施工支洞塌方處理措施

任 磊，王方毅，胡 煊

（1.河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，南京 210098；2.中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司，江蘇 溧陽213300；3.中國人民解放軍91551部隊，江西 九江 332005）

施工支洞塌方處理措施

任 磊1，王方毅2，胡 煊3

（1.河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，南京 210098；2.中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司，江蘇 溧陽213300；3.中國人民解放軍91551部隊，江西 九江 332005）

以江蘇溧陽抽水蓄能電站工程施工支洞為對象，主要介紹了處理施工支洞塌方的施工程序及處理方法。

塌方；施工支洞；處理措施

1 工程概況

江蘇溧陽抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽市，樞紐建筑物主要由上水庫、排水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及下水庫4部分組成。該施工支洞塌方部位位于0＋252～0＋253段右側(cè)。

2 塌方情況

2.1 情況介紹

塌方部位位于0＋252～0＋253段右側(cè)， 自0＋240樁號起，開始施工支洞0＋252部位右側(cè)工作面出現(xiàn)部分坍塌并有滲水現(xiàn)象，現(xiàn)場勘察后立即采用噴不小于5cm厚鋼纖維混凝土進(jìn)行封閉。此后右側(cè)已噴混凝土部位繼續(xù)出現(xiàn)掉塊、塌方現(xiàn)象，立即組織鉆排水導(dǎo)管，加噴鋼纖維和鋼筋網(wǎng)片聯(lián)合支護(hù)，上部分巖面得到了穩(wěn)定。然后進(jìn)行下部清渣，鉆排水孔，加密連接鋼筋和網(wǎng)片，并噴射混凝土。隨后準(zhǔn)備安裝開挖面的1榀鋼拱架時右側(cè)出現(xiàn)較大面積塌方，之后陸續(xù)開始小塌方。塌方下來的堆積料中開始是含泥的蝕變巖，后為碎顆粒的砂巖碎石與滲水一起流出。

2.2 原因分析

此塌方段為蝕變帶與砂巖相交部位，自0＋248樁號開始該段為Ⅴ類圍巖，洞段埋深65～75m，地面為表土堆場所在的沖溝位置。受構(gòu)造強(qiáng)烈擠壓，造成巖體破碎，強(qiáng)度低，自穩(wěn)能力弱，主要由于自0＋240樁號開始自左向右出現(xiàn)一條巖脈，圍巖比較破碎、強(qiáng)度非常低、夾泥嚴(yán)重、自穩(wěn)時間短，在0＋251處延伸至拱肩處，在0＋253處部位正遇到砂巖結(jié)合帶，且地下水豐富，新噴混凝土與周邊圍巖黏合較差，造成本次塌方。

3 加固措施

3.1 施工措施

根據(jù)現(xiàn)場方面和已架立鋼支撐變形監(jiān)測情況分析，已架立鋼支撐部分變形不明顯，但塌方還在繼續(xù)，無法對塌方空腔進(jìn)行處理。為塌方處理有效、安全，明確如下原則：

（1）將開挖的臺車和設(shè)備等撤離到0＋230位置。

（2）立即安排對掌子面進(jìn)行堆渣，進(jìn)行壓腳，堆渣高度到塌方最上部，盡量堵住塌落口，防止塌方料砸到作業(yè)人員，確保施工安全。

（3）為了保證堆渣體固結(jié)灌漿時漿液不外流，塌方料堆積體表面用20cm厚C25混凝土噴射混凝土進(jìn)行支護(hù)，尤其對第一榀鋼支撐與塌方堆積料之間要噴滿。

（4）加強(qiáng)變形臨時監(jiān)測。

3.2 施工方法

根據(jù)以上原則，將進(jìn)廠交通洞兩循環(huán)爆破后的石渣填到施工支洞掌子面，利用反鏟和裝載機(jī)聯(lián)合作業(yè)，堆渣直到掌子面塌方體段，形成壓渣體。

4 塌方體處理施工方法

對塌方體下一步處理措施主要是采用堆渣形成堆積體，對堆渣體表面噴混凝土后，采用灌注水泥漿使堆渣體固結(jié)成一體，然后采用管棚支護(hù)，短進(jìn)尺開挖，及時進(jìn)行鋼支撐施工等方式。由于有滲水，必須在處理過程中加大掌子面排水，及時鉆隨機(jī)排水孔。塌方處理總體采取“固結(jié)松渣體與坍腔體、大管棚超前支護(hù)，弱爆破、短進(jìn)尺、盡量機(jī)械和人工開挖、加強(qiáng)錨桿支護(hù)、鋼拱架跟進(jìn)、掛網(wǎng)噴鋼纖維混凝土”的綜合施工方案。

