閆秋晗，姬二通

（中國水利水電第一工程局有限公司云南分局，云南昆明 650200）

1 工程概況

1.1 概述

滇中引水工程項(xiàng)目將以城鎮(zhèn)生活與工業(yè)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)和生態(tài)供水。多年平均引水量34.03億m3。工程總工期為96個(gè)月。工程自麗江石鼓起，經(jīng)大理、楚雄、昆明、玉溪、紅河，終點(diǎn)為紅河新坡背，全長661 km。

磨盤山隧洞全長10 937.70 m，進(jìn)口底板高程1 960.554 m，出口底板高程1 957.829 m，底坡1/4 000，9.1 m×9.1 m馬蹄型斷面，60 cm鋼筋混凝土襯砌。此段線路引水設(shè)計(jì)流量為120 m3/s。磨盤山隧洞布置2條施工支洞，均為永久檢修支洞。

磨盤山隧洞1號(hào)施工支洞進(jìn)口位于祥云縣花果山村，支洞全長719.161 m，底坡10.8%，凈斷面采用8.0 m×6.5 m(寬×高)城門洞型。2號(hào)施工支洞位于祥云縣白鶴廠村附近，支洞全長911.98 m，底坡為10.9%，凈斷面采用8.0 m×6.5 m(寬×高)城門洞型。

1.2 地質(zhì)情況

2條施工支洞地質(zhì)情況比較復(fù)雜，埋深70～180 m，在開挖過程中出現(xiàn)炭質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁巖、擠壓破碎帶、斷層、煤層及砂巖且伴有線狀出水，巖石遇水軟化且塌方，在開挖過程中出現(xiàn)煤夾層。地下洞室最大涌水量4 200 m3/d。2條支洞圍巖分類見表1。

2 施工總結(jié)

2.1 聯(lián)合支護(hù)方案方面

1）A+型支護(hù)與A型支護(hù)相結(jié)合

表1 1，2號(hào)施工支洞工程圍巖分類統(tǒng)計(jì)表 m

經(jīng)過滇中引水工程磨盤山隧洞1，2號(hào)施工支洞工程施工，總結(jié)出在地下工程開挖支護(hù)方面不能墨守常規(guī)，需要將動(dòng)態(tài)的管理思維應(yīng)用到工程管理中，因?yàn)榈刭|(zhì)情況復(fù)雜多變，每一循環(huán)開挖都可能存在不可預(yù)見的地質(zhì)情況，若按照常規(guī)的思維方式去考慮、去準(zhǔn)備，那么有可能造成不可估量的安全事故。比如在Ⅴ類圍巖稍好的洞段采用A型支護(hù)（鋼拱架間距0.8 m，超前錨桿）又不能滿足安全因素，局部掉塊、塌方嚴(yán)重；若采用A+型支護(hù)（鋼拱架間距0.5 m，超前小導(dǎo)管）掉塊和塌方得到一定的控制，確保了施工安全，但投資又增加較多。在兩者比較后，選用將A+型和A型支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方案（鋼拱架間距0.8 m，超前小導(dǎo)管），經(jīng)實(shí)踐，該方案滿足了工程安全、進(jìn)度、投資需要，這種結(jié)合的支護(hù)方案較采用A+型支護(hù)每延米隧洞節(jié)約3 331.7元，較A型支護(hù)每延米隧洞增加約822.4元。為了保證工程安全和施工進(jìn)度，在Ⅴ類稍好圍巖中建議推廣使用。

2.2 超前錨桿與超前小導(dǎo)管的適用性

在軟巖地段和碎裂結(jié)構(gòu)巖體施工時(shí)，超前錨桿因成孔困難，且成孔后注漿因涌水和巖石碎裂夾泥等因素?zé)o法注漿，且對(duì)于施工進(jìn)度來說影響較大，對(duì)于這種巖體比較破碎和夾泥的工程地質(zhì)條件可采用自進(jìn)式錨桿施工，但施工成本較高，1根自進(jìn)式錨桿約為砂漿錨桿的3.5陪。

