雙江口水電站阿斯布隧道貫通段塌方處理施工

劉斌洲，賈高峰

(中國(guó)水利水電第三工程局有限公司四川分局，成都，610045)

1 概述

雙江口水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康縣、金川縣境內(nèi)的大渡河上，為大渡河干流梯級(jí)水電開發(fā)的上游控制性工程。電站裝機(jī)容量200萬kW，主壩為粘土心墻堆石壩，壩高314m。阿斯布隧道為雙江口水電站的右岸低線公路交通隧道，全長(zhǎng)1167m，為礦山二級(jí)公路隧道，開挖斷面平均面積為91.6m2。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，隧道采取雙向掘進(jìn)方式施工，至塌方前上半洞已經(jīng)貫通，剩余K5+375m～383m洞段為下半洞開挖。

2008年8月17日8∶30，反鏟正在進(jìn)行阿斯布隧道出口側(cè)剩余洞段下部開挖時(shí)，K5+379m～K5+383m段洞身左側(cè)失穩(wěn)發(fā)生坍塌，砸壞反鏟工作臂，小臂及鏟斗完全被埋入坍塌巖體內(nèi)，失去工作能力。8月18日7∶30左右，洞身再次出現(xiàn)大規(guī)模塌方，塌方范圍擴(kuò)大至K5+368m～383m段，且持續(xù)發(fā)生掉塊現(xiàn)象，至12∶00時(shí)反鏟全部被埋入渣體。8月23日，塌腔內(nèi)發(fā)生第三次較大坍塌，已貫通的上部洞段兩側(cè)洞口全部被封閉，至8月26日該段塌方基本穩(wěn)定。此次連續(xù)塌方共計(jì)15m，形成坍塌體總量約2200m3，累計(jì)砸毀型鋼拱架16榀。

2 塌方原因分析

阿斯布隧道K5+368m～383m段原設(shè)計(jì)為Ⅲ類圍巖，根據(jù)開挖揭露圍巖情況，該洞段洞身圍巖情況為:巖體為全強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，用手可捻成粉末，巖體內(nèi)含不規(guī)則片狀黑斑，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部為碎塊狀結(jié)構(gòu)，水銹嚴(yán)重，呈紅褐色;左壁發(fā)育一小型褶皺，巖體強(qiáng)度低，自穩(wěn)能力極差。該洞段裂隙水發(fā)育，巖體含水量很高。鑒于該段圍巖特點(diǎn)，與設(shè)計(jì)圍巖級(jí)別存在較大出入，曾經(jīng)提高了支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，在施工過程中調(diào)整原Ⅲ類圍巖全斷面開挖法為分兩臺(tái)階開挖法。該洞段在開挖過程中基本未進(jìn)行鉆爆，可使用反鏟直接挖除。地質(zhì)條件太差是本次塌方的直接原因，不能客觀判定圍巖級(jí)別，徹底調(diào)整開挖方法和支護(hù)形式是塌方的間接原因。

在多次坍塌掉塊期間，塌體塊度從小變大，巖石含水量由高到低，掉塊頻率逐步減少，塌方頂部基本趨于穩(wěn)定，基本呈倒“V”字型，下口橫向略寬于洞腰。(見圖1)。

圖1 塌體形態(tài)洞軸向示意

3 塌方處理施工

為確保施工人員的安全，塌方處理先加固塌方區(qū)兩端影響帶，然后進(jìn)行主塌區(qū)施工;主塌區(qū)施工分兩層，先上部后下部，短進(jìn)尺小循環(huán)推進(jìn)。

3.1 進(jìn)口側(cè)加固

先對(duì)進(jìn)口側(cè)塌體坡面采用C25噴射混凝土進(jìn)行固化，然后對(duì)K5+352m～361m段以鋼模臺(tái)車進(jìn)行襯砌混凝土澆筑，混凝土標(biāo)號(hào)提高至C40。

