【摘要】本文以卡基娃水電站4#支洞塌方處理施工為實(shí)例，具體介紹了超前小導(dǎo)管注漿施工技術(shù)，在工程隧道施工中的難點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了必須嚴(yán)格遵循的施工原則及注漿施工工藝的闡述，以推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】4#支洞；超前；小導(dǎo)管；施工；應(yīng)用

0.概述

卡基娃水電站位于四川省涼山州木里縣境內(nèi)的木里河上游，壩址距小金河口198.5km，距木里縣城約200km，工程區(qū)所有地層巖性主要為奧陶系下統(tǒng)人公組（O1r）的變質(zhì)石英砂巖、千枚化板巖及砂質(zhì)板巖。

1.地質(zhì)狀況

卡基娃水電站4#支洞沿木里河右岸斜坡中、下部布置，隧洞經(jīng)過(guò)地層為奧陶系人公組千枚化板巖夾變質(zhì)石英砂巖（O1r3），軸線方向與地層走向交角20～40°，地層產(chǎn)狀N10～30°W/NE∠35～50°。4#支洞圍巖以局部穩(wěn)定性差的Ⅲ2類為主。巖性以千枚化板巖為主，板巖基本為軟質(zhì)巖，易產(chǎn)生收斂變形，特別是絹云板巖、碳質(zhì)板巖等在開挖到位若不及時(shí)封閉或遇水（在地下水豐富地段）易軟化和泥化，圍巖性狀會(huì)迅速惡化。

在開挖至樁號(hào)K0+103時(shí)，巖層出現(xiàn)明顯掉塊，出現(xiàn)小面積塌方，由于不斷有滲流水流出，而且千枚巖有遇水軟化的特性，使得塌方越來(lái)越嚴(yán)重，最終形成有一個(gè)長(zhǎng)度12m，高度5m的空腔，由于塌方仍在繼續(xù)，當(dāng)即決定采用超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)加鋼拱架支撐進(jìn)行處理。

2.施工方案

（1）從塌方量和塌方渣體來(lái)看，若采用常規(guī)方式或強(qiáng)行鋼支撐支護(hù)安全系數(shù)低，會(huì)因?yàn)樵w破碎和塌方上方圍巖仍在掉塊不能成洞，容易發(fā)生安全事故，而無(wú)法完成塌方處理施工。為此，先在塌方渣體上向前以一定仰角打入超前小導(dǎo)管，再利用超前小導(dǎo)管，將頂拱范圍內(nèi)的渣體進(jìn)行灌漿固結(jié)。形成固結(jié)圈，并以施工掌子面支立鋼支撐作支撐跟進(jìn)，形成鋼拱架支撐面，鋼支撐防護(hù)下進(jìn)行人工清理開挖，向前進(jìn)尺，后期空腔回填泵送混凝土固結(jié)。

（2）小導(dǎo)管制作安裝：

為防止隧道開挖時(shí)掌子面前方圍巖不能自穩(wěn)而出現(xiàn)坍塌是采用超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)的根本目的，就是為了保證隧道開挖的安全。

超前小導(dǎo)管常采用直徑為?42mm鋼管，壁厚一般為3.5mm。長(zhǎng)度有4m，每3m一環(huán)，搭接長(zhǎng)度不小于1m或，環(huán)向間距40cm。注漿孔徑為6～8mm，孔距15cm，梅花形布置。前端20cm制作成蒜瓣?duì)铄F形，尾端30cm范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段，并設(shè)置Φ8加勁箍。

利用YT28鉆機(jī)在隧道開挖工作面的拱部外150°范圍鉆孔，外插角控制在3°～5°，插入直徑為?42mm×3.5mm的無(wú)縫鋼管，整個(gè)超前小導(dǎo)管的布置沿輪廓線形成一傘狀保護(hù)環(huán)。

（3）固結(jié)灌漿：

為確定灌漿壓力和灌漿范圍，灌漿先在未被破壞的塌方渣體上進(jìn)行試驗(yàn)，以保證取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能有效地指導(dǎo)塌方灌漿。

小導(dǎo)管制作參數(shù)為4m長(zhǎng)的灌漿導(dǎo)管，然后，在塌方渣體上選擇一處合適位置，按水平間距1m擊入。漿液采用純水泥漿，水灰比為0.8：1，注漿采用5Mpa注漿泵。開始注漿前，將鋼管編好序號(hào)，部分作為灌漿孔，部分作為觀察孔。灌漿最大壓力按0.3Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa三種壓力控制，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定最大值時(shí)，則延緩灌漿速度，直到達(dá)到最大壓力值時(shí)，并持續(xù)30分鐘后，停止灌漿。灌漿結(jié)束之后，待水泥漿達(dá)到初凝后，按孔序檢查其灌漿效果。

灌漿實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)最大灌漿壓力按0.3Mpa控制時(shí)，灌漿范圍為30cm；當(dāng)最大灌漿壓力按0.5Mpa控制時(shí)，灌漿范圍為50cm；當(dāng)最大灌漿壓力按0.8Mpa控制時(shí)，灌漿出現(xiàn)串漿和冒漿現(xiàn)象。由此表明，本次塌方灌漿最大灌漿壓力應(yīng)選擇0.5Mpa為宜。

