周鋒 周軍奎

中國水利水電第十四工程局有限公司勘察設(shè)計研究中心 云南昆明 650051

1 工程概況

某大型水電站水資源綜合利用工程自某水電站水庫取水，渠首設(shè)計流量4．7m3/s，加大流量為5．875m3/s。工程等別為Ⅳ等，規(guī)模為?。?）型，主要建筑物級別為4級，次要建筑物及臨時建筑物級別為5級。

工程區(qū)位于青藏高原與云貴高原接壤的斜坡過渡地帶，屬滇西縱谷山區(qū)及滇中紅層高原區(qū)地貌單元，以冰蝕、侵蝕、剝蝕地貌為主。渠線總體屬剝蝕、溶蝕中低山地貌，渠線地形普遍較陡，自然坡度20°-40°，局部達60°-70°，局部地形平緩開闊，自然坡度在20°以下。地表多為第四系松散層覆蓋。渠道沿線物理地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，主要為沖溝、塌滑、泥石流[1]。

本工程沿線共設(shè)隧洞15條，長15613．065m，約占線路總長的23．76%、Ⅲ類圍巖、Ⅳ類圍巖、Ⅴ類圍巖分段存在。

2 隧洞圍巖狀況

引水隧洞地處河流三級階地堆積臺地貌區(qū)，圍巖具頁狀或薄層狀層理，干燥擊打易碎，透水性差，為湖湘沉積粉土，圍巖組織結(jié)構(gòu)完全破壞，已崩解和分解成松散的土狀或砂狀，有很大的體積變化，錘擊有松軟感，出現(xiàn)凹坑，圍巖軟而破碎，隧洞處于地下水以下，頂拱邊墻濕潤。風(fēng)化作用破壞了巖石顆粒間的聯(lián)結(jié)，產(chǎn)生和加劇了巖體的裂隙化，降低了結(jié)構(gòu)面的粗糙程度、削弱了巖體整體的力學(xué)性能，圍巖極不穩(wěn)定，不能自穩(wěn)，變形破壞嚴重，圍巖屬Ⅴ類圍巖。

3 隧洞底板地層軟化及洞身變形

3.1 隧洞底板地層軟化

隧洞開挖后，地下水向洞內(nèi)聚集，由于滲水點不集中，引排困難，同時圍巖遇水后地質(zhì)急劇變差，當?shù)装宓貙訃鷰r含水飽和后，經(jīng)過施工擾動逐步軟化、液化，長時間的施工擾動，軟基向下延伸，形成30cm-80cm的軟弱基礎(chǔ)面，后期基礎(chǔ)無法承載施工設(shè)備的荷載，嚴重影響到施工進度。

3.2 初期支護變形

隧洞開挖完成后，主要采用I16鋼支撐、Ф6．5鋼筋網(wǎng)、Ф20系統(tǒng)錨桿、Ф20鎖腳錨桿、聯(lián)系筋及噴10cm厚C20混凝土等形成剛性支撐，因底板地層承載力減弱不能有效支撐上部荷載，將直接影響到初期支護的穩(wěn)定性及施工的安全性；隧洞基礎(chǔ)軟化后承載力降低，初期支護的圍巖形成新的應(yīng)力分布后，荷載通過初期支護傳遞到隧洞底板地層部分，因軟弱基礎(chǔ)不能有效支撐上部荷載從而產(chǎn)生支護變形及洞身沉降變形[2]。

4 隧洞軟基處理的基本方法

4.1 預(yù)鋪法

預(yù)鋪法主要針對洞身滲水量小，對初期支護無明顯影響，但影響施工設(shè)備通行的基礎(chǔ)進行處理。主要采用鋪設(shè)預(yù)制混凝土塊來提高基礎(chǔ)整體受力。通過預(yù)制塊將施工設(shè)備集中受力分散至原基礎(chǔ)均衡受力，減少因施工設(shè)備長期受力集中對基礎(chǔ)造成破壞?；炷令A(yù)制塊參數(shù)：強度等級C20混凝土、2．6m×0．5m×15cm結(jié)構(gòu)件。

4.2 置換法

軟基置換具有操作簡單、施工快捷的特點，能夠在短時間內(nèi)達到所要求的目的，也是最為原始的地基處理方法?；驹硎峭ㄟ^挖除不良軟土，諸如開挖面以下一定深度的含水粉砂土、黏土、設(shè)備碾壓擾動形成的軟土、濕陷性黃土等等，用塊石或其它材料置換回填密實，置換的材料因地而異，一般采用塊石置換是最經(jīng)濟最有效的，塊石粒徑篩選范圍10cm-30cm為宜。

4.3 結(jié)合法

結(jié)合法主要適用于洞身段天然含水量豐富，隧洞開挖掘進過程中基礎(chǔ)遭受嚴重破壞，向泥化、液化發(fā)展；嚴重影響洞身穩(wěn)定及設(shè)備通行。結(jié)合法采用置換與預(yù)鋪相結(jié)合的方式及時對軟基進行處理，在短時間內(nèi)滿足基礎(chǔ)承載力要求，并埋設(shè)排水管道或預(yù)設(shè)盲溝，排除滲水，減少滲水對基礎(chǔ)置換后的影響。

5 隧洞軟基置換效果分析

5.1 置換效果

隧洞軟弱基礎(chǔ)通過采用預(yù)鋪、置換及結(jié)合置換等方式處理后，基礎(chǔ)承載力有效提高，經(jīng)施工設(shè)備長期碾壓擾動，未出現(xiàn)明顯變形，施工進度能夠順利推進，施工安全得到了保障；同時洞身初期支撐受應(yīng)力分布，傳遞到基礎(chǔ)部分時，有穩(wěn)定堅實的基礎(chǔ)，能夠有效承載上部應(yīng)力，對洞身穩(wěn)定起了較大作用，避免了洞身支護變形及沉降變形[3]。

5.2 進度分析

采用不同措施對隧洞軟基處理，能有效提高基礎(chǔ)承載力，對初期支護的穩(wěn)定有明顯效果，也能有效滿足施工設(shè)備通行條件。其中混凝土預(yù)制塊鋪設(shè)、塊石置換或者是采用兩者相結(jié)合的方法，對施工進度不會造成明顯影響，后續(xù)也可作為永久措施使用。若采用常規(guī)混凝土置換基礎(chǔ)，置換后需要等待混凝土達到一定強度后才可進行后續(xù)施工，一般每次置換需要3天時間，將嚴重影響施工進度；相比采用預(yù)鋪、置換及結(jié)合置換，可做到隨挖隨換隨施工，既可達到基礎(chǔ)承載要求，也不會對施工進度造成明顯影響。開挖施工結(jié)束后，經(jīng)過平整，在表面鋪設(shè)碎石墊層或澆筑墊層混凝土即可進行后續(xù)襯砌作業(yè)。

6 結(jié)語

本工程多條隧洞在開挖掘進過程中部分洞身段受地質(zhì)、滲水、施工影響形成軟基，通過有效技術(shù)處理，基礎(chǔ)承載力得到了較大提高，保證了初期支護安全，也有效滿足了設(shè)備通行條件，對開挖后無法避免的設(shè)備擾動所造成的基礎(chǔ)缺陷做了彌補。

通過本工程實踐，對小斷面隧洞軟基采取預(yù)鋪、置換及結(jié)合置換的技術(shù)處理，達到了基礎(chǔ)處理的目的，其軟基處理技術(shù)是可行的。