施春生

（遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110166）

長(zhǎng)支洞淺埋鄰河段施工方案設(shè)計(jì)

施春生

（遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110166）

文章針對(duì)大伙房水庫(kù)輸水一期工程 14 號(hào)支洞的特殊地質(zhì)構(gòu)造，設(shè)計(jì)了隧洞工程淺埋臨河段的施工方案，根據(jù)實(shí)際施工情況來(lái)看，該方案切實(shí)有效地解決了施工難題，對(duì)相關(guān)工程施工具有一定的借鑒意義。

隧洞施工；地址預(yù)報(bào)；超前注漿

大伙房水庫(kù)輸水工程是遼寧省“十五”、“十一五”重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，由一期工程、二期工程兩部分組成。一期工程的主要建設(shè)內(nèi)容是修建一條長(zhǎng)達(dá) 85.32 km，直徑7.16m 的連續(xù)隧洞。為滿足洞內(nèi)施工通風(fēng)、出渣等技術(shù)要求，在主洞沿線共修建 16 條支洞，其中 14 號(hào)支洞全長(zhǎng) 1 298 m，洞軸線呈 11.6%的下坡，洞軸線緊鄰 F41 斷層 （區(qū)域性斷層），同時(shí)，支洞為設(shè)計(jì)變更后的洞軸線，缺少設(shè)計(jì)地質(zhì)資料，特制訂該方案以指導(dǎo)工程建設(shè)。

1 淺埋鄰河段埋深及圍巖分布狀況

根據(jù)實(shí)際測(cè)繪的縱斷面圖，支洞在 0+200～0+350 段埋深大 小變化比較頻繁，埋深在 11.32 ～22.7 m 范圍內(nèi)變化；最小埋深在 0+256.25 處，其埋深為 11.32 m；在 0+230處支洞下穿一道深溝，其埋深為 16.7 m；在 0+254～0+394段下穿河灘稻田。

預(yù)計(jì)整個(gè)支洞的圍巖類(lèi)別有Ⅴ，Ⅳ，Ⅲb，Ⅲa四類(lèi)，淺埋鄰河段圍巖預(yù)計(jì)分布狀況：0+200～0+220 為Ⅴ類(lèi)，0+ 220～0+350 為Ⅳ。

2 施工方案

1）由于該段無(wú)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料，又受 F41 斷層影響，前方圍巖狀況只能根據(jù)目前地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)目前情況，由于圍巖較為破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，有滲水，因此對(duì) 0+ 220～0+350 段施工，遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、多循環(huán)、早預(yù)報(bào)、勤量測(cè)”的原則組織施工，確保順利通過(guò)此段。

2）超前地質(zhì)探測(cè)：施工中采用超前鉆孔進(jìn)行地質(zhì)超前探測(cè)，根據(jù)鉆孔的鉆進(jìn)速度、水流顏色、出水量情況判定圍巖情況，同時(shí)根據(jù)地質(zhì)編錄進(jìn)行分析預(yù)報(bào)前面地質(zhì)情況。

3）超前小導(dǎo)管注漿：為防止河水通過(guò)裂隙滲流影響安全、避免圍巖破碎地段發(fā)生坍塌，在圍巖破碎、滲水量較小時(shí)，拱部范圍內(nèi)采用 φ42 小導(dǎo)管超前預(yù)注漿（水泥－水玻璃雙液漿）加固；圍巖破碎、裂隙發(fā)育、滲水量較大時(shí)，全斷面周邊采用 φ42 小導(dǎo)管超前預(yù)注漿（水泥－水玻璃雙液漿）加固。

4）固結(jié)注漿：開(kāi)挖后對(duì)拱墻進(jìn)行固結(jié)注漿（單液漿）加固，提高隧道自身穩(wěn)定能力。

5）優(yōu)化支洞縱坡：取消第一個(gè)平坡段 0+222.5～0+247.5，仍以 11.6%坡度向前施工，調(diào)整第二個(gè)平坡段高程及第三段坡度。取消第一個(gè)平坡段后，0+256 處埋深由 11.32 m增加 到 14.22 m，支 洞埋深增加 2.9 m，施工 中可提高安全系數(shù)。

