冀 飛

漢中市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 陜西 漢中 723000

水工隧洞的斷面較小,采用全斷面掘進(jìn)的方法進(jìn)行開(kāi)挖,如果圍巖條件松軟,則會(huì)可能出現(xiàn)自身穩(wěn)定性差的問(wèn)題,在施工中成型困難,采取邊挖邊襯砌支護(hù)的方法,也不可避免地會(huì)發(fā)生隧洞塌方。因此,經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明,針對(duì)圍巖穩(wěn)定性差的問(wèn)題,對(duì)塌方易發(fā)生地段進(jìn)行破碎堆積石渣的壓力分析,展開(kāi)超前管棚、固結(jié)灌漿、拱架支護(hù)等技術(shù)手段,可以進(jìn)行很好的預(yù)防。

1 工程概況

某水電站泄洪隧洞位于河道左岸,電站由引水系統(tǒng)、廠區(qū)等構(gòu)成,洞進(jìn)口高程691.0m,全長(zhǎng)631.0m,洞進(jìn)口高程710.8m,洞涇在4.5以內(nèi),全長(zhǎng)599.5m,其中洞身斷面為φ＝4.0m的圓洞,0.6——0.8m厚C25——C30鋼筋砼襯砌。出口采用消力池消能方式。洞豎井閘室段設(shè)3.5×3.5m平板檢修閘門一道,采用QPG800KN－50m卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉,出口閘室段設(shè)3.2×3.2m弧形工作閘門一道,采用QHSY－1000k N/400k N－5.5m液壓機(jī)啟閉。設(shè)計(jì)洪水位748.24m,下泄流量Q＝698.81m3/s,校核水位750.19m,下泄流量 Q＝702.08m3/s。消能設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)P＝3.33%(三十年一遇),最大下泄流量698.55m3/s,水庫(kù)水位為748.04m。在施工中,曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)塌方堵塞隧洞的情況,后經(jīng)過(guò)地質(zhì)情況的檢測(cè),發(fā)現(xiàn),該地段多為砂質(zhì)板巖互層,局部有裂隙和滲水的現(xiàn)象。

2 塌方原因分析

塌方風(fēng)險(xiǎn)事故按照塌方具體形態(tài)可以分為三類,分別是局部類別塌方、拱形塌方以及增強(qiáng)型拱形塌方[1]。其中局部性塌方主要集中在巖體較大的巖層中,很少出現(xiàn)在巖體兩側(cè),而一般拱形塌方集中在工程施工跨度范圍內(nèi),主要發(fā)生在巖壁破壞嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)混亂的巖石體系中[2]。

由于地質(zhì)條件的問(wèn)題,導(dǎo)致圍巖突變,地下滲水較大,地下水存在于塌方地段,深入浸泡巖石,逐步軟化,粘結(jié)起來(lái),洞內(nèi)積水不斷增多,巖石進(jìn)一步軟化,造成了隧洞的堵塞之后,沖擊了溝內(nèi)的覆蓋層,由沒(méi)有基礎(chǔ)支護(hù),地表水增大,導(dǎo)致了塌方。

再就是設(shè)計(jì)階段,由于國(guó)內(nèi)工程施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于圍巖地質(zhì)條件的突變沒(méi)有及時(shí)地反映出來(lái),針對(duì)圍巖的類別發(fā)生突變后新的支護(hù)設(shè)計(jì)方案,沒(méi)有及時(shí)地進(jìn)行支護(hù)加強(qiáng)的設(shè)計(jì)。

施工階段,由于爆破技術(shù)的應(yīng)用,地震發(fā)生的時(shí)候,容易對(duì)周邊的設(shè)施造成危害,人工鉆孔爆破開(kāi)挖特別影響地質(zhì)的穩(wěn)定性,開(kāi)挖爆破技術(shù),使得突變的地質(zhì)結(jié)構(gòu)更加不穩(wěn)定。再加上藥量的控制不當(dāng),因此,穩(wěn)定性被大大地破壞[3]。

開(kāi)挖后的圍巖應(yīng)力被重新分布,存在不良情況的圍巖,及時(shí)采取支護(hù)加固的方式,但是超前支護(hù)的措施在開(kāi)挖方法上不正確,二次襯砌施工的時(shí)間不足,無(wú)法承受應(yīng)力重新分布之后帶來(lái)的直接作用。

