張建(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院遼寧沈陽(yáng)110006)

大伙房輸水隧洞六河段施工技術(shù)研究

圍巖自穩(wěn)性極差。

1.3 水文地質(zhì)條件

由于本地褶曲、斷裂、裂隙、節(jié)理、巖溶及巖石本身的嚴(yán)重風(fēng)化，洞室區(qū)圍巖的滲透性很強(qiáng)。洞室滲水的直接或間接的補(bǔ)給來(lái)源主要為頂部及周邊的第四系地層賦水，包括斷裂構(gòu)造水、巖溶水及基巖裂隙水。由于六河河谷較開(kāi)闊、上游河水的常年補(bǔ)給、兩側(cè)山體飽氣帶水及基巖裂隙水的補(bǔ)給，構(gòu)成了豐富的地下的補(bǔ)給來(lái)源。由于洞室開(kāi)挖后破壞了原地下水的平衡結(jié)構(gòu)，致使洞內(nèi)局部涌水量及水頭壓力都較大，對(duì)洞室的穩(wěn)定造成一定的不利影響。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)灌漿后，地下的活動(dòng)狀態(tài)減弱為線狀流水。

1.4 洞室圍巖工程地質(zhì)特性

經(jīng)大量的地質(zhì)勘察，又經(jīng)施工地質(zhì)驗(yàn)證，對(duì)工程有影響的主要地質(zhì)特性歸納如下：

（1）圍巖完整性很差。表現(xiàn)為多組結(jié)構(gòu)面及節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石多為碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)。巖體完整性系數(shù)大都為0.35≥Kv＞0.15或Kv≤0.15，巖體完整程度為較破碎或破碎。

（2）巖石強(qiáng)度很低。表現(xiàn)為風(fēng)化及構(gòu)造溶解嚴(yán)重，多處于強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)；飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rb（M P a）為30≥Rb＞15或15≥Rb＞5。已屬于較軟巖或軟巖。

（3）構(gòu)造溶解嚴(yán)重。表現(xiàn)為條帶狀的砂狀大理巖發(fā)育。這種巖石是在構(gòu)造應(yīng)力下，破壞了原來(lái)巖石的膠結(jié)狀態(tài)，再由水的溶解作用下形成，巖石強(qiáng)度極低，用手掰即碎。其特點(diǎn)是在有臨空面的情況下，遇水很快膨脹、分解、塌落，容易引起塌方與涌水。

（4）地下水豐富，特別是F13斷層等影響帶處地下水的出露表現(xiàn)為涌水。由于洞室的埋深較大，涌水的壓力也較大。

2 主要施工技術(shù)措施

六河段施工采取以洞內(nèi)超前灌漿為主，后期徑向灌漿為輔，開(kāi)挖及支護(hù)采用“臺(tái)階法+預(yù)留核心土，鋼拱架+超前管棚注漿”的綜合施工措施。

2.1 超前灌漿

六河施工段超前灌漿共進(jìn)行5個(gè)循環(huán)，分別為15+817～15+797m、15+797～15+777m、15+ 777～15+747m、15+708.5～15+720m、15+720～15+750m，其中15+708.5～15+720m段超前灌漿超前處理11.5m，其余各循環(huán)超前處理30m（水平距離），開(kāi)挖20m，預(yù)留10m止?jié){巖盤(pán)，超前灌漿洞周加固范圍為10m。六河段F13主斷層及其影響帶（樁號(hào)：15+720～15+780m）進(jìn)行了兩個(gè)循環(huán)的超前灌漿，重疊處理3m。

超前灌漿施工采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方式。15+817～15+797m、15+797～15+777m、15+777～15+747m、15+720～15+750m，每一循環(huán)超前灌漿施工在洞室開(kāi)挖掌子面由外向內(nèi)共布置7環(huán)，共計(jì)135個(gè)灌漿孔。15+708.5～15+ 720m段超前灌漿共布置環(huán)共計(jì)60個(gè)超前灌漿孔。超前灌漿施工堅(jiān)持環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則，對(duì)灌漿孔進(jìn)行分序、分段灌漿。

2.2 超前支護(hù)

