【摘要】黃河上游某水電站導(dǎo)流隧洞上層開挖過程中，出現(xiàn)頂拱圍巖大規(guī)模塌方。文章主要從地質(zhì)圍巖條件入手，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，分析造成塌方原因及處理方案，介紹了超前小導(dǎo)管施工方案在隧洞大塌方中的應(yīng)用，為后續(xù)工程提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)流洞；塌方；超前小導(dǎo)管

1.工程概況

黃河上游某水電站位于青海省境內(nèi)，為一等大（1）型工程，其導(dǎo)流方式采用全年圍堰擋水，隧洞導(dǎo)流。導(dǎo)流隧洞按照有壓隧洞設(shè)計(jì)，隧洞斷面尺寸為13.0m×17.0m（寬×高），全長(zhǎng)1200m，進(jìn)口高程EL.2601m，出口高程EL.2595m，縱坡約為0.5065%，布置于黃河左岸。

導(dǎo)流隧洞在開挖過程中分4層施工，上層開挖高度7.0m，中1、中2層開挖開挖高度均為5.0m，剩余為下層開挖。每層開挖間距不小于200m。

2.施工情況

導(dǎo)流洞根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工機(jī)械的性能，結(jié)合施工通道等因素，導(dǎo)流洞分4層開挖支護(hù)。1層開挖主要采用全斷面開挖，在不良地質(zhì)段采用中導(dǎo)洞先行，擴(kuò)挖跟進(jìn)的方法施工；2、3層開挖采用全斷面開挖，兩側(cè)垂直預(yù)裂，在鋼拱架分布區(qū)（不良地質(zhì)段），采取中間抽槽，兩側(cè)預(yù)留2m左右保護(hù)層的方法；4層保護(hù)層開挖采用水平預(yù)裂（光爆）開挖。

3.塌方情況

2013年2月24日導(dǎo)流隧洞上層開挖過程中，頂拱遇到軟弱地質(zhì)斷層構(gòu)造帶，在爆破后右拱肩部發(fā)生小范圍坍塌、掉塊。現(xiàn)場(chǎng)各方及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)察看，并提出處理意見。由于施工單位原因未及時(shí)進(jìn)行處理，造成隧洞頂拱圍巖卸荷范圍擴(kuò)大，引起該部位及上下游隧洞頂拱多次塌方，塌方方量約3000 m3，上下游塌方長(zhǎng)度約11m。

4.塌方處地質(zhì)條件

塌方地段巖性為變質(zhì)砂巖夾薄層狀板巖，巖體以弱風(fēng)化為主，局部強(qiáng)風(fēng)化。斷裂構(gòu)造主要有：①塌方段上游出露的F10斷層，其在導(dǎo)流洞出露寬度約為4m～6m，主要填充糜棱巖、碎裂石，上盤面可見厚度約為5cm～10cm的連續(xù)灰色斷層泥，膠結(jié)差，面略彎曲較粗糙，且拱頂存在有滲～滴水現(xiàn)象；②塌方段段發(fā)育一組和F10斷層產(chǎn)狀平行的裂隙密集帶，裂隙寬度0.5cm～1.0cm，多充填巖屑、巖片，膠結(jié)差，面較平直、粗糙。

5.塌方原因分析

5.1 地質(zhì)原因影響

塌方段圍巖受F10斷層、裂隙密集帶及地下水的影響，該段巖體從塌方段頂拱巖體完整性較破碎，圍巖局部穩(wěn)定性較差，加之圍巖暴露時(shí)間過長(zhǎng)，產(chǎn)生松弛變形，引起后續(xù)幾次塌方。

5.2 支護(hù)不及時(shí)影響

現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)塌方后，施工單位自身原因及未及時(shí)組織力量進(jìn)行支護(hù)，導(dǎo)致圍巖在松弛變形前未采取任何措施，且在地下水的濕潤(rùn)下，沿?cái)鄬訋Ъ皣鷰r裂隙影響帶的軟弱夾層產(chǎn)生局部坍塌破壞，影響斷層帶附近的圍巖也失去自穩(wěn)發(fā)生坍塌，使塌方范圍擴(kuò)大。

6.處理方案

6.1 方案選擇

施工方研究其它工程洞挖塌方處理方案后，認(rèn)為：本工程導(dǎo)流隧洞工程工期緊張，若采用大管棚法，需用特定的管棚鉆機(jī)。考慮到進(jìn)場(chǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，且鉆孔效率較低等困難，決定采用其在黃河上游已建成的某水電站上壩公路隧洞工程塌方處和牛欄江某水電站導(dǎo)流洞塌方處采用的雙排超前小導(dǎo)管法處理。

