龍 潭

中鐵十二局集團市政工程有限公司，廣州南沙 511400

1 工程概況

夾巖水利工程金沙分干渠標(biāo)段位于貴州省畢節(jié)市金沙縣境內(nèi)，總體由北西走向南東分布，起自金沙縣城關(guān)鎮(zhèn)賴關(guān)，接北干渠9標(biāo)末端，終點位于長壩鄉(xiāng)新化村但家灣處，渠線總長35.03km，落差47.47m，綜合水力坡降1.32‰。木蓑衣隧洞為4級建筑物，設(shè)計流量3.2m3/s，流速1.43m/s，設(shè)計糙率n=0.014，長度527.5m，為城門洞型，斷面尺寸1.6m×3.182m，本隧洞穿越溶丘坡地、峰叢洼地、谷地巖溶地貌，巖溶地層大面積分布，地表地下巖溶均較發(fā)育，洞身處于地下水位以下，不良地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，隧洞存在遇巖容腔并可能出現(xiàn)的涌水、突泥，坍塌等風(fēng)險，穿越煤層是制約隧洞施工的關(guān)鍵問題。 在掘進至K0+029處突遇特大型溶洞，溶洞貫穿隧洞軸線，沿隧洞縱向方向長約13m，拱頂上部容腔高10m，底板以下容腔深度56m,隧洞軸線左則寬16m，右側(cè)寬1m，巖體發(fā)育，容腔頂部為P3l泥質(zhì)粉砂巖并伴有落石，出現(xiàn)垮塌并跌落至溶洞底部，示意圖詳見圖1。復(fù)雜的地質(zhì)情況嚴(yán)重制約隧洞的施工安全，采用懸挑梁施工方法通過該溶洞，總結(jié)研究該類工法對后期同類施工有著重要的指導(dǎo)意義。

圖1 木蓑衣隧洞溶洞發(fā)育段橫剖面工程地質(zhì)圖

2 工法特點

（1）施工操作簡單：利用型鋼做挑梁，混凝土做為基礎(chǔ)支撐逐段跨越溶洞。

（2）成本節(jié)約，經(jīng)濟效益顯著：比傳統(tǒng)的溶洞回填、注漿方法節(jié)約材料、成本。

（3）提高工作效率，循環(huán)漸進、縮短工期。

3 適用范圍

適用于水利、水電等小斷面隧洞開挖地質(zhì)復(fù)雜，底板懸空、容腔較大溶洞處理的工程。

4 懸挑梁工藝原理

隧洞嚴(yán)格遵循“先預(yù)報、管超前、短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”的原則。隧洞底板以下為容腔，無支撐點，底板利用I22a工字鋼一端澆筑至混凝土中，另一端伸出挑出支撐的梁；拱頂利用I12鋼拱架為支撐，懸挑I12工字鋼為縱梁，逐段加固循環(huán)漸進以城門洞型跨過溶洞。

5 懸挑梁施工工藝流程

工藝流程：施做探孔→底板開挖并加固鎖腳→底板懸挑工字鋼橫撐加固→底板澆筑混凝土→拱架立設(shè)→拱頂懸挑工字鋼→側(cè)墻吊模安裝→側(cè)墻、拱頂澆筑混凝土→頂部吹沙緩沖。

（1）K0+024～029段底板巖洞軸線方向間距2m，先打5處探孔，單孔深度5m，探查底板溶洞圍巖發(fā)育情況，再進行防護處理。

（2）K0+024～029段開挖換填C25混凝土深度1m，兩側(cè)工字鋼加長1m，基礎(chǔ)段縱向采用I22a工字鋼連接做為底板的挑梁架空穿過，單根長度6m，排距0.3m，縱向搭接2m，橫向采用I12工字鋼橫撐，間距0.5m，橫撐與既有鋼支撐進行焊接處理，每根工字鋼鎖腳處兩側(cè)各增設(shè)鎖腳錨桿進行固定。頂部鋪設(shè)10mm鋼板做為基礎(chǔ)底模，每2m一循環(huán)澆筑混凝土，示意圖詳見圖2。頂部采用鋼絲繩及手拉葫蘆吊裝縱向工字鋼，確保懸挑梁傾斜及基腳穩(wěn)定。

圖2 溶洞段加固處理示意圖

（3）K0+029～042段左側(cè)橫撐加寬1m，外側(cè)采用吊模施工，采用橫向拉筋焊接至拱架處連接，在隧洞開挖輪廓線外澆筑C15混凝土擋墻至拱頂，右側(cè)橫撐加寬至容腔壁，并施做Φ22隨機錨桿入巖，單根長度2.25m，防止側(cè)滑。

（4）溶洞段鋼支撐采用I12工字鋼，每榀間距0.3/0.6m循環(huán)布置加固，每榀工字鋼布設(shè)在拱頂懸挑支護作用，懸挑工字鋼采用I12工字鋼，環(huán)向間距13cm，角度25°，單根長度2.5m，縱向搭接1m，拱頂布設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片，然后往前支護立設(shè)工字鋼，每循環(huán)立兩榀工字鋼，噴射C20砼厚度20cm，示意圖詳見圖3。

圖3 拱頂懸挑工字鋼施工示意圖

（5）拱頂澆筑采用C15混凝土填充，厚度1m，頂部預(yù)留吹沙厚度0.3m，防止容腔掉落石塊，起緩沖作用。并預(yù)埋排水管，拱架基腳立于底板混凝土基礎(chǔ)上。本溶洞處理軸線方向各加長5m范圍進行處理，現(xiàn)場實例溶洞處理照片詳見圖4。

圖4 現(xiàn)場實例溶洞處理照片

6 經(jīng)濟效益分析

木蓑衣隧洞K0+024-K0+047段特大型溶洞，原計劃改線，我部采用新工法自開始實施至結(jié)束，共計50d，每天平均進尺0.52m。本段溶洞處理材料數(shù)量：I22a工字鋼2.3T，I12工字鋼22.5T，C15混凝土312m3，10mm鋼板114m2，Φ25系統(tǒng)錨桿1.4TΦ22隨機錨桿0.49T，頂部吹沙25.1m3。應(yīng)用了本工法，保證了施工工期和安全，確保了施工質(zhì)量，節(jié)約了成本，得到了監(jiān)理、設(shè)計、業(yè)主的一致好評。

7 結(jié)語

綜上所述，小斷面隧洞洞內(nèi)作業(yè)面較小，大型機械設(shè)備利用率低，各工序銜接時間長，懸挑梁通過溶洞處理技術(shù)在水利隧洞施工的過程中發(fā)揮著重要的作用，并具有一定的現(xiàn)實意義。懸挑梁通過溶洞處理技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效的滿足工程施工的實際需要，并且能夠更好的提高工程建設(shè)施工的施工質(zhì)量，解除安全隱患，為水利工程小斷面隧洞溶洞處理施工提供了保障，提高了施工效率，節(jié)約了施工成本。為公司取得了良好的社會效益，給后期水利隧洞施工積累了豐富的施工經(jīng)驗。