王寧 劉長林 史志健

摘要：某核電廠所在區(qū)域為海陸交界區(qū)域，核電廠輔助工程排水隧洞位于海域環(huán)境下，塌方區(qū)域隧洞埋深28.5m，該區(qū)域地質(zhì)情況復雜，存在孤石、砂層、全風化深槽等不良地質(zhì)，隧洞采用礦山法開挖，TSP超前地質(zhì)預報不能有效探測出不良地質(zhì)，施工過程容易造成塌方。發(fā)生類似情況，未及時處理，快速通過，可能會對對施工安全、進度帶來重大風險。

關鍵詞：隧洞；涌水；流砂；快速通過；塌方處理

1 工程概況

某核電廠修建一條排水隧洞，在距海邊215米位置設置一個深度34m的豎井與隧洞聯(lián)通，2016年11月，豎井邊坡出現(xiàn)塌腔，隧洞里程約SSK0+53.0位置發(fā)生塌方。地面塌腔深度約6.0m，面積約42m2，初步計算塌方量約200m3。

出現(xiàn)塌方前，正在地表對隧洞兩側(cè)3m及其頂部1倍洞徑范圍內(nèi)的地層進行旋噴加固處理。其中，隧洞SSK0+63.0～53.0段旋噴樁已施工完成，SSK0+51.0～ SSK0+43.0段旋噴樁正在施工；隧洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)流砂后，立即停止了洞內(nèi)作業(yè)。

發(fā)生塌方初步分析原因為，豎井臨近海邊，地表以下6m為回填區(qū)，回填材料為塊石及砂土，旋噴樁施工孔為地表水建立通道，在地下水及雨水的滲流作用下發(fā)生涌水流砂，導致此次地表出現(xiàn)塌腔。

2 塌方處理方案

2.1 總體方案

從地面及隧道內(nèi)兩方面進行處理塌方：

第一步：地面處理

1、對地表邊坡塌陷區(qū)域采用C25素混凝土分層回填。

2、對邊坡旋噴樁未旋噴的鉆孔采用水泥-水玻璃雙液漿進行封孔。

第二步：洞內(nèi)塌方處理

1、對塌體進行加固處理，為塌方處理提供施工平臺。

2、塌腔位置孔口及掌子面封閉。

3、在掌子面向前方打設雙層注漿超前小導管。

4、檢查孔施工。地面垂直鉆孔至隧洞范圍和洞內(nèi)掌子面前方打設超前探孔，一方面探明掌子面前方地層情況，另一方面檢查注漿效果。

5、按照三臺階，且上臺階預留核心土的開挖方法向前開挖，開挖每循環(huán)進尺不超過0.5m。

2.2 塌體加固處理

因塌方段地下水豐富導致塌方體附帶流砂，表面松軟，為防止塌體滑動造成二次災害，在處理塌方前需要對塌體進行加固處理。

1、塌體坡腳及坡面加固

對塌體坡腳及坡面堆放袋裝水泥進行加固，鋪設厚度為50cm，若在鋪設過程中袋裝水泥下沉則繼續(xù)鋪設，以坡面不再塌陷為止，在鋪設水泥袋的過程中，在塌體內(nèi)部插入φ42小導管作為塌體排水通道，在小導管外部采用土工布纏繞。在坡腳位置人工挖開縱向2.0m寬的溝槽，堆砌1.5m高度袋裝水泥。

2.3 塌腔位置孔口及掌子面封閉

塌體加固完成后，對塌腔位置孔口及掌字面通過噴射20～50cm混凝土進行封閉，一方面為了防止孔口在地下水作用下產(chǎn)生二次災害，另一方面作為后期小導管注漿的封堵墻。

2.4 塌腔頂部空腔回填灌漿

待噴射混凝土具有一定的強度后，對塌腔進行回填灌漿，漿液采用水泥漿，水灰比1：2，注漿壓力不超過0.2MPa，如耗漿量較大，可調(diào)整水灰比，灌漿直至孔口冒漿為止。

2.5 檢查孔施工

地面垂直鉆孔至隧洞范圍內(nèi)和掌子面超前地質(zhì)取芯探孔兩種方式檢查加固效果。

1、地面垂直檢查孔：在地面鉆設檢查孔，鉆孔采用GY-100型地質(zhì)鉆機，取芯。鉆孔深度：如鉆至隧洞范圍時，地質(zhì)情況為中風化花崗巖，則鉆孔至隧洞中線位置；如隧洞范圍為全風化或強風化花崗巖時，則鉆孔至隧洞底部以下1.0m。

2、掌子面超前探孔：采用地質(zhì)鉆機在掌子面打設3個超前探孔，并取芯。

鉆孔完成后，根據(jù)取芯結(jié)果判斷掌子面前方注漿情況，并判斷是否有空腔。鉆孔完成后在孔內(nèi)安裝鋼管進行灌漿，灌漿采用孔口封閉純壓式灌漿方式，漿液采用水泥漿，水灰比1：2，灌漿壓力0.5MPa～1.0MPa。灌漿過程中安排專人觀察洞內(nèi)掌子面情況。如耗漿量過大時，漿液可采用水泥-水玻璃雙液漿灌注。