6）進(jìn)入 0+220～0+350 段，施工前完成地表河道改移，使河道遠(yuǎn)離支洞；在 0+256 地表附近采取挖地質(zhì)探坑以分析地質(zhì)情況；

7）地表采用埋設(shè)沉降觀測(cè)樁，洞室加密量測(cè)斷面，根據(jù)地表變化及洞內(nèi)收斂情況來(lái)指導(dǎo)施工；確保此段施工順利安全通過(guò)。

3 施工方法

3.1 地質(zhì)預(yù)報(bào)

施工時(shí)中采用超前探孔進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)，每開(kāi)挖進(jìn)尺 2 m 后進(jìn)行 1次 5 m 深的超前鉆孔地質(zhì)預(yù)報(bào)，每次預(yù)報(bào)設(shè)置3～5 個(gè)地質(zhì)鉆孔，同時(shí)，拱部向上鉆 1～2 個(gè) 3～4 m 深的鉆孔，探明隧道頂部地質(zhì)和滲水情況。

3.2 小導(dǎo)管超前預(yù)注漿加固和固結(jié)注漿加固

當(dāng)淺埋段圍巖破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育且有地下水滲入時(shí)，采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿（水泥-水玻璃雙液漿）加固地層。開(kāi)挖后對(duì)拱墻進(jìn)行固結(jié)注漿（單液漿）加固，注漿主要作用是封堵裂隙，隔離水源，堵塞水點(diǎn)，以減少洞內(nèi)涌水量來(lái)改善施工條件，固結(jié)破碎圍巖，提高圍巖自穩(wěn)能力。

1）注漿孔的布置

目前據(jù)該支洞圍巖破碎程度、斷層裂隙成組連續(xù)出現(xiàn)以及地下水涌水情況等，注漿孔主要布置于拱部，注漿采用 φ42mm 小導(dǎo)管注漿，環(huán)向中心間距 35 cm，長(zhǎng)度 3.5m，外插角 5°~10°，每 2 m 打一環(huán)，搭接 1.5 m，鋼管上梅花型布置出漿孔，超前注漿小導(dǎo)管布置見(jiàn)圖 1。

圖1 超前注漿小導(dǎo)管布置

因超前注漿加固在注漿管周?chē)鷶U(kuò)散有效范圍一般不超過(guò) 1.0m，為保證隧道結(jié)構(gòu)的安全和施工安全，當(dāng)超前注漿結(jié)束且開(kāi)挖后，在掌子面后面采取徑向布孔注漿，對(duì)圍巖進(jìn)行注漿固結(jié)加固，固結(jié)灌漿按照施工圖設(shè)計(jì)參數(shù)：孔深3.5m，排距 3.0m 組織施工。固結(jié)灌漿按采用水泥單液漿。

2）注漿壓力控制和注漿方法

施工時(shí)，起始?jí)毫M定于 0.5 MPa，隨著注漿量的增加而逐漸升壓，終壓控制為 2 MPa。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，采用兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)來(lái)控制：一是最終吸漿量；二是達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)壓力（即終壓）時(shí)的持續(xù)時(shí)間。在施工中結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用：注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓 2 MPa，吸漿量為 50~100 L/m in，穩(wěn)定約 20 min 即可結(jié)束。

根據(jù)鉆孔涌水情況、裂隙發(fā)育程度及巖石破碎情況，注漿采用全段一次注漿方法。在具體的注漿過(guò)程中，為防止?jié){液串孔影響注漿效果，在注漿順序上按照隔孔灌漿的方式逐次施作。

3.3 開(kāi)挖支護(hù)

0+200～0+350 段，當(dāng)裂隙不很發(fā)育、地下水較小時(shí)，采用全斷面開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)縮短循環(huán)進(jìn)尺，控制裝藥量，以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。在圍巖破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育，且有較大地下水滲入時(shí)，施工采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，施工進(jìn)尺每循環(huán)控制在 1m左右，施工時(shí)上下臺(tái)階開(kāi)挖平行推進(jìn)。下臺(tái)階施工采用左右兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)跳槽開(kāi)挖的方式，確保上斷面初期支護(hù)的安全；為了滿足上半斷面施工的需要，上臺(tái)階長(zhǎng)度控制在 4～5 m。具體施工方法見(jiàn)圖 2。

