丁志軍

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程公司，四川 成都 610091)

0 引言

在巖溶地區(qū)地下隧洞工程施工建設(shè)中，溶洞是工程中常見的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象。特別是洞頂溶洞，因溶腔內(nèi)富含充填物，一經(jīng)揭露，圍巖可能產(chǎn)生塑性變形，破壞圍巖穩(wěn)定，極易產(chǎn)生掉塊或坍塌，給工程施工帶來極大的安全隱患。

根據(jù)隧洞洞頂溶洞的發(fā)育規(guī)模大小，業(yè)內(nèi)常用的處理方法有兩種：一種是直接處理法，即直接清除溶腔內(nèi)充填物后，采用錨噴支護(hù)+回填混凝土的方式進(jìn)行處理；另一種是導(dǎo)洞法，該方法主要針對(duì)3 m高以上大溶洞，即通過打?qū)Ф捶绞竭M(jìn)入溶洞區(qū)域，清除溶腔內(nèi)充填物后，采用錨噴支護(hù)+回填混凝土+回填灌漿的方式進(jìn)行處理。導(dǎo)洞法雖然具有處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是處理時(shí)間長、費(fèi)用高，對(duì)項(xiàng)目工期影響大。針對(duì)以上情況，以句容電站排風(fēng)豎井下平洞洞頂溶洞處理為例，提出了隧洞洞頂大溶洞快速處理的思路及方法。

1 工程概況

句容抽水蓄能電站排風(fēng)豎井下平洞總長75 m，斷面為城門洞形，其中樁號(hào)0+000-0+020段開挖尺寸為9.0 m×6.5 m(寬×高)，樁號(hào)0+020-0+070段開挖尺寸為16.2 m×7.55 m(寬×高)，中間5 m為過渡段。當(dāng)隧洞開挖至樁號(hào)0+65.7-0+68.7段時(shí)，右側(cè)拱頂部位出現(xiàn)溶洞，該溶洞順洞軸線方向長度約2 m，垂直洞軸線方向?qū)挾燃s3 m，高度目測(cè)4～5 m，溶洞揭露后伴隨有間歇性掉塊，并在1個(gè)月內(nèi)先后2次發(fā)生坍塌，至第3個(gè)月，溶洞區(qū)仍出現(xiàn)掉塊，導(dǎo)致該施工部位暫停施工。

經(jīng)現(xiàn)場踏勘，溶洞部位為震旦系燈影組含碎石白云巖夾泥質(zhì)白云巖，灰色至淺灰色、灰黃色，微風(fēng)化，斷層旁的泥質(zhì)白云巖為強(qiáng)風(fēng)化，中厚層狀；斷層一條(F45)，產(chǎn)狀N70～80°WNE∠80°～90°，寬約80～400 cm，帶內(nèi)有黃泥、碎塊巖，局部掉塊；節(jié)理主要為層面：產(chǎn)狀N30～40°ESE∠40°～50°，閉合，延伸長，巖體較破碎至破碎，圍巖為IV類。

2 現(xiàn)狀分析及處理思路

2.1 現(xiàn)狀分析

該溶洞區(qū)域斷層及節(jié)理發(fā)育，地質(zhì)條件差，至揭露后第3個(gè)月，仍存在掉塊現(xiàn)象，表明溶洞區(qū)仍存在變形、未收斂，人員設(shè)備無法靠近。根據(jù)該溶洞所處位置，整個(gè)地下洞室群內(nèi)無合適位置可通過施工導(dǎo)洞方式進(jìn)入溶洞區(qū)進(jìn)行溶洞處理，且即使采用導(dǎo)洞法，線路長、成本高、不經(jīng)濟(jì)。如果該溶洞不能及時(shí)進(jìn)行處理，恐產(chǎn)生進(jìn)一步的坍塌，對(duì)隧洞已開挖支護(hù)部位造成危害。