因超前小導(dǎo)管的角度問題、巖體結(jié)構(gòu)情況和涌水嚴(yán)重，注漿根本無法完成，且注漿工序的施工時(shí)間及后續(xù)等強(qiáng)時(shí)間較長，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度。為了保證施工安全和施工進(jìn)度，可采用洞外小導(dǎo)管注漿，等強(qiáng)后運(yùn)至工作面進(jìn)行安裝，既解決了洞內(nèi)因涌水無法注漿問題，又確保了施工安全。

相對(duì)于超前錨桿（自進(jìn)式錨桿），超前小導(dǎo)管的支護(hù)性能要好很多，但工程投資相較于砂漿錨桿略有增加，相對(duì)于自進(jìn)式錨桿確是節(jié)約了工程投資，1根超前小導(dǎo)管約為砂漿錨桿的2.0陪，若采用洞外注漿的話1根超前小導(dǎo)管約為砂漿錨桿的1.5陪，1根超前小導(dǎo)管約為自進(jìn)式錨桿的0.4陪。

2.3 鎖腳錨桿與鎖腳錨管的適用性

在工程實(shí)施過程中，部分洞段出現(xiàn)了炭質(zhì)泥巖等遇水極易軟化的地質(zhì)情況，若采用砂漿錨桿（單根長4.5 m），根本無法滿足鋼拱架的承載力要求，就好比在豆腐里插了1根筷子一樣，造成拱架變形沉降較大。經(jīng)過參建四方現(xiàn)場聯(lián)合查看，將砂漿錨桿改為注漿錨管，實(shí)踐證明，在炭質(zhì)泥巖洞段采用注漿錨管代替砂漿鎖腳錨桿后，有效控制了拱架安裝后因拱腳承載力不足造成的拱架下沉現(xiàn)象。

2.4 軟巖洞段拱腳加強(qiáng)處理與預(yù)留沉降量

在支20+166.7至支20+261.00段，按照設(shè)計(jì)圖紙及四方確定的施工方案進(jìn)行施工后，后期出現(xiàn)不同程度變形，觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)該洞段右邊墻出現(xiàn)變形，個(gè)別斷面日變形值達(dá)20 mm，且噴射混凝土表面開裂并有滲水。經(jīng)過該段應(yīng)急搶險(xiǎn)處理和后期調(diào)整施工，洞身段再未出現(xiàn)鋼拱架變形且侵占混凝土襯砌結(jié)構(gòu)。

3 建議

經(jīng)過對(duì)該變形段的應(yīng)急搶險(xiǎn)處理，總結(jié)出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

1）邊墻拱架加長50 cm，隧洞兩邊邊墻底部（底板開挖輪廓線以下）用C30混凝土澆筑補(bǔ)強(qiáng)帶（寬1.2 m×深0.5 m），以免拱腳圍巖太軟，承載力不足，造成拱架下沉，如圖1所示。

圖1 邊墻拱腳處理示意圖

2）軟巖隧洞開挖可視情況增加預(yù)留沉降量，圍巖極差時(shí)預(yù)留15 cm，圍巖稍好的Ⅴ類圍巖預(yù)留10 cm，Ⅳ類圍巖預(yù)留5 cm，5～15 cm，鋼架尺寸隨調(diào)整后的開挖輪廓線一起調(diào)整。

3）采用平行作業(yè)方式，確保開挖和混凝土同步施工。澆筑底板混凝土使一期支護(hù)拱架和底板混凝土形成一個(gè)閉合的受力結(jié)構(gòu)，有效傳遞上部圍巖產(chǎn)生的變形力。

4）軟巖洞段全斷面與預(yù)留核心土法臺(tái)階法開挖。

在磨盤山隧洞1，2號(hào)施工支洞施工中，針對(duì)不同的圍巖類別采用了不同的開挖方法，通過對(duì)全斷面開挖、底板預(yù)留2 m開挖（上半洞和下半洞）、底板預(yù)留4.6 m開挖（上半洞和下半洞）等開挖方案比較，總結(jié)出臺(tái)階法開挖適用于滇中軟巖地質(zhì)洞段的洞室開挖。

