包宇

（遼寧省朝陽市引白入朝供水工程建設(shè)管理局，遼寧朝陽122000）

隧洞涌水地質(zhì)段塌方的處理措施

包宇

（遼寧省朝陽市引白入朝供水工程建設(shè)管理局，遼寧朝陽122000）

文中論述的在建輸水隧洞工程洞線長、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造較多，中途穿越諸多河流、化石區(qū)，故塌方、涌水、涌泥現(xiàn)象多有發(fā)生。在塌方洞段技術(shù)處理中遵循“短進(jìn)尺，弱爆破，強支護”的原則，并充分利用變形觀測對涌水塌方段進(jìn)行監(jiān)測，確保技術(shù)處理發(fā)揮效果，同時總結(jié)出了適用于弱Ⅴ類極軟巖洞段涌水塌方事故處理的成功經(jīng)驗。

隧洞塌方；涌水地質(zhì)段；處理措施

1 概述

隧洞掘進(jìn)過程中，經(jīng)常會遇到地下水危害，因掌子面涌水而造成的安全生產(chǎn)事故在我國隧洞開挖項目中時有發(fā)生，既影響工期，又嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全。為最大限度保障隧洞施工過程的安全可靠，需要對施工時出現(xiàn)的涌水地質(zhì)災(zāi)害及時進(jìn)行技術(shù)處理，既保證施工工期和生產(chǎn)安全，又降低了隧洞涌水對周圍地區(qū)地下水位的影響，保持其水土平衡，還可有效防止地層失穩(wěn)，引發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害[1]。

結(jié)合遼寧省某在建輸水隧洞工程某支線工程實際，對施工實施過程中掌子面涌水、塌方情況進(jìn)行簡要說明，并對其技術(shù)處理的過程進(jìn)行詳細(xì)分析和闡述，總結(jié)在洞室開挖施工過程中，針對破碎程度較高且遇水易崩解的凝灰質(zhì)砂巖、泥巖的開挖、支護措施，以達(dá)到指導(dǎo)施工的目的。

2 不良地質(zhì)概況

2.1 涌水地質(zhì)段

該支洞長約731 m，洞徑7 m×6 m，洞形為城門洞形，該隧洞施工地區(qū)主要巖性以凝灰質(zhì)砂巖為主，單軸飽和抗壓強度30～60 MPa，在工程地質(zhì)中劃分為Ⅲ～Ⅳ類圍巖。隧洞開挖作業(yè)過程中掌子面（00+151）拱頂部位發(fā)生涌水現(xiàn)象，并伴有流砂現(xiàn)象。經(jīng)踏勘發(fā)現(xiàn)涌水點位于隧洞前進(jìn)方向，開挖斷面的左側(cè)和右側(cè)拱頂部位，詳見圖1?，F(xiàn)場測定涌水流量分別為：左側(cè)231 L/min、右側(cè)215 L/min，合計約為446 L/min。

圖1 出水點及探孔位置示意圖

2.2 超前地質(zhì)鉆探情況

現(xiàn)場采用JX-200型Φ75 mm水平地質(zhì)鉆機取芯，對軟弱、松散巖層地質(zhì)段采用Φ146 mm和Φ108 mm套管跟進(jìn)及護壁成孔等方法對掌子面開挖的前方巖體進(jìn)行超前地質(zhì)巖芯取樣勘探，計劃于樁號00+147.7和00+146兩點布設(shè)2個超前地質(zhì)勘探孔，分別向掌子面前方鉆探18 m、22 m取芯，詳細(xì)位置見圖1。

由1號鉆孔取芯解譯情況初步判斷，00+ 151～00+160.3段10 m范圍內(nèi)巖性為松散軟弱體，完整性差；00+160.3～00+165.8段巖性較完整。

由2號鉆孔取芯解譯情況初步判斷，00+ 151～00+162.2段11.2 m范圍內(nèi)巖性為松散軟弱體，完整性差；00+162.2～00+168段巖性較完整。

綜合考慮該地區(qū)圍巖性質(zhì)后，確認(rèn)掌子面前方圍巖巖性為凝灰質(zhì)砂巖，遇空氣、遇水均易崩解，且裂隙水含量豐富，極易發(fā)生塌方。

