□路玉萍 □路 明 □杜克勤（三門峽市槐扒黃河供水工程有限責任公司）

1.工程基本情況

某大型提水工程設計提水流量7m3/s，提水總揚程359m，隧洞軸線從某煤田穿過，隧洞圍巖主要為ⅠⅠⅠ～ⅠV類。輸水隧洞進出口樁號分別為3+564.03、11+032.41，全長7468.34 m，坡降1/1000，隧洞為城門洞型，C20素混凝土襯砌，凈寬2.8 m，凈高2.9m，其中直墻段高2.0m，隧洞上部覆蓋層厚度100m。

2008年夏，因某大型企業(yè)在隧洞底板下300m處回采隧洞預留保護煤柱，采煤厚度2～3m，寬度100m，形成采空區(qū)，造成整個山體沉陷變形。從而導致隧洞洞身沉降變形，長度達882m(9+344～10+226)，最大沉降量達130cm。設計坡度為1/1000的隧洞混凝土底板，現(xiàn)已變得松散、破碎、凹陷不平。為此，管理單位在2008年下半年對隧洞進行臨時支護（鋼拱架），但因不負嚴重的山體變形壓力，洞身混凝土已嚴重破裂，局部已經掉塊，隧洞隨時都有坍塌的可能。一旦隧洞坍塌，將導致供水中斷，危及當?shù)鼐用裆詈凸I(yè)企業(yè)生產用水。

2.處理方案的比選

隧洞在2008年秋冬即基礎采空的第一年變形較快，最大沉降量達800mm,2009年最大沉降量達300mm,2010年最大沉降量達200 mm，2011年最大沉降量達100 mm，2012年最大沉降量達20mm，經過近5年的連續(xù)沉降，變形發(fā)展趨于相對穩(wěn)定態(tài)勢。

結合隧洞沉降變化規(guī)律，輸水隧洞初擬3種處理方案，分別是原隧洞加固、隧洞重建、原隧洞加固與原線重建相結合。

2.1 原隧洞加固

在現(xiàn)狀9+566.75～10+414隧洞內架立間距為1.5 m格柵，防止襯砌混凝土及圍巖的塌落。對局部開裂嚴重的襯砌粘貼碳纖維布，抗裂防滲。對局部剝落、塌落的襯砌混凝土，提高整體強度。對該區(qū)間圍巖進行固結灌漿，形成承載圈。頂拱和側壁布設系統(tǒng)錨桿，提高圍巖的穩(wěn)定性。

由于該區(qū)間隧洞襯砌破損嚴重，已嚴重影響到襯砌整體結構性能，局部修補不能保證襯砌的長期穩(wěn)定。同時樁號9+826.6～10+206.4隧洞出現(xiàn)較大的沉降，采用加固措施不能恢復隧洞原設計過流能力。經計算，如僅采用以上加固措施，加固后隧洞的過流能力為1.71m3/s。

2.2 隧洞重建

重建可采用改線和原線兩種重建方案，改線重建是廢棄部分現(xiàn)有隧洞，開挖新的隧洞繞開采空區(qū)。由于隧洞周邊均為煤礦采空區(qū)，無處可繞，暫不考慮。

原線重建是將該洞段按先管棚支護，然后拆除原混凝土襯砌并擴挖，再通過錨噴和架立格柵形成支護，最后澆筑鋼筋混凝土襯砌及對周圍圍巖灌漿加固，使該段恢復原有設計輸水能力。

經比選，采用原線重建方案，既可保證原設計輸水能力，又能有效提高圍巖及襯砌結構的穩(wěn)定性，確保輸水隧洞長期安全運行。

3.原線重建方案

參考類似工程處理經驗，設計采取兩方面措施，一是隧洞采空區(qū)地基灌漿處理，解決隧洞基礎整體沉降問題；二是對沉降破壞的隧洞襯砌結構進行拆除，重新襯砌，過水斷面保持原設計不變，以維持工程設計規(guī)模。

3.1 采空區(qū)地基處理。

采空區(qū)地基處理方案有井下和地面兩種充填措施。

3.1.1 井下充填措施

主要有水砂充填、風力充填、矸石自溜充填和帶狀充填。水砂充填是井下利用充填設備將水砂充填至采空區(qū)，河砂、山砂、卵石、碎石、井下矸石、粉煤灰等均可用作充填料。風力充填是指將地面充填材料通過垂直管道溜入井下儲料倉，然后由運輸機輸送到風力充填機，風力充填機利用風壓通過充填管道將充填材料送入采空區(qū)充填，風力充填效果不如設施充填，但對材料、設備要求較低。矸石自溜充填是指矸石在自重的作用下，沿煤層底板自溜充填采空區(qū)，這種方法減小地表變形效果不大。帶狀充填是指沿工作面方向每隔一定距離壘一個矸石帶來支撐頂板，構造面向前推進，矸石帶也隨之延長，此種方法應保證矸石帶有足夠的強度支撐上部覆巖。

