浅谈隧洞塌方原因与预防措施

２０１０年第５期。建筑与工程。科技信息浅谈隧洞塌方原因与预防措施刘磊黄庚新（中电投电力工程有限公司大连分公司辽宁大连１１６０００）【摘要】结合辽宁红沿河核电厂取水隧洞工程实例，并参阅其它工程资料，时隧洞塌方的原因进行了分析。针对不同原因造成的塌方现象，总结、归纳了隧洞塌方的预防措施．供类似其它工程参考。【关键词】隧洞；塌方；原因；预防措施０前言随着国家能源结构的调整，核电作为一种清洁能源已成为中国能源建设的发展方向。其巾，取水工程承担着为核电厂常规岛冷却水、核岛安全厂用水和海水淡化系统提供海水的职能。目前．国内运行及在建核电项闷主要采取隧洞取水方案和明渠取水方案．在综合考虑技术、经济、安全、运行维护、厂区总体布置和土石方平衡等因素后．多数核电厂采用隧洞取水方案。以辽宁红沿河核电厂取承隧洞工程为例，辽宁红沿河核电厂位于辽宁省瓦房店市东岗镇林沟村小孙屯．地处瓦房店市西端渤海辽东湾东海岸温坨子。厂区规划装机容鼍为６×１０００ＭＷ级机组，分两期建设．一期建设四台ｌ０００ＭＷ级的ＣＰＲｌｏｏｏ机组。取水工程主要为电厂常规岛冷却水、核岛安全，‘用水和海水淡化系统提供海水．每台机组总的设计取水量为５０．１ｍ‰。取水隧洞采用圆形断面。直径５．５ｍ，采用钢筋混凝土对砌，村砌厚度为５００ｍｍ。通过总结红沿河核电厂取水隧洞工程的设计、建造经验。并参阅其它丁程资料．作者简要论述了隧洞施工过程中塌方产生的原因和预防措施。为后续其它工程提供参考。１２．３．４隧洞的爆破设计有问题，造成对围岩的扰动过大；２．３．５施作二次衬砌的时间太迟，围岩无法承受应力重分布后带来的直接作用而发生塌方：２．３．６采用长台阶法施工时，上、下台阶的间距太大，直接导致塌方的发生：２．３．７在软弱围岩的施工中。没有及时施作仰拱。未形成封闭的环状受力：２．３．８采用新奥法施工时，没有按时、按鼍的开展景测工作。或虽开展了量测工作。但未及时进行信息反馈，从而造成决策失误。２．４管理因索２．４．１未经上级技术部门同意。擅自改变施工方法．如开挖方式、支护方式等；２．４．２不严格遵守设计文件、施工组织设计、《隧洞施工技术规范》、《隧洞验收评定标准》的要求和规定组织施工，达不到“均衡生产、有序施Ｊ二”的要求：２．４．３安全、质量意识淡薄。在施工中存在侥幸心理、偷工减料、弄虚作假等，造成支护质鼍远远达不到设计要求；２．４．４由于不合埋‘『．期、不合理造价等宏观决策．引起施１二过程中强行追求进度，造成支护强度达不到应有的要求，从而引戋塌方。３塌方的界定及分级标准塌方的界定主要是解决两个问题。即塌方与超挖的关系问题和塌方与局部掉块或局部坍塌在量上的划分『ｎＪ题。３．１隧洞的超挖，严格地讲是对爆破的控制『ｎＪ题爆破控制主要包括药量的大小控制，周边眼的装药结构形式、钻孔的倾角等。光面爆破技术在施工中已基奉成熟，一般钻眼深度为３．Ｏｍ左右，个别达到５．ｏＩＩｌ，在这种条件下，隧洞超挖一般为１５—３０ｃｍ（规范规定的允超值为ｌＯ—１５ｃｍ）：另外．对于围岩的地质条件如岩体破碎、节理发育或软弱围岩地段，其超挖数值相应要大一峰，町能达到３０～５０ｃｍ。但在这样的条件下。