3.2 出口側(cè)加固

封閉出口側(cè)渣體坡面，以φ25mm自鉆式錨桿對(duì)K5+383m～393m段進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，以保證人員、設(shè)備施工安全。加固范圍為洞身頂部圓弧圓心以上180°內(nèi)區(qū)域。自鉆式錨桿長(zhǎng)6.0m，間距3.0m，排距2.0m，梅花型布孔。K5+383m～385m段布置三排小導(dǎo)管，在洞身頂部圓弧圓心以上180°范圍進(jìn)行固結(jié)灌漿。施工時(shí)采用手風(fēng)鉆將小導(dǎo)管直接送入塌體內(nèi)。

3.3 主塌方段處理

在完成進(jìn)出口加固以后，使用反鏟按照每0.5m～1m的進(jìn)尺謹(jǐn)慎自出口側(cè)開始清理塌方段上半洞渣體，然后以0.5m/榀的間距完成型鋼拱架架設(shè)，型鋼拱架之間采用鋼筋縱向連接，下部設(shè)置臨時(shí)型鋼立撐;型鋼拱架上部鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，采用模噴法噴射C20混凝土封閉型鋼拱架間空隙，依次向前推進(jìn)，直至通過塌方段。為保證安全，采用人工輔助風(fēng)鎬開挖可能受灌漿影響固化的渣體。

在完成上半洞渣體清理并形成“護(hù)棚”以后，對(duì)塌方空腔進(jìn)行C40混凝土回填?；炷粱靥罘謨纱问┕?，第一次回填至頂拱高程，等強(qiáng)3天，第二次回填至頂拱以上60cm，等強(qiáng)7天。混凝土使用HBT60混凝土泵通過預(yù)埋在“護(hù)棚”頂部的泵管入倉(cāng)。混凝土回填高程通過在“護(hù)棚”上設(shè)置的觀察管確認(rèn)。

回填混凝土到達(dá)等強(qiáng)期后開始拆除“護(hù)棚”臨時(shí)立撐，進(jìn)行下半洞開挖支護(hù)。下半洞左右兩側(cè)施工錯(cuò)開2m的安全距離，依次完成開挖、型鋼拱架接腿、錨桿掛網(wǎng)噴混凝土。貫通段塌方處理完成后，優(yōu)先施工該部位的襯砌混凝土，同時(shí)將混凝土標(biāo)號(hào)提高至C40，以確保后期運(yùn)行安全。

3.4 施工順序

K5+368mm～383m塌方段處理方案實(shí)施順序?yàn)?塌方段兩側(cè)加固→出口側(cè)上半洞短進(jìn)尺開挖支護(hù)→通過塌方段形成“護(hù)棚”→空腔回填混凝土→下半洞開挖支護(hù)。參見圖2。

圖2 塌方處理施工順序

4 安全事項(xiàng)

(1)安排專職安全員現(xiàn)場(chǎng)值班，巡查監(jiān)視安全情況，遇安全隱患及時(shí)排除，遇險(xiǎn)情及時(shí)撤離。

(2)塌方兩側(cè)設(shè)置警戒線圍護(hù)，樹警告標(biāo)牌，注明“隧道塌方，請(qǐng)勿靠近”，防止人員誤入。

(3)加強(qiáng)作業(yè)面光照強(qiáng)度，創(chuàng)造良好的視覺作業(yè)環(huán)境。

(4)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置緊急逃生通道，出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，及時(shí)組織人員撤離至安全區(qū)域。

(5)本次塌方處理期間，全過程對(duì)洞身進(jìn)行圍巖變形監(jiān)測(cè)，據(jù)此判定圍巖穩(wěn)定情況。采用徠卡402全站儀測(cè)定拱頂下沉值，采用收斂計(jì)監(jiān)測(cè)洞壁收斂值。

5 效果評(píng)價(jià)

貫通段塌方處理自2008年9月1日開始，至10月15日全部完成，歷時(shí)45天，無人員傷亡事故，被埋反鏟經(jīng)維修可以正常使用，圓滿完成塌方處理任務(wù)。該技術(shù)措施與其他方案相比，可以保證施工人員始終處于相對(duì)安全的條件下施工，克服了施工人員的恐懼心理，易于施工組織安排，對(duì)類似工程有一定的借鑒意義。

〔1〕JTGF60－2009公路隧道施工技術(shù)規(guī)范.北京:人民交通出版社，2009.

〔2〕黃成光編.公路隧道施工.北京:人民交通出版社，2001.8.