六河段F13主斷層揭露后，分別在15+728m及15+777m兩個(gè)掌子面進(jìn)行超前管棚施工，管棚在斷層核心部位搭接，搭接長(zhǎng)度為6.5m。15+728m掌子面超前管棚布置沿洞室頂拱進(jìn)行布置，共布置49個(gè)超前管棚孔，管棚長(zhǎng)度為25m，管棚鋼管外插角為5°。15+777掌子面超前管棚布置沿洞室全周進(jìn)行布置，共布置97個(gè)超前管棚孔，管棚長(zhǎng)度為33m，管棚鋼管外插角為8°。超前管棚采用外徑108m鋼管，環(huán)向間距為0.3m。超前管棚采用42.5級(jí)普通硅酸水泥進(jìn)行灌漿施工。超前管棚布置斷面見(jiàn)圖2。

圖2 超前管棚布置斷面圖

2.3 開(kāi)挖及支護(hù)

洞室開(kāi)挖采用臺(tái)階分步法。六河施工段洞室開(kāi)挖共分5種開(kāi)挖形式：過(guò)渡段開(kāi)挖（樁號(hào)15+700～15+712m、15+840～15+828m）、Ⅰ型開(kāi)挖（樁號(hào)15+828～15+817m）、Ⅱ型開(kāi)挖（樁號(hào)15+712～15+720m、15+817～15+797m）、工況一開(kāi)挖（樁號(hào)15+797～15+777m）、工況二開(kāi)挖（樁號(hào)15 +720～15+777m），所有開(kāi)挖斷面均為馬蹄形。除過(guò)渡段開(kāi)挖采用全斷面開(kāi)挖外，其余各型開(kāi)挖均采用臺(tái)階分部法開(kāi)挖。

圖3 六河施工段開(kāi)挖及支護(hù)布置圖

洞室開(kāi)挖施工前根據(jù)不同的開(kāi)挖形式分別在擬開(kāi)挖掌子面頂拱部位實(shí)施Φ 25超前錨桿、Φ 32超前小鋼管、Φ 42超前小導(dǎo)管等加強(qiáng)超前支護(hù)措施。洞室開(kāi)挖及初期支護(hù)采用“弱爆破、短進(jìn)尺、勤支護(hù)”的施工方式。開(kāi)挖進(jìn)尺嚴(yán)格控制在0.5～1.0m范圍內(nèi)。每循環(huán)進(jìn)尺后及時(shí)對(duì)洞室開(kāi)挖掌子面及洞周?chē)娚銫 30鋼纖維混凝土進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，隨后采用鋼格柵或鋼拱架及系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)進(jìn)行初期支護(hù)，初期支護(hù)噴射C 30鋼纖維混凝土，厚度為15～20c m。六河段洞室開(kāi)挖及支護(hù)見(jiàn)圖3。洞室開(kāi)挖及支護(hù)施工相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

2.4 混凝土襯砌

六河段隧洞斷面為馬蹄形，混凝土襯砌采用自防水混凝土C 30F 200W12?；炷烈r砌施工時(shí)在洞室邊頂拱及仰拱部位鋪設(shè)防排水板，并在邊頂拱拱角部位預(yù)埋排水管。

2.5 固結(jié)灌漿

六河段洞室開(kāi)挖及支護(hù)施工期間采用超前灌漿、超前管棚、鋼拱架及系統(tǒng)錨桿等技術(shù)手段有效加固了圍巖，確保了洞室順利貫通和混凝土襯砌作業(yè)。襯砌作業(yè)結(jié)束后，對(duì)六河段洞室全周進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。固結(jié)灌漿固鉆孔孔徑為Φ42m m，環(huán)間間距為2.0m，排距為1.0～2.0m，孔深6.0m，梅花形布孔，設(shè)計(jì)灌漿壓力0.5～1.0MP a。灌漿材料采用H SC超細(xì)水泥漿。

3 結(jié)論

六河施工段地質(zhì)條件極其復(fù)雜，在施工前就制定從超前預(yù)處理、開(kāi)挖、支護(hù)到襯砌、固結(jié)灌漿等各施工步驟的翔實(shí)措施和預(yù)案，確保了洞室安全施工。六河段安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括多點(diǎn)位移計(jì)、鋼筋應(yīng)力、混凝土襯砌應(yīng)變、襯砌圍巖壓力等數(shù)據(jù)指標(biāo)都在合理的范圍內(nèi)，表明該段洞室結(jié)構(gòu)是安全的。

表1 洞室開(kāi)挖及支護(hù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表