兩河口水電站對外交通專用公路Ⅰ標(biāo)大梁子隧道塌方處理

成義娟, 李浩浩

(中國人民武裝警察部隊水電第十一支隊,四川成都 610036)

1 工程概況

大梁子隧道為兩河口水電站對外交通專用公路全長 5329m的特長隧道,位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi),屬于青藏高原的東部邊緣,海拔2641～2650m。隧道起點(K0+129)位于 G318線 K2961+110雅江加油站對面的小河溝右岸,穿越公之噸母山和基俄山,在基俄吊橋下游約500m處的雅礱江左岸岸坡上出隧道。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和現(xiàn)場調(diào)查測繪結(jié)果分析,大梁子隧道沿線巖層為三疊系兩河口組第三段絹云板巖夾薄-中厚層石英粉砂巖,巖層走向與隧道軸向的夾角為 45°～50°,隧道洞身圍巖主要為Ⅱ ～Ⅲ級,個別受節(jié)理切割或構(gòu)造擠壓揉皺強烈段圍巖為Ⅳ、V級;進(jìn)口和出口段為卸荷松動板巖和崩坡積松散堆積物,Ⅳ ～Ⅴ級。

在施工過程中,由于地質(zhì)原因,隧道局部存在擠壓破碎帶及大的地下水,產(chǎn)生了一些小規(guī)模的塌方,其中 K0+350～K0+450、K0+975～K0+977.8為兩處較大規(guī)模的塌方,筆者對這兩處塌方的情況與處理方案做一介紹。

2 K0+350 ～ K0+450段(圖 1、2)

2.1 地質(zhì)條件

隧道開挖至 K0+350時,邊頂拱出現(xiàn)線狀水及涌水。開挖成形后,在地下水的作用下,圍巖裂解加速,節(jié)理裂隙發(fā)育,三組構(gòu)造裂隙、開挖面與原生結(jié)構(gòu)面組合形成失穩(wěn)塊體,導(dǎo)致巖體自然垮塌,加之排危,有水洞段斷面普遍存在地質(zhì)原因的超挖。當(dāng)隧道繼續(xù)開挖至 K0+392時,由于頂拱存在擠壓破碎帶,在地下水的作用下,開挖 2h后圍巖失穩(wěn),邊頂拱出現(xiàn)塌方,塌方范圍為 K0+386～K0+392,塌腔高 3m,塌方量達(dá) 210余 m3。鑒于該洞段不良地質(zhì)條件現(xiàn)狀并經(jīng)預(yù)測,K0+392～K0+450段圍巖屬于 V類,與原設(shè)計Ⅲ類圍巖不符,發(fā)生大塌方的可能性較大。

圖1 K0+350～K0+450塌方段

2.2 處理方案

2.2.1 處理原則

(1)對已開挖成形的 K0+350～K0+386洞段不進(jìn)行二次開挖擾動。

(2)K0+350～K0+386洞段由于開挖時按設(shè)計的Ⅲ類圍巖斷面開挖,如施作鋼支撐會侵占二襯斷面,故采用 φ22壓網(wǎng)鋼筋、加密錨桿、增補自進(jìn)式錨桿、噴混凝土等措施進(jìn)行處理。

(3)對于發(fā)生較大塌方的 K0+386～K0+392洞段,采用型鋼拱架、錨桿、自進(jìn)式錨桿加密、噴混凝土回填塌腔等措施進(jìn)行處理。

圖2 塌方斷面圖

(4)對 K0+392以后洞段,在開挖時按Ⅴ類圍巖斷面開挖,開挖前采用超前預(yù)支護(hù),開挖時遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、強支護(hù)”的原則進(jìn)行。

(5)在開挖前或支護(hù)前采用排水孔集中泄水的方式,以減小地下水壓力對圍巖的破壞作用。

(6)初期支護(hù)后的斷面平順原則:對發(fā)生掉塊或塌方的部位,噴混凝土?xí)r要將超挖部分填平同設(shè)計初期支護(hù)斷面,以保證斷面平順。

2.2.2 處理順序及參數(shù)

