石兜水庫C1標(biāo)段引水隧洞塌方處理探討

劉洪

摘 要：對石兜水庫C1標(biāo)段引水隧洞塌方的原因進行了調(diào)查分析，針對現(xiàn)場塌方的實際情況，塌方處理分四步進行： 對坍塌散落體進行清理→ 對掌子面進行鉆孔灌漿→對坍塌段開挖支護→塌腔內(nèi)回填灌漿。在現(xiàn)場針對掌握情況認真研究處理塌方方案，認真制定處理塌方的步驟、方法及預(yù)防塌方的施工措施。

關(guān)鍵詞：引水隧洞；塌方；灌漿；支護

1 工程概述

廈門石兜水庫除險加固改造工程C1標(biāo)段，建設(shè)地點位于廈門市集美后溪鎮(zhèn)境內(nèi)。項目為新建引水隧洞及其進水口工程，從石兜水庫引水至下游坂頭水庫供水管，長4276.56米，設(shè)計開挖斷面為城門洞形，寬×高為3.6m×3.6m。

因隧洞洞頂板上局部覆基巖厚度小，位于山溝內(nèi)，常年流水，風(fēng)化卸荷作用強烈、地下水比較活動，巖體完整性差，呈碎裂-散體結(jié)構(gòu)，形成斷層，圍巖極不穩(wěn)定。如在斷層進行開挖時突發(fā)性大量涌水，有可能導(dǎo)致大塌方。因此，塌方的預(yù)防和處理是一個難點。

2 塌方情況

2012年12月4日下午，進水口主洞下游開挖至引1+180m時，掘進掌子面的拱頂和拱邊墻揭露出的圍巖為砂包土風(fēng)化帶，巖體呈球狀風(fēng)化，結(jié)構(gòu)坍塌自穩(wěn)性差，遇空氣風(fēng)蝕加上有滲水出現(xiàn)片狀崩落掉塊，穩(wěn)定性極差。為保證施工安全，作業(yè)人員立即撤出。

在12月5日早上按原計劃準(zhǔn)備出渣立拱時，掌子面坍塌，塌方體封閉了掌子面，其渣體堆積長度約40m，且掩埋了施工生產(chǎn)機械，預(yù)測掌子面頂拱以上形成較大塌腔。

由于無法判斷塌方段拱頂上方圍巖是否已自穩(wěn)，經(jīng)各參建單位研究決定先觀察塌方后續(xù)發(fā)展趨勢，待穩(wěn)定后挖除坍塌體。結(jié)合地質(zhì)勘探資料分析，塌方段有一斷層，無法自穩(wěn)，需考慮采取其他措施加以處理以免洞頂脫空漏斗繼續(xù)擴大，進而導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生。

3 總體施工措施

施工措施為：穿越塌方洞段遵循“管超前、嚴(yán)灌漿、短進尺、弱爆破、強支護、快封閉”的施工原則。首先盡量清理完整圍巖段涌出塌方體至臨近塌方掌子面；然后頂進灌漿管，封閉坍塌體掌子面，對坍塌體進行固結(jié)灌漿待渣體固結(jié)具有一定自穩(wěn)時，采取人工配合風(fēng)鎬進行開挖；開挖至臨近坍塌段掌子面時頂進超前小管棚，之后順序?qū)μ芜M行開挖，在開挖過程中，密間距鋼拱架連榀錨噴聯(lián)合支護的施工方案掘進，最后對空腔進行回填灌漿，完成塌方段處理。

4 施工工藝和方法

4.1 清理塌落堆積渣體

塌落渣體已經(jīng)堆滿掌子面，塌落體流動性強，且洞內(nèi)掩埋了施工機械，為確保施工安全，故采取人工配合斗車清理坍塌渣體。

4.2 穩(wěn)定塌方洞段開挖工作面

在清理渣體過程中虛渣流動性強，塌方體不穩(wěn)定，渣體清理工作盡量清至臨界塌方段掌子面后，采取鉆入灌漿管→封閉掌子面→灌漿加固→完成后塌方體得到固結(jié)→人工配合風(fēng)鎬進行開挖。

