水利工程遂洞不良圍巖施工技術(shù)

黃志岳

（昭通市水利水電勘測設(shè)計院，云南 昭通 657000）

1 斷層及破碎帶處理原則及方案

隧洞穿過斷層地段，施工難度取決于斷層的性質(zhì)、斷層破碎帶的寬度、填充物、含水性和斷層活動性以及隧洞軸線和斷層構(gòu)造線方向的組合關(guān)系(正交、斜交或平行)。此外，與施工過程中對圍巖的破壞程度、工序銜接的快慢、施工技術(shù)措施是否得當(dāng)?shù)染泻艽蟮年P(guān)系。

施工總體方案 當(dāng)隧洞軸線接近于垂直構(gòu)造線方向時，斷層規(guī)模較小，破碎帶不寬，且含水量較小時，條件比較有利，可隨挖隨撐。但當(dāng)隧洞軸線斜交或者平行于構(gòu)造方向時，則隧洞穿過破碎帶的長度增大，并有強大側(cè)壓力，應(yīng)加強拱墻襯砌，及時封閉。斷層帶內(nèi)充填軟塑狀的斷層泥或特別松散的顆粒時，比照松散地層中的超前支護，采用先拱后墻法；如斷層帶特別破碎，則可采用馬口開挖。如斷層地段出現(xiàn)大量涌水，則宜采取排堵結(jié)合的治理措旌。

施工要點及施工技術(shù)。

第一，如斷層地下水是由地表水補給時，應(yīng)在地表設(shè)置截排系統(tǒng)引排。對斷層承壓水，應(yīng)在每個掘進循環(huán)中向隧洞前進方向鉆鑿不少于2個超前鉆孔，其深度宜在4m以上，以探明地下水的情況。

第二，隨工作面的掘進挖好排水溝，準(zhǔn)備足夠的抽水設(shè)備，并安排適當(dāng)?shù)募印?/p>

第三，在隧洞斷層地段，對開挖方式進行特殊的設(shè)計。嚴(yán)格控制各炮眼特別是周邊眼的數(shù)量、深度及裝藥量，原則上盡量減少爆破對圍巖的擾動。

第四，通過斷層帶的各施工工序之間的時間應(yīng)盡量縮短，拱部開挖前采取超前錨桿、超前管棚支護，并進行超前預(yù)灌漿，開挖后及時采取噴砼、架設(shè)鋼拱架等支護措施，并盡快全封閉襯砌，以減少圍巖的暴露、松動和地壓增大。堅持"寧強勿弱"的原則，加強支護。

第五，緊跟開挖面對圍巖進行現(xiàn)場監(jiān)控量測，根據(jù)量測所反饋的信息及時調(diào)整初期支護的參數(shù)及掌握二次襯砌的最佳時間。

2 隧洞蒲水處理方案

滲水量不大時，采用堵排結(jié)合的方法，即加強拱墻襯砌結(jié)構(gòu)，在拱部襯砌厚度外設(shè)透水軟管與邊墻盲溝接通，引水至隧兩側(cè)水溝；在拱墻襯砌工作縫設(shè)縱橫向止水條。為防止發(fā)生涌水等異常情況，對涌水現(xiàn)象較為嚴(yán)重地段采用以劈裂灌漿為基礎(chǔ)的綜合整治施工技術(shù)，即劈裂灌漿固結(jié)法施工。

2.1 施工準(zhǔn)備通過地質(zhì)超前鉆孔資料，分析斷層地質(zhì)情況；鉆孔灌漿和隧洞襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計；準(zhǔn)備灌漿材料，測定性能；安裝并調(diào)試鉆孔和灌漿機械設(shè)備。

2.2 止?jié){巖盤或止?jié)蛪κ┕?在一般較完整的巖層頂面5m作為止?jié){巖盤。若基巖節(jié)理發(fā)育，圍巖破碎時應(yīng)設(shè)置2m~5m的止?jié){墻，并將墻身嵌入圍巖0.3credO.5cm。鉆孔埋設(shè)孔口管，開孔直徑為146ram，長度為2m，用CS(水泥、水玻璃)砂漿埋設(shè)127ram孔口管，在管口安裝127mm球形閘閥，作為封閉鉆孔中可能會出現(xiàn)的涌水。鉆孔直徑采用08uun，在鉆至后半部時，鉆孔直徑改為89ram。鉆孔機械選用XU一3002A地質(zhì)鉆機和YGZ一100導(dǎo)軌式獨立回轉(zhuǎn)鑿巖機。掃孔鉆進時，觀察分析回水巖芯或棄碴狀態(tài)，用以判斷灌漿質(zhì)量和調(diào)整灌漿參數(shù)。

2.3 灌漿方法采取雙液灌漿法進行灌漿分段灌漿法根據(jù)鉆孔的地質(zhì)情況，可采用全孔一次灌漿和前進式、后退式分段灌漿方法。在施工過程中，若遇斷層發(fā)育可能發(fā)生涌水時，采用前進式分段灌漿法，逐步向前推進封墻。鉆孔及灌漿原則：是先外后內(nèi)、先疏后密、外密內(nèi)疏、反復(fù)鉆灌、開孔導(dǎo)引。