2.2 總體處理思路

鑒于溶洞掉塊掉泥等不安全因素，人工及機(jī)械設(shè)備無法靠近進(jìn)行溶洞空腔處理。為確保施工安全，先在豎井下平洞安全區(qū)域加工成型鋼襯臺(tái)車；溶洞空腔底部采用挖掘機(jī)整平后，將鋼襯臺(tái)車推入溶洞空腔底部，利用鋼襯臺(tái)車上的千斤頂將臺(tái)車頂部模板上頂與洞頂貼合，然后利用臺(tái)車頂部預(yù)埋的泵管，通過泵送C25自密實(shí)混凝土對(duì)溶洞空腔進(jìn)行回填，回填區(qū)域最小厚度約為1.5 m?；靥罨炷潦┕ね瓿珊螅⒓催M(jìn)行排風(fēng)豎井下平洞I20型鋼拱架施工，溶洞范圍鋼拱架間距50 cm。鋼拱架施工完成，且混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上(以混凝土試塊檢驗(yàn)為準(zhǔn))時(shí)，將鋼襯臺(tái)車移出工作面，對(duì)該部位進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)和加強(qiáng)錨桿支護(hù)。

3 主要施工方法

3.1 鋼襯臺(tái)車設(shè)計(jì)及制作

1)設(shè)計(jì)原則。鋼襯臺(tái)車結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，有足夠支撐力滿足溶洞回填混凝土施工。

2)主要結(jié)構(gòu)組成。鋼襯臺(tái)車主要由底縱梁、立柱、斜撐、頂升橫梁、千斤頂、頂部弧形模板等構(gòu)成。臺(tái)車高度6.58 m，寬度6.0 m，長度4.8 m。主體結(jié)構(gòu)采用DN180無縫鋼管、DN152無縫鋼管及∠100°×5角鋼進(jìn)行連接，底部縱梁和上下頂升梁及柱頂縱梁、頂拱弧形梁均采用Ⅰ20型工字鋼，弧形模板采用4 mm厚鋼板制作；臺(tái)車升降采用12個(gè)20 t千斤頂進(jìn)行升降。鋼襯臺(tái)車結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

圖1 鋼襯臺(tái)車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

圖2 鋼襯臺(tái)車側(cè)視圖

3)臺(tái)車制作。鋼襯臺(tái)車制作前先對(duì)圖紙進(jìn)行熟悉，核對(duì)下料單進(jìn)行工字鋼的下料。所有材料在鋼筋加工廠內(nèi)下料，采用8 t平板車運(yùn)至排風(fēng)豎井下平洞洞口，在洞內(nèi)安全區(qū)域完成焊接制作。鋼襯臺(tái)車焊接前先將排風(fēng)豎井下平洞安全區(qū)域用C15混凝土整平，面積5 m×6 m，鋪設(shè)16 mm厚鋼板，再進(jìn)行鋼襯臺(tái)車制作安裝，以便鋼襯臺(tái)車推進(jìn)就位。

3.2 回填混凝土施工

1)鋼襯臺(tái)車就位。鋼襯臺(tái)車制作完成并驗(yàn)收合格后，進(jìn)行鋼襯臺(tái)車就位。就位時(shí)ZL50裝載機(jī)和30 t千斤頂配合，底部墊10 mm厚鋼板，鋼板與鋼襯臺(tái)車接觸面鋪A20 mm圓鋼以減少就位過程中摩擦力。

2)混凝土澆筑前準(zhǔn)備。① 利用鋼襯臺(tái)車上的12個(gè)20 t千斤頂將頂升模板升起與溶洞空腔進(jìn)行貼合，貼合后對(duì)局部不密閉的位置采用棉絮進(jìn)行堵塞。混凝土澆筑時(shí)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)漏漿位置再進(jìn)行封堵。鋼襯臺(tái)車頂升就位后，內(nèi)、外立柱間應(yīng)相互焊牢，防止混凝土澆筑過程中下滑。② 利用鋼襯臺(tái)車弧面模板預(yù)留口垂直向上安裝2根DN152無縫鋼管，伸入溶洞空腔內(nèi)的長度分別為1.5 m、2 m，并焊接牢固。③ 泵機(jī)就位，泵管安裝，泵機(jī)調(diào)試完成。

3)混凝土施工?；靥罨炷敛捎肅25自密實(shí)、二級(jí)配(泵送)混凝土，混凝土由混凝土拌和系統(tǒng)供料，6 m3混凝土攪拌車運(yùn)至施工現(xiàn)場?；炷敛捎肏TB60混凝土泵機(jī)先利用倉內(nèi)預(yù)埋的1.5 m長DN152無縫鋼管泵送入倉，待倉內(nèi)2 m長的預(yù)埋DN152無縫鋼管有混凝土溢出時(shí)，封堵進(jìn)料管，將泵管接至溢料管，繼續(xù)向溶洞空腔內(nèi)泵料，直至無法泵送時(shí)，結(jié)束混凝土澆筑。