3 處理方案

3.1 處理思路

涌水塌方發(fā)生后，現(xiàn)場使用C25噴射混凝土封閉掌子面，抽排積水并清理路面淤泥。經(jīng)現(xiàn)場測量，這次塌方量約為300 m3，屬大范圍塌方，出現(xiàn)后續(xù)事故可能性較大，針對該地區(qū)巖石荷載強度低、破碎程度高等相對復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，需采用灌漿法與錨噴、型鋼支撐結(jié)合的方式，對圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿[2]以鞏固巖體。處理過程中應(yīng)貫徹“短開挖、及時或超前支護、適時襯砌”的原則[3]，根據(jù)實際情況妥善處理。

3.2 處理措施

3.2.1 技術(shù)處理

對塌方渣體均采取預(yù)留核心土分段開挖法進(jìn)行開挖，開挖前進(jìn)行徑向固結(jié)灌漿作為補強，外側(cè)補強后使用小導(dǎo)管或玻璃纖維管對渣體進(jìn)行超前固結(jié)灌漿，再進(jìn)行開挖，之后采用I20工型鋼進(jìn)行環(huán)向、橫向支護，鋼拱架分6段進(jìn)行制作，分別為拱頂3榀，直墻段2榀，拱底橫向支撐1榀。在每循環(huán)開挖支護完成后，均采用超前注漿導(dǎo)管及玻璃纖濰管，對開挖外側(cè)和渣體進(jìn)行固結(jié)，完成后進(jìn)行下道工序循環(huán)。

3.2.2 變形觀測

該洞段圍巖取樣試驗得點荷載強度小于5 MPa，屬于弱Ⅴ類極軟巖，由于使用鋼拱架對圍巖進(jìn)行快速支護，可以有效遏制圍巖早期變形，防止圍巖化學(xué)性質(zhì)劣化和力學(xué)參數(shù)降低，并使圍巖形成承載拱圈，與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴混共同作用，為圍巖提供支護力[6]，工程處理措施實施后，在塌方洞段每5 m取一斷面，斷面頂拱及兩側(cè)邊墻設(shè)沉降觀測點3處，對圍巖沉降變形進(jìn)行觀測，觀測頻率為2次/d，根據(jù)觀測結(jié)果，沉降速率低于5 mm/d，施工后第12 d沉降穩(wěn)定，觀測頻率改為1次/周。

4 結(jié)語

文中例舉的在建輸水隧洞工程洞線長、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造較多，中途穿越諸多河流、化石區(qū)，故塌方、涌水、涌泥現(xiàn)象多有發(fā)生，文中案例在塌方洞段技術(shù)處理中遵循“短進(jìn)尺，弱爆破，強支護”的原則，并充分利用變形觀測對涌水塌方段進(jìn)行監(jiān)測，確保技術(shù)處理發(fā)揮效果，同時總結(jié)出了適用于弱Ⅴ類極軟巖洞段涌水塌方事故處理的成功經(jīng)驗。

面對地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)謹(jǐn)慎分析該地段地質(zhì)情況，針對不同的地質(zhì)情況采取不同的施工方法和處理措施，以確保地下洞室不良地質(zhì)段快速、優(yōu)質(zhì)、安全的通過[5]，既保證進(jìn)度與安全，還需兼顧可操作性，以達(dá)到最優(yōu)的處理效果。

［1］馬學(xué)龍.隧洞工程涌水的對策與措施［J］.甘肅農(nóng)業(yè)，2015，21（27）：51-64.

［2］朱雁春.隧洞掘進(jìn)施工中不良地質(zhì)段的處理［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2014，22（4）：72-74.

［3］劉永新，馬思烈，羅健.輸水隧洞工程臨時支護設(shè)計和不良地質(zhì)洞段處理［J］.貴州水力發(fā)電，2003，17（2）：53-56.

［4］肖云雪.淺議引水隧洞掌子面涌水技術(shù)處理［J］.廈門科技，2014（2）：55-56.

［5］王寶仲.地下洞室不良地質(zhì)段常用施工方法及處理措施［J］.科技風(fēng)，2009（14）：142-144.

［6］王克忠，劉耀儒，王玉培等.引水隧洞復(fù)合支護鋼拱架變形特性及圍巖穩(wěn)定性研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2014，33（2）：217-224.

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