一般都采用欠挖法施工。即将开挖轮廓线向内收ｌＯ～３０ｃｍ，个别土质隧洞为了控制超挖，共至内收４０一５０ｃｍ。因此．在一般情况下隧洞的超挖值不町能太大，也就是２∞３０ｃｍ。３．２关于局部掉块的大小『口Ｊ题由于围岩存在层理、节珲和软弱夹层。在开挖后出现掉块或局部坍塌的现象是正常的。为了保证后续工作的安伞。开挖后一般还要进行找顶．将有可能掉下来的岩块主动敲下来。掉块的大小与岩层的厚度、节理的间距以及洞窀的宽度有关。针对日前的隧洞开挖宽度一般为６．Ｏ一７．ｏＩｎ，或为９．０一１１．０Ｔｎ，岩层的厚度一般不大于Ｏ．５ｍ（犬于０．５ｍ为巨厚岩层）。因此在一般情况下．被节理切割下来的岩块大小为０．００ｌ一０．５ｍ３，少数大于１．０耐。３．３塌方的界定标准为了给塌方的界定值一个客观、合理的标准，通过长期从事隧洞施工和现场监埋咨询和讨论，结合实际分析，得出了关于塌方的界定标准如下。当隧洞的坍塌高度Ｈ或平均坍塌高度Ｈ。满足下列条件之一者。即判定为塌方：Ｈ≥１．５ｍ或ⅣＩ－伽但－￥≥Ｏ．７ｍ式中：口一坍塌的纵向总数量（ｍ３）；￡一坍塌的长度（ｍ）；ｓ－隧洞的周长（ｍ），即拱部弧形长度＋两侧边墙的高度。４塌方的综合预防措施４．１工程地质方面隧洞通过不良地质灾害地段施工原则施工原则：保护围岩、控制围岩的松动。软弱、破碎围岩的自支护能力足比较弱的．其至没有自支护能力。因此。在软弱、破碎围岩中施工最蕈要的足提高围岩的自支护能力，保护开挖及后续作业的进行。在软弱、破碎围岩中，提高围岩自支护能力的方法是很多的。根据现场的施工经验．提高围岩自支护能力的摹本方法是控制围岩的松弛、坍塌。其原则是：稳定掌子面、及时闭合和加固岩层。具体的主要施工方法可归纳如下：稳定掌子面的方法：正面喷混凝ｔ和锚扦、超前支护。及时｝ｊｊ合的方法：设临时仰拱或底部横撑、加固基脚、向底部地层注浆加固、设底部锚杆、改变施工方法。加固地层：注浆加固、超前支护、地表面加固。２塌方发生的原因隧洞发生塌方的原因是多方面的，有的是人为因素，有的是非人为因素。自．的是由于经验不足等．具体可概括为以下四个方面。２．１地质因素在勘探和施工过程中对地质情况认识不清，造成施丁时出观了塌方：在开挖的过程中。围岩的地质条件突然变差，如从Ⅲ级突然变化到Ｖ级围岩：施Ｉ：过程中出现了较大的断层、破碎带或软弱夹层；出现了特殊的不良地质，如破碎带、高地应力、涌水等。２．２设计因素洞【』的位置选择不恰当，如位于较大的滑动体或断层之中，从而引发洞ｕ塌方；设计的支护参数偏小，无法保证围岩从开挖后到二次衬砌施作这段时间内的稳定；针对特殊不良地质地段，设计上给出的处理措施不当。２．３施工技术因素２－３．１根据地质状况，需要采取超前支护——超前锚杆、管棚、注浆、小导管预注浆等措施而朱采取，或虽然已采取但其质量和效果未能达到要求；２．３．２开挖方法不正确，如应该采用半断面开挖而实际采用了全断面，应该采用分步开挖的而实际采用了全断面或半断面等等：２．３．３初期支护未按设计的参数进行，如锚杆的长度、间距、喷射混凝土厚度等，使围岩的稳定性达不到要求：万方数据科技信息。建筑与工程ｏ２０１０年第５期首先要了解设计上标注的地质情况及特点．