灌漿前，先對(duì)灌漿渣體采用噴C20混凝土進(jìn)行封閉，以減少在灌漿過(guò)程中出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象。灌漿按實(shí)驗(yàn)確定的灌漿參數(shù)施工，灌漿分為I序孔和II序孔，施工時(shí)先I序孔后II序孔，自兩側(cè)拱角向中間施工。注漿采用孔口注漿管注漿，孔口排氣管與注漿管，由閥門來(lái)控制開關(guān)，排氣管采用Φ20塑料管，插入孔底5～10cm處，然后連接注漿管等各種管路，利用錨固劑封閉掌子面與導(dǎo)管間的孔隙，防止漏漿。關(guān)閉孔口閥門，開啟注漿泵進(jìn)行管路壓水試驗(yàn)，如有泄漏及時(shí)檢修。

在灌漿過(guò)程中，若出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)壓力，但吃漿量很大的情況，則出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象，應(yīng)該立即停止灌漿，選擇附近的灌漿管繼續(xù)灌漿。為提高灌漿效果，加快施工進(jìn)度，在水泥漿拌制過(guò)程中加入適量外加劑。

（4）鋼支撐支立：

小導(dǎo)管施工完畢后，用人工逐漸向前扒上部石渣，露出固結(jié)圈時(shí)，停止扒渣，開始進(jìn)行鋼拱架支撐。然后，以此為一個(gè)循環(huán)，向掌子面進(jìn)行小導(dǎo)管施工。

由于施工空間較小，為保證塌方安全施工，此后開挖全部采用人工開挖。

鋼支撐在塌方處理過(guò)程中主要起兩個(gè)作用：一是支撐小導(dǎo)管，以便于支撐塌方渣體，開挖成洞；二是加強(qiáng)塌方處理過(guò)程中的支護(hù)，以確保支護(hù)穩(wěn)定。鋼支撐分兩段支立，先邊墻后頂拱，其間距為50cm，自施工掌子面開始，沿洞軸線支立，鋼支撐間以連接鋼筋連接，并設(shè)置鎖腳錨桿固定。

（5）回填混凝土：

在考慮洞頂空腔回填灌漿無(wú)法達(dá)到密實(shí)效果時(shí)采用泵送混凝土回填。

塌方泵送混凝土回填工作，空腔高度在5m左右，回填厚度也在5m左右，利用預(yù)埋1.5m、3m、4.5m鋼管進(jìn)行泵送混凝土的回填工作，一次回填高度控制在1.5m，當(dāng)1.5m回漿管回漿后，進(jìn)行移管至后3.0m回漿管，當(dāng)后3.0m回漿管回漿后再移至前4.5m回漿管，依次進(jìn)行直至空腔回填密實(shí)。最后在進(jìn)行補(bǔ)充水泥回填灌漿。

（6）施工效果：

整個(gè)10m的塌方從事件發(fā)生到處理結(jié)束，共用了95天。整個(gè)施工過(guò)程均很順利，自第二輪小導(dǎo)管開始，施工就進(jìn)入了一個(gè)良性循環(huán)。且從灌漿吃漿量來(lái)看，除第一輪灌漿吃漿量較大外，其余每輪灌漿吃漿量并不大。

塌方處理結(jié)束后，在塌方段設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)處理完后的塌方面進(jìn)行觀測(cè)。通過(guò)自塌方處理結(jié)束后的連續(xù)近一個(gè)月的測(cè)量觀測(cè)，塌方面一直很穩(wěn)定，無(wú)變形情況發(fā)生。

3.結(jié)語(yǔ)

此次塌方處理完畢后，在支洞處理段前10m，又出現(xiàn)一次塌方，塌方情況與此次相似，塌方長(zhǎng)度5m。再次采用超前小導(dǎo)管灌漿固結(jié)的方法進(jìn)行塌方處理施工，便很順利地完成塌方處理。

超前小導(dǎo)管灌漿進(jìn)行塌方處理，之所以能達(dá)到很好的效果，主要原理是：小導(dǎo)管灌漿將頂拱以上1m左右范圍內(nèi)的渣體進(jìn)行固結(jié)，坍塌體由原來(lái)的松散體變成了穩(wěn)定的固結(jié)體，形成了穩(wěn)定的固結(jié)圈，再對(duì)其進(jìn)行開挖，在加入了鋼支撐、錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土等強(qiáng)支護(hù)措施，就可以安全地進(jìn)行相應(yīng)的其他工序施工，順利完成塌方處理，使得塌方處理完后的塌方段非常堅(jiān)固，確保了塌方段在支洞運(yùn)行中的安全穩(wěn)定。

本次塌方?jīng)]有造成人員傷亡，處理速度也較快，對(duì)整個(gè)電站施工未造成太大的影響。然而，塌方處理無(wú)疑是亡羊補(bǔ)牢之舉，在工程施工中，我們應(yīng)該做的還是避免塌方的發(fā)生。在隧洞施工過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)技術(shù)管理工作，若發(fā)生圍巖地質(zhì)情況變差的情況，應(yīng)立即采用“短進(jìn)尺，勤支護(hù)”的施工方案，必要時(shí)可加強(qiáng)支護(hù)，不惜增加工程投入，也要避免塌方和安全事故的發(fā)生。