
（一）引水隧道塌方的征兆
对于引水隧洞坍塌我们要防范于未然，避免事故的发生是安全管理的重要工作，也是我们努力控制的目标，做到及时发现隐患及时处理，把一切不安全因素消灭在萌芽状态，保证安全施工。特殊和不良地质，如断层及破碎带、地下水、松散地层等稳定性差的围岩的变形破坏、失稳坍塌，总结有以下征兆现象：
（1）水文地质条件的变化，如干燥的围岩突然出水、地下水突然增多、水质由清变浊（地下水将断层泥带走）等都是即将发生坍方的前兆；
（2）拱顶不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生坍塌；
（3）围岩节理面裂缝逐步扩大；
（4）支护状态变形（拱架接头挤偏或压劈、喷射混凝土出现大量的明显裂纹或剥落等）、敲击发声清脆有力、甚至发出声响；
（5）围岩或初期支护，拱脚附近的水平收敛率大于0.2mm/d，拱顶下沉量大于0.1mm/d，并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于不稳定的状态，有可能出现失稳。
（二）引水隧道塌方的预防措施
（1）做好超前地质预报工作
尤其本隧洞局部洞段位于地下水位线以下，施工开挖接近设计探明的富水、富泥及断层破碎带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、涌泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时改变施工方案。
（2）加强围岩观测工作
已开挖完成洞段每隔10m设置一组观测点，如有必要加密观测点，拱顶及两侧拱肩部位分别布置一观测点。初期观测：每天进行观测点测量，若发现围岩局部有变形加密测量；后期观测：若初期观测围岩无变形现象则每周观测一次。通过对测量数据分析处理，按照时间—位移曲线规律，及时调整和加强初期支护，同时重视混凝土衬砌及时施作。
（3）严格控制爆破装药量，尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。
（4）保证施工质量，超前预注浆固结止水，钢支撑制作、初期支护和混凝土衬砌混凝土质量必须符合设计及验标要求。
（5）严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺，杜绝各种违章施工。
（6）施工期间，洞口应常备一定数量的坍方抢险材料，如方木、钢支撑、钢板等以备急用。
（7）安全员随时对围岩及已支护面进行表面观测，如发现表面裂隙等坍塌局势应立即做出施工处理。
三、引水发电隧洞开挖塌方的控制措施
（一）超前锚杆、随机锚杆、管棚法
（1）超前锚杆
超前锚杆主要用于Ⅳ、Ⅴ围岩施工中，在隧洞开挖施工时，用超前锚杆进行超前支护，减少超挖及防止塌方，取到预防的作用，对于这类差的岩石，进行超前锚杆支护进行开挖，开挖面出露后及时组织进行喷混凝土支护，对岩体较差的，危险大的部位，根据情况进行适当的钢支撑支护，保证隧洞施工安全，安全进行下一道工序作业。
（2）随机锚杆
有的部位开挖后，岩体形成塌方，但塌方的位置不大，这种情况就要对岩石塌方的情况进行分析，根据岩石情况，分析原因，判断岩石塌方的情况，并制定相应的方案，对于岩石属于块状，薄层塌方，岩石塌方后，自稳时间较长，没有形成连续垮塌，对于这种情况，首先对塌方段岩石喷混凝土进行封闭，缩小不稳定位置，然后随机锚杆支护，锁住未塌部位进行施工，并立即对该部位进行支撑支护，确保不形成二次塌方。
（3）管棚法
对于岩石相对松散，岩石自稳时间短，并岩石存在间歇性塌方，在施工时，可采用管棚法施工，首先在渣堆上进行管棚的施工，根据塌方体的塌落的块径确定管棚的間距，管棚施工完毕后，尽快进行钢支撑支护，加固管棚。如预计松散体塌方量较大，考虑管棚支撑刚度，可在管棚内进行灌浆，加强管棚的强度。
（二）回填混凝土法
隧洞岩石塌方后，影响范围较大，塌方岩石结构呈块状，塌方体有一定的自稳时间，没有连续掉块；对于这种情况，采用试出渣的方法，在出渣过程中，只要塌方段的空腔出露后，就可停止出渣，然后在空腔里塞进混凝土导管，混凝土导管塞入的范围要保证进行混凝土回填时能浇筑1.5-2m的厚度，这样才能在塌方体上形成一层防护圈；在出露口处，采用沙袋或模板进行封堵，尽快进行混凝土回填；混凝土回填达一定强度后，安排出渣，在出渣时，应边出渣边进行钢支撑架设，对于深入设计线以内混凝土，进行小炮解除，保证钢支撑架设后满足隧洞开挖的要求。
（三）灌浆法
