曹宗軍

（中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 四川成都610066）

1 隧洞施工中塌方情況概述

喜兒溝水電站引水隧洞全長(zhǎng)8393 m，水電五局承擔(dān)施工樁號(hào)為3+200～8+413.692 m，長(zhǎng)5213.692 m，為有壓隧洞，圓形斷面，洞徑為7.5 m，設(shè)計(jì)流量141 m3/s，洞內(nèi)流速3.19 m/s，隧洞底坡為5‰，采用鋼筋混凝土全斷面襯砌。根據(jù)巖石類別進(jìn)行不同厚度的混凝土襯砌，Ⅲ類圍巖開挖半徑為4.35 m，一次支護(hù)10 cm，混凝土襯砌50 cm；Ⅳ類巖石段開挖半徑4.5 m，一次支護(hù)25 cm，混凝土襯砌50 cm；Ⅴ類巖石段開挖半徑4.9 m，一次支護(hù)25 cm，混凝土襯砌90 cm。

引水隧洞開挖到樁號(hào)3+693.5～3+680段遇到了塌方，經(jīng)分析該塌方段屬Ⅴ類圍巖，主要以碳質(zhì)千枚巖為主，夾方解石條帶及娟英千枚巖，巖體較為破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育且地下水豐富，巖層走向與洞軸線夾角小，碳質(zhì)千枚巖遇水軟化、泥化，強(qiáng)度降低，巖體自穩(wěn)能力較差，地質(zhì)條件差是造成此次塌方的主要原因。

對(duì)塌方體進(jìn)行常規(guī)出渣（支護(hù)）方案，在出渣過(guò)程中引3+680回填混凝土與巖面交接部位出現(xiàn)塌方，出渣近20d時(shí)間，塌方洞渣還是不斷往下滑塌，堆渣體基本無(wú)變化，渣體成碎塊狀無(wú)膠結(jié)力、渣體松散范圍大，而且不均勻，有碎狀和大塊狀，根據(jù)目前現(xiàn)場(chǎng)情況分析，原回填混凝土頂部預(yù)留通道已被渣體充填，塌腔頂部呈漏斗狀，并有繼續(xù)向頂拱及靠上游方向延伸趨勢(shì)。塌方示意圖如圖1所示。

圖1 塌方體示意圖

鑒于目前重復(fù)不斷的出渣，效率較低（塌渣需挖機(jī)多次倒運(yùn)才能裝車），進(jìn)度極其緩慢，人員窩工嚴(yán)重等因素，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定采用管棚法進(jìn)行施工。

2 塌方處理原則

塌方處理本著安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、保證進(jìn)度的原則進(jìn)行。

3 施工方案

管棚是沿開挖輪廓線，鉆設(shè)與隧洞軸線平行的鉆孔，跟管鉆機(jī)施工，而后穿入φ108的鋼管，并向管內(nèi)注漿，固結(jié)鋼管周邊的圍巖及渣體，在預(yù)定的范圍內(nèi)形成簡(jiǎn)支梁支護(hù)體系。它的主要作用是，提高管周圍巖渣體的抗剪強(qiáng)度，先行支護(hù)圍巖，把因開挖引起的松弛控制在最小范圍之內(nèi)。

管棚施工前首先對(duì)塌渣體噴射混凝土20 cm厚形成防護(hù)墻，對(duì)虛渣體進(jìn)行固結(jié)灌漿，然后搭設(shè)施工平臺(tái)。管棚施工工藝如下：

1）施工工藝流程

施工工藝流程詳見圖2《超前管棚施工工藝流程圖》。

圖2 超前管棚施工工藝流程圖

2）施工參數(shù)

（1）鋼管規(guī)格：Ф108×6 mm 無(wú)縫鋼管。

（2）布管形式：?jiǎn)闻挪伎?，平行于洞軸線，插角為5°到15°，間距30 cm，拱頂150°范圍，詳見圖3《超前管棚施工布置示意圖》。

（3）注漿材料：0.5∶1 純水泥漿液。

（4）長(zhǎng)度：8～12 m。

（5）套拱內(nèi)鋼拱架采用I18工字鋼，每榀鋼拱架采用Ф25的鋼筋鏈接，間距為0.5 m。

（6）隧洞縱向同一橫斷面的鋼管接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少須錯(cuò)開1 m。

（7）支護(hù)形式：采用“管棚+鋼拱架+系統(tǒng)錨桿+噴射混凝土支護(hù)”的方法。

3）施工方法

（1）現(xiàn)作業(yè)面處理：

首先停止出渣，采用C20噴射混凝土封閉塌渣以防后續(xù)施工中由于圍巖繼續(xù)風(fēng)化而造成的堆渣不穩(wěn)垮塌現(xiàn)象，第二對(duì)塌渣頂部沿設(shè)計(jì)開挖斷面打設(shè)灌漿孔對(duì)該部位進(jìn)行預(yù)固結(jié)灌漿保證后續(xù)管棚施工時(shí)圍巖有足夠的承載力，灌漿花管自制，長(zhǎng)度6 m，間距40 cm。將塌渣固結(jié)形成整體受力體。