3.3 鋼拱架施工

混凝土澆筑完成后立即進(jìn)行該段掛網(wǎng)、砂漿錨桿及鋼拱架施工，鋼拱架連接于鋼襯臺(tái)車頂部弧形I20工字鋼兩端沿開挖斷面安裝，接觸面采用焊接或通過鋼板采用螺栓連接，鋼拱架間應(yīng)連接牢固，間距50 cm，并布置鎖腰、鎖腳錨桿及縱向連接鋼筋固定鋼拱架。

鋼拱架按設(shè)計(jì)要求預(yù)先在洞外鋼筋加工廠加工成型，通過8 t平板車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場使用。鋼拱架及其所有附件采用符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的鋼板或型鋼制作。

鋼拱架應(yīng)置于穩(wěn)固地基上，對(duì)于較軟弱部位，基礎(chǔ)采用混凝土墊層加混凝土預(yù)制塊的形式，在靠近邊墻60 cm寬范圍內(nèi)鋪設(shè)混凝土或砂漿墊層厚5～10 cm，在混凝土初凝前鋪設(shè)混凝土預(yù)制塊或潔凈巖塊，高度根據(jù)現(xiàn)場測(cè)量拱腳高程位置確定，表面再鋪設(shè)一層混凝土或砂漿墊層，確保表面平整，達(dá)到增加基底承載力的目的。

鋼拱架架立后應(yīng)盡快噴射混凝土作業(yè)，使鋼拱架與混凝土連成整體，共同受力。對(duì)鋼拱架背后區(qū)域，噴射混凝土?xí)r應(yīng)適當(dāng)調(diào)整噴射角度，盡量噴滿，避免出現(xiàn)大量空鼓現(xiàn)象。

3.4 補(bǔ)強(qiáng)錨桿施工

當(dāng)混凝土澆筑完成48 h后，從排風(fēng)豎井下平洞小樁號(hào)側(cè)，對(duì)溶洞回填區(qū)域施工帶墊板補(bǔ)強(qiáng)錨桿C32@1 m，L=9 m，錨桿入巖角度和根數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定，確保錨桿大角度穿過回填混凝土并錨固在穩(wěn)定基巖中，以便形成“糖葫蘆”效應(yīng)。鋼拱架施工完成，且混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上(以混凝土試塊檢驗(yàn)為準(zhǔn))時(shí)，將鋼襯臺(tái)車移出工作面。

3.5 安全監(jiān)測(cè)

鋼襯臺(tái)車拆除后，由測(cè)量人員在溶洞回填區(qū)域洞段布置一個(gè)臨時(shí)收斂監(jiān)測(cè)斷面，斷面按頂拱和兩腰共布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，利用全站儀配合收斂標(biāo)點(diǎn)(反光片式)進(jìn)行收斂變形觀測(cè)，具體監(jiān)測(cè)頻次按照有關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行。

4 安全注意事項(xiàng)

1)施工前對(duì)所有參加該項(xiàng)目的施工作業(yè)及管理人員進(jìn)行施工安全技術(shù)交底，并留有交底記錄。

2)嚴(yán)格執(zhí)行“十不干”管理制度，對(duì)電焊工、電工等特殊工種要求持證上崗。

3)施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場應(yīng)嚴(yán)格做好勞保著裝，戴好安全帽，穿好勞保鞋。

4)在溶洞周邊區(qū)域應(yīng)設(shè)置安全警戒線及安全警示標(biāo)志，施工期間安排專人負(fù)責(zé)安全警戒工作，非作業(yè)人員不允許進(jìn)入施工現(xiàn)場。

5)推送鋼襯臺(tái)車就位及頂升模板時(shí)，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)統(tǒng)一指揮；千斤頂頂升前，應(yīng)認(rèn)真檢查底部是否水平，以免頂偏；千斤頂頂升過程中，應(yīng)安排專人，按同一節(jié)奏同步進(jìn)行頂升，頂升到位后，內(nèi)外立柱間應(yīng)相互焊牢，避免脫落。

6)在向溶洞空腔內(nèi)灌注混凝土施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鋼襯臺(tái)車的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

5 結(jié)語

文章針對(duì)隧洞洞頂大溶洞的處理，提出了鋼襯臺(tái)車頂升的處理方法，通過溶洞區(qū)一年來的臨時(shí)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，溶洞區(qū)域圍巖變形量小于3 mm，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明，該處理方法是安全、有效的。