隧洞岩石塌方后，岩石塌方块体粒径较小，塌方量大，无法确定塌方体的范围，进行少量出渣后，没有出露塌方体空腔；对于这种情况，在塌方体上，隧洞顶拱，打入灌浆钢管，灌浆管的深度一般考虑4-5m左右，进行塌方体灌浆、固结；灌浆前先进行掌支面喷10cm混凝土封闭，然后进行灌浆，灌浆压力可根据实际入浆量的情况确定，先进行试灌，及时调整灌浆压力。灌浆根据灌浆的吸浆量大小，采用间隙或加速凝剂灌浆，快速固结岩石，灌浆结束后，稳定24小时后，进行出渣，出渣时要继续观察，发现问题停止出渣，并继续进行灌浆处理，直至安全通过。
（四）自进式锚杆灌浆法
自进式锚杆是近年来在塌方中采用的一种新方法，它的特点是钻杆入岩石后，锚固岩石，钻杆可作为灌浆管进行灌浆的一种新型锚杆。
自进式锚杆可解决灌浆管打不进或灌浆管深度达不到要求的问题；进行自进式锚杆施工，在塌方体周围打入自进式锚杆，锚杆到位后，对锚杆进行固结灌浆。灌浆的施工方法和一般灌浆一样，灌浆完成后，在预定的塌方体周围形成稳固圈，然后进行塌方体的出渣处理。
四、结语
综上，浙江滩坑水电站引水隧洞工程，隧洞洞线较长，遇到不良地质洞段较多，经建设、设计、监理、施工单位技术人员的共同努力，采用安全有效的隧洞塌方预防和处理方案，按计划工期保质保量地完成了隧洞施工任务，为水电站按期并网发电创造了条件。
参考文献：
[1]蒋建林，董箐等.水电站导流洞冒顶塌方处理施工技术[J].人民长江，2008.（08）
[2]戴志勇.引水隧洞煤系地层塌方冒顶施工处理技术[J].贵州水力发电，2007.（04）
[3]奥细平，张华.滩坑水电站坝基淤泥质深覆盖层开挖施工技术[J].科协论坛，2010.（08）
作者简介：耿向斌（1980-），男，山西大同人，工程师，从事水工专业施工、管理与研究工作。
【关键词】 引水隧洞；塌方；围岩；锚杆；混凝土；控制
一、工程概述
（一）概况
浙江省瓯江滩坑水电站位于浙江省青田县境内的瓯江支流小溪中游河段，坝址位于滩坑村下游200m处，距上游北山镇7km，距下游青田县城西门32km。设计三条引水隧洞穿过右岸山体，与下游坝脚地面厂房相接，采用单洞单机平行布置，每条引水隧洞由引水上平洞、引水斜井、引水下平洞组成。
（二）地质条件
引水隧洞斜井段穿越一雄厚山体，地表坡度45～65°，沿线多为弱风化基岩裸露，基岩岩性为火山集块岩，隧洞埋深一般70～160m，隧洞上游水平段外侧弱～微风化基岩，水平宽度约120m。三条引水隧洞身围岩微风化～新鲜，地质构造简单，断层、破碎带较不发育，围岩力学强度较高。但是，由于火山集块岩中胶结物较软弱，局部存在岩脉、破碎带（如：1#洞p46、n、βu2等，2#洞p23、p36、p37、n等，3#洞近出口段p39、βu2等），除岩脉βu2宽度1.4～10m外，一般宽度0.3～0.80m，其中p36、p37、p39与洞线交角较小，主要为Ⅲ～Ⅳ类围岩，稳定性较差，易产生崩塌、掉块等。
二、引水隧道塌方的征兆和预防措施
（一）引水隧道塌方的征兆
对于引水隧洞坍塌我们要防范于未然，避免事故的发生是安全管理的重要工作，也是我们努力控制的目标，做到及时发现隐患及时处理，把一切不安全因素消灭在萌芽状态，保证安全施工。特殊和不良地质，如断层及破碎带、地下水、松散地层等稳定性差的围岩的变形破坏、失稳坍塌，总结有以下征兆现象：
（1）水文地质条件的变化，如干燥的围岩突然出水、地下水突然增多、水质由清变浊（地下水将断层泥带走）等都是即将发生坍方的前兆；
（2）拱顶不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生坍塌；
（3）围岩节理面裂缝逐步扩大；
（4）支护状态变形（拱架接头挤偏或压劈、喷射混凝土出现大量的明显裂纹或剥落等）、敲击发声清脆有力、甚至发出声响；
（5）围岩或初期支护，拱脚附近的水平收敛率大于0.2mm/d，拱顶下沉量大于0.1mm/d，并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于不稳定的状态，有可能出现失稳。
（二）引水隧道塌方的预防措施
（1）做好超前地质预报工作
尤其本隧洞局部洞段位于地下水位线以下，施工开挖接近设计探明的富水、富泥及断层破碎带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、涌泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时改变施工方案。
（2）加强围岩观测工作