（2）孔位放樣布置

根據(jù)設(shè)計(jì)斷面要求，采用全站儀進(jìn)行孔位的測(cè)量放樣工作，并用紅油漆在作業(yè)掌子面上作好導(dǎo)管位置的標(biāo)記。鉆孔直徑應(yīng)大于設(shè)計(jì)導(dǎo)管直徑3～5 mm，孔深大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度10 cm。

（3）鉆孔

采用潛孔鉆鉆孔，一次成孔，鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常用測(cè)斜儀測(cè)定其位置，并根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的狀態(tài)判斷成孔質(zhì)量，及時(shí)處理鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的事故；鉆進(jìn)過(guò)程中確保動(dòng)力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進(jìn)；認(rèn)真作好鉆進(jìn)過(guò)程的原始記錄，及時(shí)對(duì)孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述，作為洞身開挖時(shí)的地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)參考資料，從而指導(dǎo)洞身開挖。

圖3 超前管棚施工布置示意圖

（4）安裝管棚鋼管

①鋼管在專用的管床上加工好絲扣，導(dǎo)管四周鉆設(shè)孔徑10～16 mm注漿孔(靠孔口1.0 m棚管不鉆孔)，孔間距30 cm（中對(duì)中）。

②接長(zhǎng)鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開1 m。

③經(jīng)常量測(cè)孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時(shí)糾正，至終孔仍超限者應(yīng)封孔，原位重鉆。

④掌握好開鉆與正常鉆進(jìn)的壓力和速度，防止斷桿。

（5）注漿

漿液采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌，注漿的目的是充填松散體的空隙，使管壁四周松散渣體充分膠結(jié)，形成拱圈，管棚形成巖錨梁，從而為隧洞塌方體開挖創(chuàng)造條件。采用0.5∶1的純水泥漿液進(jìn)行灌注，灌漿壓力0.5～1.0 MPa，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整，注漿過(guò)程中應(yīng)派專人負(fù)責(zé)，填寫“注漿記錄表”，記錄注漿時(shí)間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值，監(jiān)控連通裝置，避免因壓力猛增而發(fā)生異常情況。

注漿結(jié)束后，在管棚內(nèi)插入3根Φ22鋼筋束，增加管棚的整體剛度。

（6）開挖支護(hù)

待強(qiáng)之后，隧洞底部采用挖掘機(jī)出渣，頂部采用人工出渣，依次循環(huán)開挖，一次開挖進(jìn)尺以30～50 cm為宜，型鋼支撐跟進(jìn)支護(hù)。

4 質(zhì)量、安全控制措施

1）質(zhì)量控制措施

施工過(guò)程中安排專職質(zhì)檢人員現(xiàn)場(chǎng)盯班控制，嚴(yán)格對(duì)導(dǎo)管安裝、灌漿、鋼支撐、連接筋焊接、錨桿安裝及混凝土等質(zhì)量進(jìn)行檢查與驗(yàn)收；噴混凝土?xí)r嚴(yán)格控制配合比以及噴射質(zhì)量；灌漿時(shí)，必須現(xiàn)場(chǎng)盯面確保灌漿質(zhì)量。

2）安全控制措施

在施工過(guò)程中，安排專職安全員現(xiàn)場(chǎng)盯面，觀察圍巖變化情況。出渣后，利用挖掘機(jī)對(duì)邊頂拱進(jìn)行清面，進(jìn)一步排除危石及浮石；在支護(hù)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，及時(shí)通知作業(yè)人員躲避或撤離現(xiàn)場(chǎng)；支護(hù)結(jié)束的初期，專職安全員要加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)的視察，如發(fā)現(xiàn)有變形情況，及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人或技術(shù)部門，根據(jù)情況采取加強(qiáng)監(jiān)測(cè)或?qū)χёo(hù)進(jìn)行加固的辦法。

加強(qiáng)施工人員培訓(xùn)工作，施工前，加強(qiáng)施工作業(yè)人員、機(jī)械操作人員、現(xiàn)場(chǎng)管理人員和專職安全員有關(guān)洞內(nèi)塌方的安全知識(shí)講解：①圍巖破碎、結(jié)構(gòu)面紊亂、有裂縫和滲水的情況，容易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，加強(qiáng)安全撬挖、安全觀測(cè)和安全支護(hù)工作。②注意觀察周圍環(huán)境，發(fā)現(xiàn)道路上有噴混凝土塊、片石等，應(yīng)繞行后觀察，并及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人或?qū)Ｂ毎踩珕T，設(shè)置警示標(biāo)志或采取支護(hù)處理措施；施工過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，及時(shí)告知周圍作業(yè)人員或現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人，根據(jù)情況采取處理措施或撤離現(xiàn)場(chǎng)。③出現(xiàn)塌方掉塊后，作業(yè)人員應(yīng)立即撤離現(xiàn)場(chǎng)，絕對(duì)不能駐足觀看或搶救機(jī)械設(shè)備。④在塌方處理前還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況編制隧洞塌方處理應(yīng)急預(yù)案，并進(jìn)行詳細(xì)交底。

5 結(jié)語(yǔ)

塌方在地下工程施工中經(jīng)常會(huì)遇到，塌方發(fā)生后根據(jù)塌方的原因和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，要在保證安全的前提下采取合理的處理方法，本工程在塌方后采用了大管棚的方式處理塌方，取得了很好的效果，順利地通過(guò)了塌方，其他工程可以參考借鑒。