并随时与现场的实际她质情况相对照，弄清设计意图，这一点对隧洞防塌上作极为重要。以往的事变说明，许多隧涧塌方的发生。都是因为忽视隧洞所处的地质条件或对地质条件发生变化熟视无睹所造成的。加强对地质的超前预防，主要的措施有超Ｉｊｉ『钻孔、地质雷达、波速测试以及宏观的Ｊ：程类比法等。在软弱围岩地段，为了防止塌方，必须采取正确的开挖方法．如短台阶法、分部开挖法等，并确保初期支护质量。如果软弱围岩地段又同时处在浅埋和大跨度的情况下，此时是隧洞施Ｉ＝安全最薄弱的地方。为ｒ防止塌方，必须制定一整套的防塌技术措施。内容包括：超前支护、加强初期支护、监控量测、二次衬砌紧跟等。在隧洞开挖过程中，突然遇到ｊ，较大的涌水、流沙、溶洞、断层及破碎带时，必须及时改变施工方法。增大支护参数，以及其他必要的技术处理手段，才能达到防塌的目的。４．２施工技术方面隧洞开挖：为了尽量利用嗣岩的自承能力。减少对围岩的扰动．应尽可能地采用全断面的光面爆破技术：对于地质条件较差者．可采用半断面，同时采用弱爆破技术；对于大断面，应采用分步开挖法进行，如ＣＤ法、ＣＲＤ法等。初期支护：初期支护对于隧洞的稳定起决定性作用。支护的目的就是提高周岩的白稳能力，延长其自稳时间，以保证在施作二次衬砌前不发生塌方。因此，必须确保初期支护的参数和质量达到设计要求。特殊情况下，还可以采用预应力锚杆、膨胀性锚杆，喷射混凝土可以采用钢纤维喷射混凝土、碳纤维喷射混凝土等技术手段。超前支护：当围岩的自稳能力较差时。为ｒ预防塌方，必须采用超前支护，其主要的内容有：超前锚杆、小导管注浆、管棚、全断面预注浆、深孔注浆、帷幕注浆以及在洞ｎ浅埋段采用的地表注浆等。二次衬砌：二次衬砌不得严霞滞后初期支护，软弱国岩地段应紧跟开挖，Ⅲ．Ⅳ级围岩需要根据量测结果确定最佳施作时问。监控量测：量测工作在隧洞的防塌工作中。起着重要的作用。它是新奥法的三大核心之一。围岩的失稳破坏总有一定的先兆，通过将量测结果与设计给出的判断标准（也称为管理值）比较，即叮得出围岩，包括初期支护是否稳定的结论。但是，必须指出的是：最测结果超过标准值时隧洞并非一定发生塌方；相反，量测结果没有超过标准值时，隧洞也并非一定安全稳定。４．３现场管理方面现场管理在日前隧洞施工防塌中，是极其重要的环节．从隧洞的开挖到支护，衬砌都需要严格地遵照设计文件、施ｒ亡组织、施工规范、验收标准等要求进行。如果施工现场没有严格的管理，隧洞塌方的发生就不可避免。再者，现在许多隧洞的开挖甚至连支护部分的部分包给民工进行施工。那种“包而不管”或“以包代管”的做法是引发塌方的另一直接原因。总之。在管理方面，必须加强以下几方面的工作：严格遵守铁路、公路、水工隧洞施工规范和隧洞验收评定标准．设计文件以及施工组织设计的要求和规定：未经上级技术部门同意，不得擅自改变施工过程中的开挖、支护方式；认真进行支护作业，确保锚杆的长度、间距、喷射混凝土厚度、格栅拱架间距等参数达到设计要求；必须坚持开展监控量测工作，并及时做到量测资料的收集，处理和信息反馈分析与评价。Ｅ【参考文献】［１】关宝树．隧道Ｔ程旋１＝要点集【Ｍ１，北京：人民交通出版社，２００３．１．［２］杨正保．