圖2 上下臺(tái)階法施工方法示意圖

3.4 縱坡優(yōu)化

支洞原設(shè)計(jì)坡度 為 11.6%，在 0+222.5~+247.5 段（第1 個(gè)）和 0+472.5~+497.5（第 2 個(gè)）、0+722.5~+747.5 段（第3個(gè)）為洞室內(nèi)3個(gè)平坡道。第1個(gè)平坡段位于淺埋鄰河段內(nèi)，0+256.25 處支洞埋深僅有 11.32m。同時(shí)該地域受 F41斷層影響嚴(yán)重，又緊靠河流段，為保證安全順利通過(guò)淺埋段，建議取 消洞內(nèi)第一個(gè) 平坡段（0+222.5~+247.5），從 0+ 222.5 里程處仍然按照-11.6%的坡度繼續(xù)向下開(kāi)挖施工，至 0+472.5 處時(shí)施做平坡段，平坡段里程為 0+472.5~+497.5（第 2 個(gè)平 坡 段、 里 程不 變）， 標(biāo) 高 由 283.200 m 降 為280.300 m，從 0+497.5 處開(kāi)始以-10.3111%的坡度施工向前開(kāi)挖至下一平坡段 0+722.5~+747.5（第 3 個(gè)平坡段），施工標(biāo)高按原設(shè)計(jì)標(biāo)高 257.100m 進(jìn)行施工，自 0+747.5 以后坡度調(diào)至設(shè)計(jì)坡度-11.6%繼續(xù)施工。經(jīng)此優(yōu)化后，0+ 256.25 處埋深增加 2.9 m，由埋深 11.32 m 增至 14.2 m，更有利于隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.5 河道改移

此段緊鄰河道，其間地表河流基本與支洞軸線平行，距支洞軸線距離較近，平面距離 3.2~19.6 m，最近處 0+ 254.19 洞軸線距離河流平面距離只有 3.2 m。由于 F41 斷層為 區(qū)域性斷層 ， 斷層影響面積非常大，0+254.19～0+ 394.55 段地表基本同河灘相平，河灘上覆層砂卵層、風(fēng)化基巖層，該段支洞比河灘低 11.3m 左右，為了減少河水通過(guò)裂隙滲入支洞內(nèi)，施工到達(dá) 0+200 前對(duì)河道進(jìn)行疏通、改移，將距離支洞較近的河流向外側(cè)改移，減少河水滲入隧道。

同時(shí)在 0+254.19～0+394.55 段河灘上，用反鏟挖探坑，了解基巖埋深的同時(shí)了解基巖的風(fēng)化程度，指導(dǎo)施工。

3.6 監(jiān)控量測(cè)

1）地表洞外沉降觀測(cè)。地表沿支洞中線每隔 10 m 設(shè)置一個(gè)地表沉降觀測(cè)樁，每天觀測(cè)一次，沉降率增大時(shí)，每半天觀測(cè)一次。

2）洞內(nèi)量測(cè)。嚴(yán)格監(jiān)控洞內(nèi)圍巖穩(wěn)定情況，為了更好得指導(dǎo)施工，對(duì)洞內(nèi)拱頂沉降、拱腳收斂量測(cè)斷面進(jìn)行加密，每隔 3～5 m 設(shè)置一個(gè)量測(cè)斷面，每天觀測(cè)一次，變形率有增長(zhǎng)趨勢(shì)時(shí)，每半天觀測(cè)一次。

5 資源配置

隧道開(kāi)挖和支護(hù)施工所需人員設(shè)備已能滿足施工要求，為了滿足淺埋段開(kāi)挖及注漿施工的需要，根據(jù)注漿需要配備注漿設(shè)備和材料，主要是增加雙液注漿機(jī) 1臺(tái)；小導(dǎo)管 φ32L=4.5 m，6 085m；水泥 10 t，水玻璃 10 t；注漿膠管 φ200，100 m 等設(shè)備物資，確保淺埋段施工順利通過(guò)。

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2013-07-30