4.3 穿越塌方洞段及其影響區(qū)的施工方法

4.3.1 超前小管棚施工。根據(jù)施工要求，在臨近坍方段掌子面處，采用Y28鉆機在拱部180°范圍內(nèi)鉆入φ50管棚，小管棚采用φ50無縫鋼管加工；鋼管入土端制作成尖靴狀，壁厚為3.5mm，管棚環(huán)向間距0.3m，外插角為5～15°。鋼管每節(jié)長為4～6m，縱向管棚水平搭接長度不小于1.5m。

4.3.2 鉆孔與頂進。采用Y28鉆機鉆孔，為便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用Φ50mm。管棚頂進采用鉆機頂進的工藝頂進鋼管。

4.3.3 坍塌段開挖及支護。在確定坍塌碴體已灌漿固結(jié)穩(wěn)定后，利用小管棚作棚架支撐，挖除塌方石碴，欠挖部位不能放炮，拱腳不夠部位用風(fēng)鎬人工鑿打。開挖進尺50～80cm后，安裝鋼拱架支撐，榀距50～80cm，視實際情況調(diào)整間距。鋼拱架支撐采用[16機槽鋼，盡量貼近掌子面，為防止拱架受荷載后發(fā)生不均勻沉降，鋼架置于穩(wěn)固地基上，施工前清除拱腳下浮渣鋪設(shè)50cm[16機槽鋼，使拱腳落在槽鋼上增加其承載力。拱架間采用Φ22鋼筋縱向連接，間距均為50cm，與鋼拱架焊接牢固。拱架鎖腳錨桿Φ20、L=3m，均勻布置在直墻段；頂拱上布置隨機錨桿Φ20，L=3m，間距1.5m；掛φ6鋼筋網(wǎng)片@20×20㎝，并滿噴C25砼25cm（見圖二）。在向前掘進的同時，密切觀測已通過洞段支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況。

4.4 塌方體回填、固結(jié)灌漿施工

坍塌段向上打一排φ32，壁厚為2.5mm鋼管5根，其中一根作回漿和排氣管，對空腔進行回填、固結(jié)灌漿。灌漿壓力0.3～0.5MPa，水灰比1：1～0.5：1。由于塌方體為泥質(zhì)粉砂巖，遇水部分已泥化，部分塌方體灌漿吃漿量小，不得不盡量加大灌漿壓力。灌漿結(jié)束后，空腔得到一定回填。

5 結(jié)語

5.1 處理塌方必須分秒必爭適時地投入搶險工作。塌方事故發(fā)生后，業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理和施工單位應(yīng)派出相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、工程技術(shù)人員等迅速到塌方點，詳細勘察塌穴高度、寬度、縱向長度及塌穴穩(wěn)定情況；研究工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、洞頂水的流向和涌水特點、范圍；檢查塌方對初期支護的損壞情況和影響區(qū)域；分析塌方的主要原因和塌方可能繼續(xù)發(fā)展的趨勢等。在現(xiàn)場掌握情況的基礎(chǔ)上，認真研究處理塌方的對策。

5.2 塌方處理方案至關(guān)重要，直接影響塌方體周圍洞室的穩(wěn)定性、人員生命安全以及國家的財產(chǎn)，所以應(yīng)該認真制定處理塌方的步驟、方法及預(yù)防塌方的施工措施。

5.3 前方封堵，后方加固，對塌方區(qū)形成合圍，是防止塌方惡化的有效方法。隧道塌方后，不要輕易去清除塌方渣體，應(yīng)先待塌方體相對穩(wěn)定后，對塌方體表面進行噴混凝土封閉，防止塌方體滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范圍擴大，最后向塌方體注漿加固為后序開挖做好準(zhǔn)備。

參考文獻

[1] SL303-2004，水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范.