(1)按設(shè)計要求掛 φ6.5@0.2m×0.2m網(wǎng)片。

(2)在以上網(wǎng)片的基礎(chǔ)上采用φ22@0.2m×0.2m鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加強,系統(tǒng)錨桿與 φ22鋼筋網(wǎng)焊牢。

(3)增補泄水孔深 4.5m,在孔內(nèi)插膠皮管引排長 3m,在出水點位置布孔,數(shù)量視出水情況增減。

(4)先噴混凝土將塌腔找平,再復(fù)噴至設(shè)計厚度。

2.2.3 K0+386～K0+392洞段塌方的處理

(1)進(jìn)行系統(tǒng)錨桿、鎖腳錨桿施工,視圍巖破碎情況進(jìn)行加密。錨桿參數(shù) L=4.5m@0.8m×0.8m;由于地下水影響,為及時形成支護(hù)能力,將砂漿錨桿改為藥卷錨桿。

(2)按Ⅴ類圍巖要求支立型鋼拱架,間距 0.6～0.8m,視圍巖情況調(diào)整。

(3)掛 φ6.5@0.2m×0.2m網(wǎng)片。

(4)增補泄水孔深 4.5m,在孔內(nèi)插膠皮管引排長 3m,在出水點位置布孔,數(shù)量視出水情況增減。

(5)噴混凝土,先噴拱腳,再噴拱部;將塌腔噴平后再復(fù)噴至設(shè)計厚度。

2.2.4 K0+392～K0+450Ⅴ類圍巖洞段的開挖

(1)按Ⅴ類圍巖開挖斷面。

(2)開挖前采用超前支護(hù);堅持開挖——循環(huán)支護(hù)——開挖循環(huán)的原則。

(3)開挖前視情況采用超前錨桿、自進(jìn)式注漿錨桿、超前小導(dǎo)管一種或同時三種進(jìn)行超前支護(hù)。超前錨桿長 4.5m,間距 0.3m,布于拱部180°范圍;自進(jìn)式注漿錨桿長 4.5m,間距 0.3m,布于拱部 180°范圍;超前小導(dǎo)管長 6m,間距 0.3m。根據(jù)實際情況局部加密。

(5)鉆孔開挖,進(jìn)尺 1～2m。

(6)開挖后初噴混凝土。

(7)進(jìn)行系統(tǒng)錨桿支護(hù):L=4.5m@0.8m×0.8m,局部可增補加密。為迅速形成支護(hù)能力,采用快凝性藥卷錨桿。

(8)按Ⅴ類圍巖要求支立型鋼拱架,間距 0.6～0.8m,視圍巖情況調(diào)整。

(9)掛 φ6.5@0.2m×0.2m網(wǎng)片。

(10)增補泄水孔深 4.5m,在孔內(nèi)插長 3m的膠皮管引排,在出水點位置布孔,數(shù)量視出水情況增減。

(11)噴混凝土,先噴拱腳,再噴拱部;將掉塊形成的超挖噴平后復(fù)噴至設(shè)計厚度。

2.3 處理效果

我部嚴(yán)格按照上述處理方案對 K0+350～K0+392段進(jìn)行了塌方處理和加強支護(hù),在后續(xù)段K0+392～K0+450施工中嚴(yán)格按照Ⅴ類圍巖要求施工,做好超前支護(hù)和加強支護(hù)措施,及時調(diào)整爆破參數(shù)。根據(jù)對該塌方段三個月的沉降變形觀測,該處沉降變形數(shù)值符合設(shè)計規(guī)范要求。在對該塌方段的處理過程中,本著安全第一的原則,最大程度地做到了在經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上施工質(zhì)量優(yōu)良,通過查看該段質(zhì)檢驗收資料,各工序檢驗合格,工期影響達(dá)到最小化。