Ⅴ類較差圍巖的洞段采用預(yù)留核心土法開挖，Ⅴ類稍好圍巖和Ⅳ類圍巖的洞段采用臺(tái)階法開挖，這樣避免了掌子面大面積外露，在涌水和應(yīng)力釋放的情況下發(fā)生坍塌事故。開挖掌子面形成臺(tái)階后，上半洞和下半洞同步推進(jìn)，嚴(yán)禁下導(dǎo)同一樁號(hào)同一循環(huán)施工，至少錯(cuò)開兩個(gè)循環(huán)開挖，這樣避免了洞頂受力鋼拱架同時(shí)懸空出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。但是分臺(tái)階法開挖后造成鋼拱架支護(hù)分上下半洞支護(hù)，在施工上部鋼拱架支護(hù)時(shí)，為保證拱架能夠較好地受力，在拱腳位置增加鎖腳錨桿支護(hù)，對(duì)工程投資而言，每延米增加約500元，但對(duì)于工程安全和工程進(jìn)度而言，這點(diǎn)增加就顯得微不足道了。

經(jīng)實(shí)踐證明，臺(tái)階法開挖方案既確保了洞室安全又能加快施工進(jìn)度，適用于地質(zhì)情況較差的軟巖洞段開挖施工。

5）軟巖洞段平行作業(yè)原理的應(yīng)用。

根據(jù)多年施工經(jīng)驗(yàn)和該工程的實(shí)施，建議在滇中軟巖洞段采用平行作業(yè)，其原因如下：

①磨盤山2號(hào)施工支洞洞身段變形的發(fā)生和應(yīng)急搶險(xiǎn)處理，給軟巖洞段施工敲響了警鐘，常規(guī)的施工方法和管理模式并不能滿足滇中軟巖地質(zhì)條件下的地下工程施工。

②結(jié)合工程地質(zhì)條件發(fā)生較大變化時(shí)，Ⅴ類圍巖較原合同文件增加了2陪，混凝土襯砌工作量也相應(yīng)增加了2陪。結(jié)合安全、優(yōu)質(zhì)、高效、投資節(jié)約的總原則，開挖支護(hù)和混凝土澆筑同步施工是解決合同進(jìn)度的最優(yōu)方案。

底板混凝土澆筑又造成開挖支護(hù)無法施工，針對(duì)此種情況，為了保證工程安全和工程進(jìn)度，結(jié)合2條施工支洞的跨度、坡度、地質(zhì)情況、風(fēng)水管線布置等因素，采用了半幅澆筑半幅通行的施工方式，而且半幅施工還對(duì)節(jié)約工期起著至關(guān)重要的因素。半幅施工雖然解決了混凝土工程量增加導(dǎo)致的合同工期延長問題，但也存在施工成本增加和人員設(shè)備降效。最關(guān)鍵的因素是解決了軟巖洞段開挖后一期支護(hù)拱架下沉問題，確保了洞室安全穩(wěn)定。在以后類似地質(zhì)條件下，建議進(jìn)行混凝土底板襯砌與開挖同步施工（混凝土安全層），增加一期支護(hù)的受力結(jié)構(gòu)，后期對(duì)安全層表面鑿毛后可直接澆筑結(jié)構(gòu)層混凝土。

4 結(jié)語

經(jīng)過磨盤山隧洞1，2號(hào)施工支洞的施工，在滇中紅層軟巖地區(qū)地下洞室開挖方面積累了較成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，特別是2號(hào)施工支洞變形段應(yīng)急搶險(xiǎn)處理、開挖支護(hù)與混凝土澆筑平行作業(yè)（開挖支護(hù)和混凝土澆筑同步施工）和預(yù)留沉降量等對(duì)施工中的一些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并建議在類似地質(zhì)邊界條件下參考采用。