[2] 石兜水庫除險加固改造工程C1標(biāo)段施工設(shè)計圖紙.

摘 要：對石兜水庫C1標(biāo)段引水隧洞塌方的原因進行了調(diào)查分析，針對現(xiàn)場塌方的實際情況，塌方處理分四步進行： 對坍塌散落體進行清理→ 對掌子面進行鉆孔灌漿→對坍塌段開挖支護→塌腔內(nèi)回填灌漿。在現(xiàn)場針對掌握情況認真研究處理塌方方案，認真制定處理塌方的步驟、方法及預(yù)防塌方的施工措施。

關(guān)鍵詞：引水隧洞；塌方；灌漿；支護

1 工程概述

廈門石兜水庫除險加固改造工程C1標(biāo)段，建設(shè)地點位于廈門市集美后溪鎮(zhèn)境內(nèi)。項目為新建引水隧洞及其進水口工程，從石兜水庫引水至下游坂頭水庫供水管，長4276.56米，設(shè)計開挖斷面為城門洞形，寬×高為3.6m×3.6m。

因隧洞洞頂板上局部覆基巖厚度小，位于山溝內(nèi)，常年流水，風(fēng)化卸荷作用強烈、地下水比較活動，巖體完整性差，呈碎裂-散體結(jié)構(gòu)，形成斷層，圍巖極不穩(wěn)定。如在斷層進行開挖時突發(fā)性大量涌水，有可能導(dǎo)致大塌方。因此，塌方的預(yù)防和處理是一個難點。

2 塌方情況

2012年12月4日下午，進水口主洞下游開挖至引1+180m時，掘進掌子面的拱頂和拱邊墻揭露出的圍巖為砂包土風(fēng)化帶，巖體呈球狀風(fēng)化，結(jié)構(gòu)坍塌自穩(wěn)性差，遇空氣風(fēng)蝕加上有滲水出現(xiàn)片狀崩落掉塊，穩(wěn)定性極差。為保證施工安全，作業(yè)人員立即撤出。

在12月5日早上按原計劃準(zhǔn)備出渣立拱時，掌子面坍塌，塌方體封閉了掌子面，其渣體堆積長度約40m，且掩埋了施工生產(chǎn)機械，預(yù)測掌子面頂拱以上形成較大塌腔。

由于無法判斷塌方段拱頂上方圍巖是否已自穩(wěn)，經(jīng)各參建單位研究決定先觀察塌方后續(xù)發(fā)展趨勢，待穩(wěn)定后挖除坍塌體。結(jié)合地質(zhì)勘探資料分析，塌方段有一斷層，無法自穩(wěn)，需考慮采取其他措施加以處理以免洞頂脫空漏斗繼續(xù)擴大，進而導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生。

3 總體施工措施

施工措施為：穿越塌方洞段遵循“管超前、嚴(yán)灌漿、短進尺、弱爆破、強支護、快封閉”的施工原則。首先盡量清理完整圍巖段涌出塌方體至臨近塌方掌子面；然后頂進灌漿管，封閉坍塌體掌子面，對坍塌體進行固結(jié)灌漿待渣體固結(jié)具有一定自穩(wěn)時，采取人工配合風(fēng)鎬進行開挖；開挖至臨近坍塌段掌子面時頂進超前小管棚，之后順序?qū)μ芜M行開挖，在開挖過程中，密間距鋼拱架連榀錨噴聯(lián)合支護的施工方案掘進，最后對空腔進行回填灌漿，完成塌方段處理。

4 施工工藝和方法

4.1 清理塌落堆積渣體

塌落渣體已經(jīng)堆滿掌子面，塌落體流動性強，且洞內(nèi)掩埋了施工機械，為確保施工安全，故采取人工配合斗車清理坍塌渣體。

4.2 穩(wěn)定塌方洞段開挖工作面

在清理渣體過程中虛渣流動性強，塌方體不穩(wěn)定，渣體清理工作盡量清至臨界塌方段掌子面后，采取鉆入灌漿管→封閉掌子面→灌漿加固→完成后塌方體得到固結(jié)→人工配合風(fēng)鎬進行開挖。