3 K0+975-K0+977.8段(圖 3)

圖3 K0+975-K0+977.8塌方段

3.1 地質(zhì)條件

當(dāng)開挖至 K0+977.8樁號時,突然出現(xiàn)一擠壓破碎帶,擠壓破碎帶從 K0+975樁號右邊墻向左發(fā)育,與洞軸線夾角呈 40°～45°,同時地下水集中出現(xiàn),流量達(dá) 50m3/h,出渣完成后,出現(xiàn)了大面積塌方,塌方物為地下水挾裹著碎巖塊,平均3～4min掉一次,且持續(xù) 4d一直沒有停止掉塊,塌方量約 275m3。

3.2 處理方案

(1)回填掌子面,用編織袋封堵塌腔口。

(2)在用編織袋封口前,預(yù)埋 2根混凝土泵輸送管,分別布置在左右兩邊,管口超出渣堆 5 m,以保證澆筑后有效厚度為 3m;預(yù)埋一根混凝土泵輸送管,布置在空腔中央,用作再回填水泥砂漿,管口超出混凝土澆筑面 3m,預(yù)埋 3根 φ100鋼花管作為引排地下水的通道,管口最終高度應(yīng)高出兩次回填面 1m,以保證地下水永久排出。

(3)采用 C20泵送混凝土向塌腔內(nèi)進(jìn)行回填處理,確保混凝土塞的厚度達(dá)到要求。

(4)混凝土達(dá)到 3d強度后,對堆渣進(jìn)行清除,對侵入開挖邊線內(nèi)的混凝土進(jìn)行爆破清除,并打 φ22,L=6.0m的隨機錨桿將混凝土及巖體連成一體,適當(dāng)設(shè)置 φ42,L=6.0m的注漿小導(dǎo)管,間距 0.3m。以 1m進(jìn)尺為一個循環(huán),每個循環(huán)采用型鋼拱架、錨桿、噴混凝土及時進(jìn)行支護(hù),推進(jìn)至掌子面 K0+977.8樁號處。

(5)支護(hù)參數(shù):型鋼拱架間距 0.60m,鎖腳錨桿及榀間聯(lián)系同Ⅴ類圍巖。

(6)K0+977.8～K0+990段受擠壓破碎帶的影響巖體仍較破碎。為確保施工安全,采用“短進(jìn)尺、弱爆破、強支護(hù)”的方式開挖,開挖斷面同Ⅳ類圍巖,錨桿參數(shù)同Ⅴ類圍巖,噴混凝土厚度為 25cm,將鋼拱架內(nèi)側(cè)噴平。

(7)待該塌方段處理完畢再進(jìn)行開挖時,根據(jù)破碎帶位置設(shè)超前注漿小導(dǎo)管與超前錨桿φ25,L=4.5m間隔使用,超前注漿小導(dǎo)管與超前錨桿間距 0.3m。

(8)開挖后及時架立格柵拱架、掛網(wǎng)、噴混凝土支護(hù),支護(hù)完畢進(jìn)行下一循環(huán)。

3.3 處理效果

針對該處塌方事件,項目部及時組織施工資源進(jìn)行塌方治理工作,經(jīng)過 15晝夜奮戰(zhàn),順利通過了此不良地質(zhì)段,恢復(fù)了正常施工。該段由于支護(hù)及時有效,形成了一個相對穩(wěn)定的支護(hù)體系,變形觀測值均在設(shè)計規(guī)范之內(nèi),洞內(nèi)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、堅固,沒有異常變化,從而保證了工程質(zhì)量、安全,最大程度的降低了該段后期混凝土的澆筑難度。此處塌方段處理方案經(jīng)濟(jì)合理,得到監(jiān)理、業(yè)主的一致認(rèn)可。

4 結(jié) 語

大梁子隧道屬于高原特長隧道,兩處較大塌方段由于處理得當(dāng),沒有造成安全事故和留下安全隱患,給以后類似工程的塌方處理積累了一定經(jīng)驗。處理過程中,充分考慮了人力、物力及財力,合理利用了時間、空間,使塌方段的處理在保證質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)上,節(jié)省了時間,為保證工期奠定了基礎(chǔ)。