3.1.2 地面充填方法

從地面對已沉陷的采空區(qū)冒落帶及斷裂帶進行大口徑灌漿并輔以骨料充填的處理方法。

結合礦區(qū)的實際情況，設計采用注漿法對黃李隧洞采空區(qū)地基進行加固處理。

注漿孔采用梅花狀布孔均勻布設，根據(jù)同類工程的施工參數(shù)，設計排距20m，孔距15m，注漿順序為首先對邊界實施隔斷性帷幕注漿，以減少和阻止注入漿液的流失和浪費，然后對中間孔進行深層注漿施工。

根據(jù)采空區(qū)冒落帶、斷裂帶和彎曲帶的特性，從隧洞洞壁外20m按巖層移動角向下擴散至采空區(qū)底部，以此確定洞底采空區(qū)灌漿范圍。土層移動角采用45°、巖層移動角采用75°。經布置，采空區(qū)處理范圍為：處理長度1000m，處理寬度253.4m。鉆孔從地面開始鉆，鉆至采空區(qū)冒落帶煤層底板下1.5m以內終孔。

注漿材料采用42.5級普通硅酸鹽水泥和粉煤灰，按水：固=1：1，其中水泥：粉煤灰 =0.15：0.85，另為改善漿液流動性，提高注漿加固效果，在漿液中可根據(jù)實際情況加入平流劑等外加劑。

3.2 隧洞結構處理

隧洞結構擬拆除重襯，按先管棚支護，拆除原襯砌混凝土，再噴錨支護，最后襯砌鋼筋混凝土的順序施工。本次隧洞處理長度1000m。

3.2.1 支護設計

原混凝土襯砌拆除前，在隧洞拱部及兩側墻采用φ75 mm@500 mm大管棚超前支護，管長10 m，每9 m一環(huán)，環(huán)間搭接0.5m。拆除原襯砌混凝土,局部下沉塌陷部位按設計斷面擴挖。頂拱和側壁采用φ25系統(tǒng)錨桿支護，單根錨桿長3.0m，間距1.5m，梅花形布置，φ8@120mm×120mm鋼筋網全斷面封閉。架鋼支撐，每榀鋼支撐采用4根φ25鋼筋，中間采用φ12 mm箍筋焊接，寬150 mm。鋼支撐間距l(xiāng).0 m，每榀鋼支撐間設φ28 mm聯(lián)系筋，噴C25混凝土厚150 mm。全斷面掛第二層φ8@120mm×120mm鋼筋網，再噴C25混凝土厚50mm。

3.2.2 襯砌結構設計

R2=2R1標準馬蹄形斷面設計，凈高與凈寬2.9m，為便于施工，側墻外緣采用垂直直線形。隧洞襯砌采用C25鋼筋混凝土，抗?jié)B等級W4，厚度400mm。鋼筋采用HRB335級，雙層鋼筋，保護層厚度50mm，襯砌混凝土水灰比不宜＞0.5。

對10+002～10+186采空中心區(qū)、沉降量較大地段，隧洞混凝土襯砌分段長度為6m，施工縫縫寬為30 mm，以適應持續(xù)沉降變形；其余兩端采空影響帶，隧洞混凝土襯砌分段長度為9m，施工縫縫寬為20mm。為保證隧洞沉降后，過水斷面不減小，還在10+002～10+186采空中心區(qū)預留了沉降高度——對隧洞凈空高增加了150mm。

3.2.3 伸縮縫處理

橫向伸縮縫填充聚乙烯閉孔泡沫板，埋設E4652型橡膠止水，迎水面用聚硫密封膠封閉。反拱底板縱向伸縮縫埋設紫銅片止水（厚1mm）。止水內側（背水面）填充單層油毛氈，止水外側（迎水面）填充L-600低發(fā)泡塑料板。

3.2.4 混凝土與巖面之間的灌漿處理

為增強巖體的整體性和充填混凝土與圍巖之間縫隙，在支護、襯砌完成后，對洞身進行固結灌漿和回填灌漿。預埋灌漿管為50鋼管，壁厚3mm，灌漿孔直徑≥φ38。

回填灌漿范圍為頂拱120°以內，孔距和排距均為3.0 m，灌漿孔深入圍巖100mm。回填灌漿待混凝土強度達到70%設計強度后方可進行，灌漿壓力為0.2～0.3MPa。

固結灌漿范圍為隧洞采空區(qū)段全斷面，分兩序進行，灌漿孔沿洞身全斷面呈梅花狀布設，灌漿孔深入巖層3.0m，孔距1.5m，排距3.0m。固結灌漿待回填灌漿結束7-14d后進行，灌漿壓力為 0.2～0.3MPa。

回填灌漿和固結灌漿均從低向高進行，灌漿壓力和開灌水灰比根據(jù)現(xiàn)場試驗確定具體采用值。

3.2.5 排水孔

在頂拱設排水孔，左中右3排?？着啪?m，左右排水孔比拱腳高150mm。排水管采用預埋φ50PVC管，在地下水豐富的破碎、斷層、裂隙處排水孔適當加密。

4.投資估算

依據(jù)河南省豫水建[2006]52號文《河南省水利水電工程概預算定額及設計概（估）算編制規(guī)定》、《建筑工程概算定額》、《施工機械臺時費定額》及2010年第三季度信息價格，經計算本工程修復靜態(tài)總投資為11885.94萬元。其中采空區(qū)巖體加固工程投資（含材料價差）7110.01萬元，隧洞修復工程投資（含材料價差）2350.22萬元。