4.3 穿越塌方洞段及其影響區(qū)的施工方法

4.3.1 超前小管棚施工。根據(jù)施工要求，在臨近坍方段掌子面處，采用Y28鉆機在拱部180°范圍內(nèi)鉆入φ50管棚，小管棚采用φ50無縫鋼管加工；鋼管入土端制作成尖靴狀，壁厚為3.5mm，管棚環(huán)向間距0.3m，外插角為5～15°。鋼管每節(jié)長為4～6m，縱向管棚水平搭接長度不小于1.5m。

4.3.2 鉆孔與頂進。采用Y28鉆機鉆孔，為便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用Φ50mm。管棚頂進采用鉆機頂進的工藝頂進鋼管。

4.3.3 坍塌段開挖及支護。在確定坍塌碴體已灌漿固結(jié)穩(wěn)定后，利用小管棚作棚架支撐，挖除塌方石碴，欠挖部位不能放炮，拱腳不夠部位用風(fēng)鎬人工鑿打。開挖進尺50～80cm后，安裝鋼拱架支撐，榀距50～80cm，視實際情況調(diào)整間距。鋼拱架支撐采用[16機槽鋼，盡量貼近掌子面，為防止拱架受荷載后發(fā)生不均勻沉降，鋼架置于穩(wěn)固地基上，施工前清除拱腳下浮渣鋪設(shè)50cm[16機槽鋼，使拱腳落在槽鋼上增加其承載力。拱架間采用Φ22鋼筋縱向連接，間距均為50cm，與鋼拱架焊接牢固。拱架鎖腳錨桿Φ20、L=3m，均勻布置在直墻段；頂拱上布置隨機錨桿Φ20，L=3m，間距1.5m；掛φ6鋼筋網(wǎng)片@20×20㎝，并滿噴C25砼25cm（見圖二）。在向前掘進的同時，密切觀測已通過洞段支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況。

4.4 塌方體回填、固結(jié)灌漿施工

坍塌段向上打一排φ32，壁厚為2.5mm鋼管5根，其中一根作回漿和排氣管，對空腔進行回填、固結(jié)灌漿。灌漿壓力0.3～0.5MPa，水灰比1：1～0.5：1。由于塌方體為泥質(zhì)粉砂巖，遇水部分已泥化，部分塌方體灌漿吃漿量小，不得不盡量加大灌漿壓力。灌漿結(jié)束后，空腔得到一定回填。

5 結(jié)語

5.1 處理塌方必須分秒必爭適時地投入搶險工作。塌方事故發(fā)生后，業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理和施工單位應(yīng)派出相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、工程技術(shù)人員等迅速到塌方點，詳細勘察塌穴高度、寬度、縱向長度及塌穴穩(wěn)定情況；研究工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、洞頂水的流向和涌水特點、范圍；檢查塌方對初期支護的損壞情況和影響區(qū)域；分析塌方的主要原因和塌方可能繼續(xù)發(fā)展的趨勢等。在現(xiàn)場掌握情況的基礎(chǔ)上，認真研究處理塌方的對策。

5.2 塌方處理方案至關(guān)重要，直接影響塌方體周圍洞室的穩(wěn)定性、人員生命安全以及國家的財產(chǎn)，所以應(yīng)該認真制定處理塌方的步驟、方法及預(yù)防塌方的施工措施。

5.3 前方封堵，后方加固，對塌方區(qū)形成合圍，是防止塌方惡化的有效方法。隧道塌方后，不要輕易去清除塌方渣體，應(yīng)先待塌方體相對穩(wěn)定后，對塌方體表面進行噴混凝土封閉，防止塌方體滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范圍擴大，最后向塌方體注漿加固為后序開挖做好準(zhǔn)備。

參考文獻

[1] SL303-2004，水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范.

[2] 石兜水庫除險加固改造工程C1標(biāo)段施工設(shè)計圖紙.