4.1 塌落堆渣體固結(jié)灌漿施工

4.1.1 塌方體堆渣料處理

堆渣平臺形成后，對堆渣料表面的20cm噴射混凝土分兩次進(jìn)行噴射，然后搭設(shè)鉆孔施工平臺。施工時首先從右側(cè)底部噴起，逐漸向上，鋼支撐頂拱部位加強(qiáng)噴護(hù)，保證再次塌落的渣料不下滾。

4.1.2 塌方堆渣體頂部處理

塌方體頂部采用灌漿形成拱圈，保證頂部封閉并形成一個硬的實體，主要目的是保證管棚支護(hù)形成一個受力整體，同時避免頂部繼續(xù)塌方對管棚造成突然沖擊。由于塌落體已經(jīng)將鋼支撐蓋滿，人員無法到達(dá)塌方體內(nèi)，塌方空腔的具體形狀無法明確，因此首先沿頂拱用手風(fēng)鉆在堆渣體上左、中、右鉆設(shè)10個孔，孔徑50mm，埋入準(zhǔn)42mm無縫鋼管，用灌漿泵灌入水泥漿。先左右，再中間，由低到高，灌入量初步進(jìn)行估算，具體以實際發(fā)生計，灌注完成后1d，再分部位鉆孔，判斷漿液的厚度，如果厚度未達(dá)到，再進(jìn)行鉆孔灌漿，直至厚度達(dá)到2m。

4.1.3 堆渣體固結(jié)和空腔回填

根據(jù)現(xiàn)場實際條件，渣體固結(jié)和空腔采用回填固結(jié)灌漿的方式，先灌注濃水泥漿，再灌注稀水泥漿。注漿孔沿堆渣體四周間隔1.5m布置1根，排距1.5m，灌漿孔布置3排，梅花型布置，根據(jù)注漿效果再加密，保證堆積料固結(jié)完好。水泥漿液水灰比為0.6∶1～1∶1，采用間歇灌漿，壓力有一定上升（0.1～0.2MPa）即可終止。 灌漿過程中特別對拱肩部位要加強(qiáng)。灌漿首先灌注鋼支撐下部，再灌注鋼支撐上部，漿液由稀到濃，灌漿采取分兩序間隔灌漿，一序隔孔灌漿，一序完成后再進(jìn)行加密二序孔的灌漿。待強(qiáng)3d后進(jìn)行鉆孔，根據(jù)鉆孔判斷灌注效果，如果不行再鉆孔灌注水泥漿，純水泥漿采用水灰比0.5∶1～1∶1， 壓力以不破壞堆渣體表面的噴混凝土為準(zhǔn)，灌漿時在堆渣體噴混凝土表面安裝觀測設(shè)備，發(fā)現(xiàn)有變形立即停止灌漿。渣體內(nèi)注漿管采用準(zhǔn)42mm，壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，前端加工成楔型，手風(fēng)鉆鉆孔，將管打入堆積料內(nèi)，孔深4～6m，漿液采用420L的攪拌機(jī)拌制，灌漿采用灌漿泵。注漿分多次進(jìn)行，每次等強(qiáng)后即鉆孔，再灌漿，直至最后鉆孔要深入到堆渣體和巖面之間，將整個堆渣體和巖面形成一個整體。

4.2 管棚施工方法

塌方段灌漿和加固處理基本結(jié)束后，利用現(xiàn)有堆渣采用機(jī)械人工開挖相結(jié)合挖到指定高程，利用鋼管搭設(shè)鋼管架作業(yè)平臺，作業(yè)平臺長度不小于10m，上部留出高3m作為鉆孔空間和管棚施工平臺?！肮芘铩变摴苎仨敼伴_挖弧線均布，間距為60cm，鋼管為90mm鋼管。鉆孔采用YQ－100B型潛孔鉆造孔，孔徑準(zhǔn)115mm，孔向沿洞軸線向外斜5°～10°，孔深12m。 鉆孔結(jié)束后插入鋼管，然后進(jìn)行灌漿，鋼管長12m。

4.2.1 施工準(zhǔn)備工作

4.2.1.1 管棚參數(shù)與加工制作

管棚布置在頂拱120°范圍內(nèi)，管棚用鋼管直徑為90mm，壁厚4mm的焊接鋼管，管棚鋼管長度為12m，鋼管采用對焊焊接，保證焊縫飽滿和焊縫質(zhì)量。管棚安裝完成外露端部要與鋼支撐焊接牢固。準(zhǔn)90mm鋼管按要求設(shè)置成花管，管棚間距60cm，鉆孔角度外插5°～10°。