隧道掘进超前支护技术研究『Ｄ１．武汉：武汉大学，２００５．［３］易萍丽．现代隧道设计与施工『Ｍ１．中国铁道出版社，１９９７．［４］王梦恕．２ｌ世纪山岭隧道修建的趋势【刀墩道工程学报，１９９８：增刊．作者简介：刘磊，男，助理工程师，大连理工大学土未工程专业羊业。主要从事撮电工程土建结构专业设计管理Ｉ作。［责任编辑：王静】（上接第３Ｑ２页）在英语书写教学中开展的活动给学生提供了丰富的相互比较、相互交流英语书写技巧的机会，有利于培养学生书写规范的好习惯，更有利于激发学生探究英文书法之美的积极性。但是英语书写活动并非越多越好。多了反而增加ｒ厂学生的负担．做了无用功，学生一担发现英语作业就是抄了再抄，那么何来讲究书写之美。其作业效果也是不言而喻的。在英语书写教学中开展的活动给学生提供了相瓦比较、相互交流英语书写技巧的机会，有利于激发学生探究英文书法之美的积极性。但是英语书写活动并非越多越好．多了反而增加了学生的负担．做了无用功。我们只要在乎时搞一些作业展览、在一个阶段的教学结束之后开展一些书写小比赛，如写字母、写单词、写句子比赛等，这样的简单活动就足以激起学生的“攀比欲”．促进学生认真对待英语书写了。到了高年级之后，学生已经初步掌握了书写的基本规范和格式。我们就可以布置学生一些学生感兴趣的写一写的作业，如：制作精美的英语书签，编辑英语手抄报．等等。这样既丰富ｒ学生的课余生活，又可以激发他们书写英语的兴趣，一举两得何乐而不为呢？老师将作品收集后，一定要进行严格的评比．最后把获奖作品在各个教室橱窗里展览，给令班学生提供了一次互相学习的机会。也对在学生中创造学好英语，写好英语的良好氛围的营造起了积极的推动作用。这样还能激起他们的“好胜”心，那么相信大部分学生都会努力而又认真的对待英语书写了。英语的书写，不同于汉字的书写。汉字是音形意的组合，记忆汉字的智力因索更多一些；而英语字母，只是作为组成单词的元素，对于它的记忆，非智力因素占的比例要大一些。林崇德教授在《英语教学心理学》。非智力因素与外语学习”一节中指出：。对某种外族文化抱有好感、向往其生活方式、渴望’，解其历史、文化及社会知识．这是一种十分有利于学习该文化语言的因素。”实践证明，一个人如果能写一手漂亮的汉字，他就具备很高的语文素养。同样，能把英文写得漂亮，得到他人的赏识，对于学好英语也起到推动作用。因此，对学生、特别是小学生，必须注重英文书写的指导。愿你们习得一手漂亮的英语。ｅ【参考文献】［１］新课程标准．［２】英语字母规范书写标准．［３］英语教学心理学．［责任编辑：王静】（上接第３４３页）东营地区道路拓宽工程受原材料影响和资金限制，其技术处治应全方位着手，本着简约、有效、实用原则。考虑综合处治，针对不同丁二程条件采取不问的措施，并进行相应处治技术的经济效益和社会效益分析，以确保所采取的处治措施不仅技术町靠，而且［２］城市道路路基施工及验收规范，ｃＪＪ４４－９１．［３］公路路面基层施工技术规范，，ｒＪ０３４．２００４．［４］公路沥青路面施工技术规范，．鹏Ｆ船２００４．【责任编辑：汤静】经济实用。口ｌ【参考文献】［１］城市道路设计规范，ｃＪＪ３７—９０Ｉ万方数据