摘 要：對石兜水庫C1標(biāo)段引水隧洞塌方的原因進行了調(diào)查分析，針對現(xiàn)場塌方的實際情況，塌方處理分四步進行： 對坍塌散落體進行清理→ 對掌子面進行鉆孔灌漿→對坍塌段開挖支護→塌腔內(nèi)回填灌漿。在現(xiàn)場針對掌握情況認真研究處理塌方方案，認真制定處理塌方的步驟、方法及預(yù)防塌方的施工措施。

關(guān)鍵詞：引水隧洞；塌方；灌漿；支護

1 工程概述

廈門石兜水庫除險加固改造工程C1標(biāo)段，建設(shè)地點位于廈門市集美后溪鎮(zhèn)境內(nèi)。項目為新建引水隧洞及其進水口工程，從石兜水庫引水至下游坂頭水庫供水管，長4276.56米，設(shè)計開挖斷面為城門洞形，寬×高為3.6m×3.6m。

因隧洞洞頂板上局部覆基巖厚度小，位于山溝內(nèi)，常年流水，風(fēng)化卸荷作用強烈、地下水比較活動，巖體完整性差，呈碎裂-散體結(jié)構(gòu)，形成斷層，圍巖極不穩(wěn)定。如在斷層進行開挖時突發(fā)性大量涌水，有可能導(dǎo)致大塌方。因此，塌方的預(yù)防和處理是一個難點。

2 塌方情況

2012年12月4日下午，進水口主洞下游開挖至引1+180m時，掘進掌子面的拱頂和拱邊墻揭露出的圍巖為砂包土風(fēng)化帶，巖體呈球狀風(fēng)化，結(jié)構(gòu)坍塌自穩(wěn)性差，遇空氣風(fēng)蝕加上有滲水出現(xiàn)片狀崩落掉塊，穩(wěn)定性極差。為保證施工安全，作業(yè)人員立即撤出。

在12月5日早上按原計劃準(zhǔn)備出渣立拱時，掌子面坍塌，塌方體封閉了掌子面，其渣體堆積長度約40m，且掩埋了施工生產(chǎn)機械，預(yù)測掌子面頂拱以上形成較大塌腔。

由于無法判斷塌方段拱頂上方圍巖是否已自穩(wěn)，經(jīng)各參建單位研究決定先觀察塌方后續(xù)發(fā)展趨勢，待穩(wěn)定后挖除坍塌體。結(jié)合地質(zhì)勘探資料分析，塌方段有一斷層，無法自穩(wěn)，需考慮采取其他措施加以處理以免洞頂脫空漏斗繼續(xù)擴大，進而導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生。

3 總體施工措施

施工措施為：穿越塌方洞段遵循“管超前、嚴(yán)灌漿、短進尺、弱爆破、強支護、快封閉”的施工原則。首先盡量清理完整圍巖段涌出塌方體至臨近塌方掌子面；然后頂進灌漿管，封閉坍塌體掌子面，對坍塌體進行固結(jié)灌漿待渣體固結(jié)具有一定自穩(wěn)時，采取人工配合風(fēng)鎬進行開挖；開挖至臨近坍塌段掌子面時頂進超前小管棚，之后順序?qū)μ芜M行開挖，在開挖過程中，密間距鋼拱架連榀錨噴聯(lián)合支護的施工方案掘進，最后對空腔進行回填灌漿，完成塌方段處理。

4 施工工藝和方法

4.1 清理塌落堆積渣體

塌落渣體已經(jīng)堆滿掌子面，塌落體流動性強，且洞內(nèi)掩埋了施工機械，為確保施工安全，故采取人工配合斗車清理坍塌渣體。

4.2 穩(wěn)定塌方洞段開挖工作面

在清理渣體過程中虛渣流動性強，塌方體不穩(wěn)定，渣體清理工作盡量清至臨界塌方段掌子面后，采取鉆入灌漿管→封閉掌子面→灌漿加固→完成后塌方體得到固結(jié)→人工配合風(fēng)鎬進行開挖。