6.2 塌方處理

（1）對(duì)塌方體石渣進(jìn)行全封閉噴護(hù)處理，噴護(hù)采用C20混凝土，厚度為15cm。

（2）塌方渣體噴護(hù)封閉以后，在頂拱塌方體邊緣下游2m處拱肩以上部位沿弧向進(jìn)行雙排超前小導(dǎo)管施工，第一排超前小導(dǎo)管仰角為25°～30°，弧向間距35cm，第二排超前小導(dǎo)管向下游平移50cm，導(dǎo)管仰角為40°～45°，弧向間距35cm。超前小導(dǎo)管采用Φ50加厚無縫鋼管，長(zhǎng)5m～6m，管壁設(shè)注漿孔，孔徑Φ10mm，間距為60cm，呈梅花型布置，超前小導(dǎo)管安裝到位后進(jìn)行注漿，注漿漿體為水泥凈漿（需加入速凝劑），配合比為水泥：水=0.5：1，注漿壓力控制在0.3MPa～0.5MPa。

（3）超前小導(dǎo)管第一循環(huán)工作完成后，對(duì)塌方渣體用裝載機(jī)或反鏟配合自卸汽車進(jìn)行出渣，出渣進(jìn)尺為50cm（即相鄰鋼拱架的間距）出渣完成后用22b鋼拱架和施工藍(lán)圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)錨桿及時(shí)支護(hù)，并用C20鋼纖維混凝土滿噴覆蓋。

（4）鋼拱架支護(hù)每4榀（即2m）進(jìn)行一次雙排超前小導(dǎo)管施工，施工方法同上。注漿后進(jìn)行下一循環(huán)的施工，直至塌方體處理完畢，塌方體處理過程中預(yù)留Φ70mm的回填灌漿管。

（5）待整個(gè)塌方區(qū)出渣支護(hù)完成后，對(duì)塌方區(qū)頂部空隙進(jìn)行C20水泥凈漿回填。

6.3 超前小導(dǎo)管

超前小導(dǎo)管作用機(jī)理是對(duì)具有一定空隙或裂隙受擾動(dòng)的圍巖，在注漿壓力的作用下，使?jié){液滲入到圍巖的空隙和裂隙中，以水泥漿作為膠結(jié)物將圍巖進(jìn)行膠合，形成整體來提高整體穩(wěn)定性，使其組成底層重拱結(jié)構(gòu)，防止開挖圍巖的松動(dòng)和坍塌。

6.3.1 施工程序

6.3.2 施工要點(diǎn)

（1）沿開挖輪廓線周邊測(cè)量放樣布孔。

（2）鉆機(jī)進(jìn)入工作面，搭設(shè)鉆機(jī)支架，調(diào)整角度就位，。

（3） 鉆機(jī)頂緊鉆爆臺(tái)車，使用氣腿壓力將鉆桿鉆頭緊貼布孔部位，進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

（4）鉆孔達(dá)到要求深度后，取出鉆桿，進(jìn)行清孔處理。

（5）鋼花管在安裝到位后，繼續(xù)鉆進(jìn)其他孔眼，直至所有鋼花管安裝完畢。

（6）用注漿機(jī)將漿液壓入鋼花管內(nèi)，漿液通過鋼花管孔眼滲入孔壁的縫隙內(nèi)，固結(jié)附近巖土層。

6.3.3 超前小導(dǎo)管施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（2）壓注漿時(shí)，必須密切注意壓力表，發(fā)現(xiàn)壓力過高，需立即停止，排出堵塞；注漿管不準(zhǔn)對(duì)人放置，注漿管在搬動(dòng)前，關(guān)閉密封蓋，以防高壓噴出射擊傷人。

（3）泵壓突然升高時(shí)，可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機(jī)檢查。

（4）進(jìn)漿量很大，壓力長(zhǎng)時(shí)間不升高，應(yīng)重新調(diào)整漿液濃度及配合比，縮短膠凝時(shí)間。

（5）注漿施工中認(rèn)真填寫注漿記錄，隨時(shí)分析和改進(jìn)作業(yè)，注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)注漿試驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整。

7.結(jié)語

隧洞開挖在水電工程中是很重要的一項(xiàng)工程，處理隧洞開挖過程中出現(xiàn)的塌方的方案也是多種，但對(duì)于出現(xiàn)頂拱大范圍塌方，且堆渣較多，清渣后將存在更大安全隱患，超前小導(dǎo)管的應(yīng)用就很重要。

通過超前小導(dǎo)管在本工程導(dǎo)流隧洞塌方段的成功應(yīng)用，在塌方段及臨近上下游洞身段的中下層開挖過程中再未發(fā)生垮塌情況。經(jīng)總結(jié)塌方原因，嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、緊支護(hù)、勤量測(cè)”在隧洞大斷面開挖過程中是必不可少的。

作者簡(jiǎn)介：謝明（1984—），男，青海湟中人，助理工程師，學(xué)士，主要從事水利水電管理。