2.6 塌方段開挖、安裝臨時鋼拱架及打設超前小導管。

開挖時需要安裝臨時鋼拱架作為支撐，然后再打設永久支護超前小導管。

根據(jù)現(xiàn)場情況安裝3榀臨時鋼拱架后，再打設超前小導管。

1、開挖及臨時鋼拱架安裝

按照分3臺階，上臺階預留核心土的方法開挖，每次開挖循環(huán)進尺不超過0.5m，開挖完成后及時安裝鋼拱架，然后掛網(wǎng)噴射混凝土封閉。

開挖時預留核心土的半徑不小于2.5m。開挖擬分5塊進行，每塊開挖范圍約36度，先開挖正頂拱1塊，然后再開挖兩側(cè)角的2塊，最后開挖剩余的2塊。

開挖前在掌子面附近存放100個砂袋，開挖過程中如出現(xiàn)突泥或涌砂情況時，立即采用砂袋對突泥涌砂位置封堵，然后再對掌子面前方地層進行注漿加固。

臨時鋼拱架加工尺寸根據(jù)現(xiàn)場實測斷面設計。拱架采用在側(cè)墻打設錨桿，錨桿直徑25mm，長度L=3.0m，以固定牢固臨時鋼拱架為準。

2、打設超前小導管

（1）超前小導管參數(shù)

打設雙層超前小導管，打設角度分別為25°、45°，直徑φ42mm，L=4.5m，環(huán)向間距15～20cm，拱部150°范圍，漿液為水泥漿，水灰比為0.8：1，注漿壓力為0.20.5MPa。塌方段匯積大量地下水，漿液可采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比1：1，C：S（體積比）取1：1。注漿壓力0.1MPa～0.3MPa。

（2）超前小導管注漿順序

為保證注漿質(zhì)量，成孔后分兩序注漿，1序孔注漿間距按照60cm控制，注漿順序由低到高，2序孔可同步注漿。

（3）超前小導管注漿終孔標準：

小導管注漿壓力按照0.2～0.5MPa控制，當耗漿量小于3L/min，持續(xù)時間10min，即可停止注漿。

2.7 塌方段二次開挖

雙層注漿超前小導管完成以后，可采用三臺階預留核心土方法對塌方段進行二次開挖。

塌方段支護參數(shù)：C25噴射混凝土，厚度300mm，20a型鋼拱架，雙層Φ8鋼筋網(wǎng)。塌方段拱頂235°范圍設置Φ42錨管。

第一步：開挖采用人工配合挖掘機開挖的方式，開挖循環(huán)進尺0.5m。

人工開配合挖掘機挖出型鋼安裝位置，塌體作為預留核心土不開挖，開挖過程中觀察隧洞拱部有無異常情況，立即打設鎖腳錨管，拱架安裝到位后及時與鎖腳錨管連接，并及時掛設鋼筋網(wǎng)噴射混凝土封閉。

第二步：按照三臺階向前開挖。

將塌體修整成臺階式，按三臺階向前開挖，為保證安全，塌腔位置密排型鋼拱架。

每循環(huán)開挖支護前都應該確保掌子面穩(wěn)定，開挖前應對松散、不穩(wěn)定的掌子面采用雙液漿進行灌漿加固。

開挖時注意控制進尺，做“嘗試”性施工：上臺階部分開挖時，若發(fā)現(xiàn)滲水、掉塊等現(xiàn)象，應立即停止開挖，封閉已開挖部分，重新注漿加固后再嘗試開挖；必要時應采用全斷面超前帷幕灌漿加固后再行開挖支護。

3 施工監(jiān)測

為防止局部塌方影響整個隧洞的安全，在處理塌方的過程中必須加強隧洞相關監(jiān)測，在處理過程中進行以下監(jiān)測項目：

（1）洞外監(jiān)測：在排水隧洞塌方處頂部地面布置沉降觀測點，實時監(jiān)測地面變化情況；

（2）洞內(nèi)監(jiān)測：在隧洞通道清理完成，立刻在洞內(nèi)收斂及頂拱下沉測點向掌子面推進。

（3）塌方體控制階段，加強監(jiān)測頻率，按照每天2次。

4 結(jié)束語

本工程排水隧洞水文地質(zhì)復雜，施工難度和安全風險高。本工程采取的塌方處理措施，從實際塌方處理情況證明，該方案確認能夠有效的保證現(xiàn)場快速處理，安全通過，為后續(xù)類似地質(zhì)情況隧洞施工和應急處理提供借鑒和參考。通過本次隧洞塌方處理的實踐，積累了項目部對類似塌方處理及通過塌方段的實踐經(jīng)驗。

（作者單位：中國水利水電第十四工程局有限公司）