4.3 穿越塌方洞段及其影響區(qū)的施工方法

4.3.1 超前小管棚施工。根據(jù)施工要求，在臨近坍方段掌子面處，采用Y28鉆機在拱部180°范圍內(nèi)鉆入φ50管棚，小管棚采用φ50無縫鋼管加工；鋼管入土端制作成尖靴狀，壁厚為3.5mm，管棚環(huán)向間距0.3m，外插角為5～15°。鋼管每節(jié)長為4～6m，縱向管棚水平搭接長度不小于1.5m。

4.3.2 鉆孔與頂進。采用Y28鉆機鉆孔，為便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用Φ50mm。管棚頂進采用鉆機頂進的工藝頂進鋼管。

4.3.3 坍塌段開挖及支護。在確定坍塌碴體已灌漿固結(jié)穩(wěn)定后，利用小管棚作棚架支撐，挖除塌方石碴，欠挖部位不能放炮，拱腳不夠部位用風(fēng)鎬人工鑿打。開挖進尺50～80cm后，安裝鋼拱架支撐，榀距50～80cm，視實際情況調(diào)整間距。鋼拱架支撐采用[16機槽鋼，盡量貼近掌子面，為防止拱架受荷載后發(fā)生不均勻沉降，鋼架置于穩(wěn)固地基上，施工前清除拱腳下浮渣鋪設(shè)50cm[16機槽鋼，使拱腳落在槽鋼上增加其承載力。拱架間采用Φ22鋼筋縱向連接，間距均為50cm，與鋼拱架焊接牢固。拱架鎖腳錨桿Φ20、L=3m，均勻布置在直墻段；頂拱上布置隨機錨桿Φ20，L=3m，間距1.5m；掛φ6鋼筋網(wǎng)片@20×20㎝，并滿噴C25砼25cm（見圖二）。在向前掘進的同時，密切觀測已通過洞段支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況。

4.4 塌方體回填、固結(jié)灌漿施工

坍塌段向上打一排φ32，壁厚為2.5mm鋼管5根，其中一根作回漿和排氣管，對空腔進行回填、固結(jié)灌漿。灌漿壓力0.3～0.5MPa，水灰比1：1～0.5：1。由于塌方體為泥質(zhì)粉砂巖，遇水部分已泥化，部分塌方體灌漿吃漿量小，不得不盡量加大灌漿壓力。灌漿結(jié)束后，空腔得到一定回填。

5 結(jié)語

5.1 處理塌方必須分秒必爭適時地投入搶險工作。塌方事故發(fā)生后，業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理和施工單位應(yīng)派出相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、工程技術(shù)人員等迅速到塌方點，詳細勘察塌穴高度、寬度、縱向長度及塌穴穩(wěn)定情況；研究工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、洞頂水的流向和涌水特點、范圍；檢查塌方對初期支護的損壞情況和影響區(qū)域；分析塌方的主要原因和塌方可能繼續(xù)發(fā)展的趨勢等。在現(xiàn)場掌握情況的基礎(chǔ)上，認真研究處理塌方的對策。

5.2 塌方處理方案至關(guān)重要，直接影響塌方體周圍洞室的穩(wěn)定性、人員生命安全以及國家的財產(chǎn)，所以應(yīng)該認真制定處理塌方的步驟、方法及預(yù)防塌方的施工措施。

5.3 前方封堵，后方加固，對塌方區(qū)形成合圍，是防止塌方惡化的有效方法。隧道塌方后，不要輕易去清除塌方渣體，應(yīng)先待塌方體相對穩(wěn)定后，對塌方體表面進行噴混凝土封閉，防止塌方體滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范圍擴大，最后向塌方體注漿加固為后序開挖做好準(zhǔn)備。

參考文獻

[1] SL303-2004，水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范.

[2] 石兜水庫除險加固改造工程C1標(biāo)段施工設(shè)計圖紙.