4.2.1.2 施工工藝

管棚施工的工藝流程如下：

4.2.1.3 測量定位

分別用全站儀和精密水準(zhǔn)儀在管棚加固130°范圍內(nèi)進(jìn)行管棚位置放樣，管棚距離設(shè)計開挖輪廓線外5～15cm，管棚間距60cm，總孔數(shù)20個。

4.2.2 鉆孔

4.2.2.1 鉆機(jī)就位

（1）鉆機(jī)平臺利用現(xiàn)有的堆渣體形成，該平臺搭設(shè)長度不小于10m。平臺需壓實加固，防止在施鉆時鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質(zhì)量。

（2）鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機(jī)位置。用全站儀、掛線、激光導(dǎo)向儀導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆進(jìn)時的傾角、仰角。

4.2.2.2 鉆進(jìn)要求

鉆孔精度是整個管棚施工質(zhì)量控制核心之一，同時其鉆孔順序是保證鉆孔質(zhì)量與成孔質(zhì)量的關(guān)鍵。為此要根據(jù)設(shè)計布孔圖分序完成鉆孔，并結(jié)合分序灌漿進(jìn)行，同時還必須重點注意以下事項：

（1）為了便于安裝鋼管，鉆孔前先檢查鉆機(jī)機(jī)械狀況是否正常。

（2）開鉆時，可低速低壓，待成孔后，可根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及風(fēng)壓。

（3）孔速度應(yīng)保持勻速，特別是在松散堆渣層時，應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，避免發(fā)生夾鉆現(xiàn)象。

（4）認(rèn)真作好鉆進(jìn)過程的原始記錄，及時對孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述。作為開挖洞身的地質(zhì)預(yù)探預(yù)報，指導(dǎo)洞身開挖。

4.2.2.3 清孔驗孔

（1）鉆孔完成用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣，清除浮渣至孔底，確?？讖?、孔深符合要求、防止堵孔。

（2）檢測鉆孔孔深、傾角、外插角。

4.2.3 管棚安裝

（1）鉆孔完成后及時安設(shè)管棚鋼管，避免出現(xiàn)塌孔。

（2）及時將孔口段的鋼管與鉆孔壁間縫隙填塞密實，在鋼管外露端焊上法蘭盤、止?jié){閥，并檢查焊接強(qiáng)度和密實度。

（3）在管內(nèi)入1根準(zhǔn)28鋼筋和準(zhǔn)20的排氣管。

4.2.4 管棚注漿

4.2.4.1 漿液配置

管棚注漿采用純水泥漿，先稀后濃原則。 使用1∶1、0.8∶1和0.5∶1 3個比級灌注，采用P.O42.5號普通硅酸鹽水泥。根據(jù)鉆孔順序灌漿分序進(jìn)行，以確保鉆孔成孔質(zhì)量和灌漿質(zhì)量。

4.2.4.2 注漿管的設(shè)置

注漿采用孔口一次注漿，利用自制的注漿套管與管棚管連接，注漿套管上準(zhǔn)備出氣管與進(jìn)漿管，由閥門來控制開關(guān)。然后安裝20mm塑料管作為排氣管，連接注漿管等各種管路，利用錨固劑封閉掌子面與管棚間的孔隙，防止漏漿。關(guān)閉孔口閥門，開啟注漿泵進(jìn)行管路壓水試驗，如有泄漏及時檢修，試驗壓力等于注漿終壓。

4.2.4.3 管棚注漿過程控制

（1）管棚施工每完成一部分后開始注漿，注漿前對所有孔眼安裝止?jié){塞，同時對管口與孔口外側(cè)進(jìn)行密封處理。

（2）灌漿前距離掌子面1m范圍內(nèi)的洞段和掌子面采用C25噴射混凝土進(jìn)行封閉，厚度15cm。

（3）水泥砂漿漿液采用拌合機(jī)制漿，采用SGB－Ⅰ注漿泵將雙液漿注入管棚鋼管內(nèi)，注漿前先檢查管路和機(jī)械狀況，確認(rèn)正常后做壓漿實驗，確定合理注漿參數(shù)，據(jù)此施工。

（4）注漿采用連續(xù)灌注，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用雙控：①注入率小于1L持壓5min后停止注漿；②壓力必須達(dá)到0.1～0.3MPa。

（5）注漿過程中應(yīng)記錄注漿時間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值，監(jiān)控連通裝置，避免因壓力猛增而發(fā)生異常情況。