灌漿類型：應(yīng)分為水泥漿單液和水泥一水玻璃雙液，根據(jù)灌漿設(shè)計、涌水量、壓水試驗及清孔情況、泵送能力和灌漿過程中的進漿情況，確定用單液，還是在涌水量較大時采用雙液灌漿。灌漿完成按要求達到規(guī)定的灌漿壓力值，并應(yīng)穩(wěn)壓達30min。開挖與襯砌：當(dāng)灌漿段灌漿完成8h后，可以進行隧洞開挖。拱墻襯砌采用先墻后拱法或采用連續(xù)澆筑法進行。圓施工控制措施

第一，質(zhì)量控制措施。檢查孔應(yīng)進行取樣檢查。檢測固結(jié)體抗壓強度，漿脈滲透狀況和固結(jié)質(zhì)量。檢查孔的灌水試驗，即灌漿前后灌水量比較。測定灌漿滲透狀態(tài)和固結(jié)狀態(tài)。對實施灌漿過程中的異常情況進行分析，并制定處理措施。

第二，安全生產(chǎn)措施。灌漿作業(yè)人員需配備勞動保護用品，如口罩、眼鏡、橡膠手套和長手套。若眼睛、臉部)或皮膚接觸漿液時，應(yīng)立即用清水或生理鹽水徹底沖洗，嚴(yán)重時送醫(yī)院治療。機電設(shè)備應(yīng)設(shè)安全防護罩和漏電保護器。抽換鉆桿時，注意被高壓泥水沖出孔口傷人。鉆孔中若發(fā)生涌水，應(yīng)集中全力采取措施，及時灌漿封堵。加強統(tǒng)一指揮，相互協(xié)調(diào)，確保安全生產(chǎn)。

3 塌方及冒頂處理方案

采用管棚法加雙液灌漿的處理方案對該段塌方進行處理。管棚法是利用鋼拱架和鋼管及波形鋼板構(gòu)成的剛架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)作為隧洞的一次支護，對破碎及不穩(wěn)定圍巖進行加固處理，從而使隧洞開挖工作面形成較為安全的工作環(huán)境，以保證洞內(nèi)開挖作業(yè)人員、設(shè)備的安全。管棚法加雙液灌漿的處理方案是管棚法和雙液灌漿的聯(lián)合作用，實踐經(jīng)驗證明是目前隧洞塌方特別是較為嚴(yán)重塌方處理最為有效的處理方法之一。也就是在管棚法的基礎(chǔ)上利用管棚中的鋼管(預(yù)先進行鉆孔，形成灌漿孔)及另外布置灌漿鋼管對塌方松散體進行雙液灌漿，使塌方松散體得到固結(jié)，并使塌方松散體的頂部及邊墻在一定范圍內(nèi)形成穩(wěn)定性，防止在塌方處理過程中再次產(chǎn)生塌方。

雙液灌漿為水泥漿液和水玻璃兩種漿液的混合液，水：水泥：水玻璃的配比為 0.5(0.8)：1：0.3～0.5(重量比，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場情況，參照當(dāng)?shù)販囟?、水泥、施工設(shè)備、運輸距離等因素進行現(xiàn)場實驗)，水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥，水玻璃溶液采用的波美度為30~45(在購買水玻璃時，同時購買幾只比重計用于測試水玻璃溶液的波美度)。配制時，先將水泥漿拌好，再將配制好的波美度為30~45的水玻璃溶液徐徐加入水泥漿液中，攪拌均勻即可。在灌漿工程中若灌漿量特別大時，采用水泥砂漿水玻璃灌漿，摻入細(xì)砂的比例為水泥的80%左右。灌漿壓力控制在2.5kg／cm。~3kg／cm。，灌漿泵采用專用灌漿泵或泥漿泵。灌漿泵機具在暫時停止使用時應(yīng)及時清洗，以防止灌漿液體在灌漿機具中凝固。鋼管管棚和灌漿管在插入塌方體時采用先用煤電鉆或風(fēng)鉆鉆孔 (根據(jù)塌方松散體的具體情況選擇)，然后用大錘將灌漿管打入塌方松散體。施工工序：安裝第一榀鋼拱架一打入管棚鋼管一封閉掌子面一雙液灌漿一安裝第二榀鋼拱架一第一榀鋼拱架與第二榀鋼拱架連接一打入管棚鋼管一軸線及垂直方向灌漿一插入花紋鋼板一接第二循環(huán)。

4 結(jié)語

以上不良圍巖施工技術(shù)處理方案，通過在紅砂巖電站、靈光巖電站幾個隧洞工程中的使用，取得了良好的效果，不僅快速的通過了塌方、冒頂、大量涌水等洞段，而且保證了施工安全和施工質(zhì)量。

[1]陳克仁.白云山水庫發(fā)電遂洞工程地質(zhì)條件及其圍巖穩(wěn)定的初步分析[J].江西水利科技，1988-09-30.