管理方面,由于技術(shù)人員疏忽、監(jiān)理工作不足,導(dǎo)致了工程管理關(guān)系不斷復(fù)雜化,轉(zhuǎn)包、分包的過(guò)程中,工程管理不善,監(jiān)督缺失,使得塌發(fā)生的概率加大。

3 處理措施

3.1 首先考慮塌方冒頂段的渣體誘發(fā)塌方的可能性,采用對(duì)巖體工程進(jìn)行地質(zhì)特性概括的方式,通過(guò)巖體穩(wěn)定性的評(píng)價(jià),經(jīng)過(guò)工程處理和設(shè)計(jì),給出合理的評(píng)價(jià),包括對(duì)巖石的類別的評(píng)價(jià),圍巖突變的分類,塌方后破碎石渣的松散體的判斷等等,還要考慮松散體清除過(guò)程中圍巖的塌方出現(xiàn)概率。對(duì)于巖爆的情況,采用處理預(yù)案,提前釋放應(yīng)力,短進(jìn)尺或者光面爆破,掌子面噴水、柔性支護(hù)等,掌握巖爆的規(guī)律,調(diào)整預(yù)防措施。

3.2 對(duì)于塌方的基本荷載進(jìn)行穩(wěn)定滲流等情況的分析,得到圍巖壓力和地下水的壓力,由于塌方段的堆積的破碎石渣沒(méi)有形成整體,無(wú)法按照完整的巖石進(jìn)行壓力的計(jì)算,因此,無(wú)法形成具有穩(wěn)定拱頂?shù)乃矶?按照圍巖壓力的計(jì)算,根據(jù)施工的支護(hù)措施進(jìn)行修正,對(duì)外水壓力進(jìn)行公示的計(jì)算。

3.3 通過(guò)注漿技術(shù)將破碎帶的巖石的物理性能進(jìn)行改善,提高巖石的整體性和均質(zhì)性,提高巖石的彈性模量和抗壓強(qiáng)度,減少巖石的變形和不均勻沉降,在巖層中進(jìn)行隧洞開(kāi)挖的時(shí)候,避免巖石坍塌或者集中滲漏,開(kāi)挖前進(jìn)行一定范圍的斜孔或者水平孔的超前固結(jié)灌漿。最終確定的塌方護(hù)理方案為超前管棚、灌漿法結(jié)合,構(gòu)成鋼支撐強(qiáng)支護(hù)的施工方案。在鋼拱架的安裝上,首先安裝拱頂,采用鎖腳錨桿的方式,在確認(rèn)安全的前提下,進(jìn)行單側(cè)的拱架的掏槽,將拱架接長(zhǎng),達(dá)到拱腳,完成基巖的鏈接之后,在人工掏槽和拱架安裝的過(guò)程中,防止出現(xiàn)掌子面的塌方,安排專人進(jìn)行施工監(jiān)護(hù),發(fā)現(xiàn)異常立即撤離施工人員。

3.4 對(duì)于不好控制的軟巖來(lái)說(shuō),因?yàn)槌两禑o(wú)法效控制,而雙側(cè)壁屬于各自開(kāi)挖,各自閉合,現(xiàn)在大量用的都是單側(cè)壁法,安全性來(lái)說(shuō)屬于較好的,側(cè)導(dǎo)坑法廣泛應(yīng)用在大斷面以及承載力低的地方[4]。在大跨度、松散軟土中,所以采用這個(gè)是盡可能的保證施工的安全,單側(cè)壁很有優(yōu)勢(shì)。但是會(huì)影響效率和整個(gè)施工的進(jìn)程,所以綜合來(lái)說(shuō)屬于較慢但是安全的方法。

結(jié)語(yǔ)

工程地下水的存在和地質(zhì)的突變是塌方產(chǎn)生的直接原因,施工過(guò)程中,爆破擾動(dòng)使得圍巖的確定性變差,如果不加以加入和強(qiáng)支護(hù)u,會(huì)加速塌方的發(fā)生,設(shè)計(jì)人員必須常駐工地,提高管理人員的素質(zhì)和責(zé)任心,避免由于弱支護(hù)、多藥量、長(zhǎng)進(jìn)尺等給隧洞開(kāi)挖帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),避免巖爆的發(fā)生,有效采取提前注漿、超前管棚的方式進(jìn)行塌方的避免。