4.3 塌方體開挖施工

為了保證管棚尾部的支撐，在原有鋼支撐破壞的地方，按原設(shè)計恢復(fù)，在開挖時再增加一榀工字鋼，此工字鋼要占據(jù)以后混凝土襯砌斷面，同時管棚尾部也占據(jù)混凝土二襯的位置達(dá)30～40cm，在混凝土二襯施工時，工字鋼等不再進(jìn)行處理，對內(nèi)層鋼筋和二襯進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。管棚注漿完畢即開始向前開挖，塌方段開挖采用短進(jìn)尺、弱爆破的方式進(jìn)行，按Ⅴ類圍巖的開挖進(jìn)尺和支護(hù)要求控制，每次開挖進(jìn)尺控制為80cm，開挖后立刻用鋼纖維混凝土噴5cm進(jìn)行封閉，具備一榀鋼支撐的位置立即進(jìn)行鋼支撐的安裝，塌方體段鋼支撐間距50cm，鋼支撐之間采用相同的工字鋼環(huán)向間距2m加強(qiáng)連接，相應(yīng)部位的掛網(wǎng)、系統(tǒng)錨桿、鎖腳和隨機(jī)錨桿、噴射混凝土立即進(jìn)行，一榀鋼支撐處理好后再繼續(xù)向前開挖，錨桿均采用砂漿錨桿或自進(jìn)式錨桿。塌方段噴射混凝土采用厚20cm鋼纖維混凝土，局部塌方段采用鋼支撐頂部鋪設(shè)鋼模板，用C25泵送混凝土回填密實。在施工過程中如果有水滲出，立即布置隨機(jī)排水孔，將水引出塌方面，如此循環(huán)，直至開挖至巖體完整段。

4.4 塌方體過后開挖

開挖通過塌方體段，進(jìn)入巖體段開挖，由于現(xiàn)在還屬于巖層交接段，巖石仍然很差，在開挖前進(jìn)行超前勘探施工，超前勘探采用CM351潛孔鉆進(jìn)行，每個斷面布置2個點，鉆孔直徑

105mm，鉆孔深度12m。根據(jù)鉆孔情況和巖粉情況判斷下一步巖石狀況和地下水情況，用于指導(dǎo)下一步開挖和支護(hù)施工方法和施工參數(shù)。開挖鉆爆按照“短進(jìn)尺、多循環(huán)、弱爆破、少擾動、早封閉、強(qiáng)支護(hù)”的原則施工，超前支護(hù)采用小導(dǎo)管，小導(dǎo)管采用準(zhǔn)42（壁厚4mm）的熱軋無縫鋼管，小導(dǎo)管，布置一排，小

導(dǎo)管間距為30～40cm、鉆孔角度外插5°～150°，小導(dǎo)管長度4～5m，每排小導(dǎo)管保證搭接長度大于2m。直至達(dá)到完整巖石，現(xiàn)場共同確定小導(dǎo)管等支護(hù)調(diào)整部位。開挖采用全斷面施工，開挖進(jìn)尺控制在0.5～1m以內(nèi)，周邊光爆孔孔間距加密，間距控制在40～55cm之間，周邊孔采用減弱裝藥，減少光爆孔線裝藥密度，嚴(yán)格控制裝藥量，減少爆破對圍巖的擾動。在每次爆破后及時對掌子面噴5cm鋼纖維混凝土，以保證施工安全。具備一榀鋼支撐的位置后立即進(jìn)行鋼支撐的施工，鋼支撐間距50～80cm，由于巖石破碎，局部砂漿錨桿難以施工部位，采用自進(jìn)式錨桿進(jìn)行施工，然后再進(jìn)行掛網(wǎng)噴混凝土到設(shè)計厚度。

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Treatment Measures of Construction Branch Cavity’s Landslide

REN Lei1，WANG Fang－yi2，HU Xuan3
（1.College of Harbour， Coastal and Offshore Engineering， Hohai University， Nanjing 210098，China；2.Northwest Consulting Company of China Water Conservancy and Hydropower Construction Project，Liyang 213300， China；3.91551 troops of The Chinese People＇s Liberation Army， Jiujiang 332005，China）

This article mainly introduces construction procedure and processing methods of processing construction branch cavities landslide， taking construction branch cavity of pumped storage power plant project in Jiangsu Liyang as an example.

landslide； construction branch cavity； treatment measure

TV52

A

1672-9900（2011）01-0075-03

2010-12-07

任磊（1985-），男（漢族），湖北宜昌人，碩士，主要從事水利工程設(shè)計及相關(guān)研究，（Tel）13813374995。