已开挖完成洞段每隔10m设置一组观测点，如有必要加密观测点，拱顶及两侧拱肩部位分别布置一观测点。初期观测：每天进行观测点测量，若发现围岩局部有变形加密测量；后期观测：若初期观测围岩无变形现象则每周观测一次。通过对测量数据分析处理，按照时间—位移曲线规律，及时调整和加强初期支护，同时重视混凝土衬砌及时施作。
（3）严格控制爆破装药量，尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。
（4）保证施工质量，超前预注浆固结止水，钢支撑制作、初期支护和混凝土衬砌混凝土质量必须符合设计及验标要求。
（5）严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺，杜绝各种违章施工。
（6）施工期间，洞口应常备一定数量的坍方抢险材料，如方木、钢支撑、钢板等以备急用。
（7）安全员随时对围岩及已支护面进行表面观测，如发现表面裂隙等坍塌局势应立即做出施工处理。
三、引水发电隧洞开挖塌方的控制措施
（一）超前锚杆、随机锚杆、管棚法
（1）超前锚杆
超前锚杆主要用于Ⅳ、Ⅴ围岩施工中，在隧洞开挖施工时，用超前锚杆进行超前支护，减少超挖及防止塌方，取到预防的作用，对于这类差的岩石，进行超前锚杆支护进行开挖，开挖面出露后及时组织进行喷混凝土支护，对岩体较差的，危险大的部位，根据情况进行适当的钢支撑支护，保证隧洞施工安全，安全进行下一道工序作业。
（2）随机锚杆
有的部位开挖后，岩体形成塌方，但塌方的位置不大，这种情况就要对岩石塌方的情况进行分析，根据岩石情况，分析原因，判断岩石塌方的情况，并制定相应的方案，对于岩石属于块状，薄层塌方，岩石塌方后，自稳时间较长，没有形成连续垮塌，对于这种情况，首先对塌方段岩石喷混凝土进行封闭，缩小不稳定位置，然后随机锚杆支护，锁住未塌部位进行施工，并立即对该部位进行支撑支护，确保不形成二次塌方。
（3）管棚法
对于岩石相对松散，岩石自稳时间短，并岩石存在间歇性塌方，在施工时，可采用管棚法施工，首先在渣堆上进行管棚的施工，根据塌方体的塌落的块径确定管棚的間距，管棚施工完毕后，尽快进行钢支撑支护，加固管棚。如预计松散体塌方量较大，考虑管棚支撑刚度，可在管棚内进行灌浆，加强管棚的强度。
（二）回填混凝土法
隧洞岩石塌方后，影响范围较大，塌方岩石结构呈块状，塌方体有一定的自稳时间，没有连续掉块；对于这种情况，采用试出渣的方法，在出渣过程中，只要塌方段的空腔出露后，就可停止出渣，然后在空腔里塞进混凝土导管，混凝土导管塞入的范围要保证进行混凝土回填时能浇筑1.5-2m的厚度，这样才能在塌方体上形成一层防护圈；在出露口处，采用沙袋或模板进行封堵，尽快进行混凝土回填；混凝土回填达一定强度后，安排出渣，在出渣时，应边出渣边进行钢支撑架设，对于深入设计线以内混凝土，进行小炮解除，保证钢支撑架设后满足隧洞开挖的要求。
（三）灌浆法
隧洞岩石塌方后，岩石塌方块体粒径较小，塌方量大，无法确定塌方体的范围，进行少量出渣后，没有出露塌方体空腔；对于这种情况，在塌方体上，隧洞顶拱，打入灌浆钢管，灌浆管的深度一般考虑4-5m左右，进行塌方体灌浆、固结；灌浆前先进行掌支面喷10cm混凝土封闭，然后进行灌浆，灌浆压力可根据实际入浆量的情况确定，先进行试灌，及时调整灌浆压力。灌浆根据灌浆的吸浆量大小，采用间隙或加速凝剂灌浆，快速固结岩石，灌浆结束后，稳定24小时后，进行出渣，出渣时要继续观察，发现问题停止出渣，并继续进行灌浆处理，直至安全通过。
（四）自进式锚杆灌浆法
自进式锚杆是近年来在塌方中采用的一种新方法，它的特点是钻杆入岩石后，锚固岩石，钻杆可作为灌浆管进行灌浆的一种新型锚杆。
自进式锚杆可解决灌浆管打不进或灌浆管深度达不到要求的问题；进行自进式锚杆施工，在塌方体周围打入自进式锚杆，锚杆到位后，对锚杆进行固结灌浆。灌浆的施工方法和一般灌浆一样，灌浆完成后，在预定的塌方体周围形成稳固圈，然后进行塌方体的出渣处理。
四、结语
综上，浙江滩坑水电站引水隧洞工程，隧洞洞线较长，遇到不良地质洞段较多，经建设、设计、监理、施工单位技术人员的共同努力，采用安全有效的隧洞塌方预防和处理方案，按计划工期保质保量地完成了隧洞施工任务，为水电站按期并网发电创造了条件。
参考文献：
[1]蒋建林，董箐等.水电站导流洞冒顶塌方处理施工技术[J].人民长江，2008.（08）
[2]戴志勇.引水隧洞煤系地层塌方冒顶施工处理技术[J].贵州水力发电，2007.（04）
[3]奥细平，张华.滩坑水电站坝基淤泥质深覆盖层开挖施工技术[J].科协论坛，2010.（08）
作者简介：耿向斌（1980-），男，山西大同人，工程师，从事水工专业施工、管理与研究工作。