大伙房輸水工程引水隧洞塌方處理措施

□ 賀 杰 □ 傘小雨（遼寧省大伙房水庫輸水工程建設(shè)局）

0 引言

近幾年來，隧洞塌方成為施工中較常發(fā)生的安全事故之一。一旦發(fā)生隧洞塌方事故，帶來的后果不堪設(shè)想。不僅對施工人員造成安全威脅，還延長了隧洞的施工工期、增大了工程預(yù)算，極大程度地破壞了機械設(shè)備，降低了施工質(zhì)量。因此必須對塌方進行有效得當?shù)奶幚?，并在今后的施工過程中采取有效的預(yù)防措施來減少塌方發(fā)生的幾率。

1 塌方段地質(zhì)描述

大伙房水庫輸水工程引水隧洞某支洞為城門洞形，斷面尺寸為6.60m×6.00m，在支洞開挖至樁號0+077.50～0+079.10m時隧洞發(fā)生了塌方。塌方段圍巖為凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖，并揭露一條AF6-2壓扭斷層，上、下兩盤錯動30cm，產(chǎn)狀305NE∠28°，與洞軸線夾角28°，順洞軸線走向發(fā)育，傾角為緩傾角，節(jié)理裂隙發(fā)育。散體-碎裂結(jié)構(gòu)，洞頂滲水嚴重，圍巖完整性差，荷載強度低，無膠結(jié)、松散，此斷層夾有大量斷層泥。巖層近于水平，水平與垂直節(jié)理發(fā)育，巖體極其破碎，另外有一條與洞線小角度相交斷層出現(xiàn)，產(chǎn)狀暫無法測得，斷層泥、斷層碎裂巖充填物。

2 塌方的原因分析

支洞開挖在循環(huán)爆破時，洞室左拱頂塌方，局部型鋼拱架嚴重變形，塌方部位基本穩(wěn)定，但還存在零星掉塊、塌落情況，塌方部位基本為圓柱體，直徑約4.70m，高度約8m，塌方工程量約150m3。本次開挖圍巖類別為Ⅳ類，總裝藥量60kg，循環(huán)進尺約1.60m，單位耗藥量約0.94kg/m3。通過地質(zhì)分析，導(dǎo)致此次塌方，其主因是地質(zhì)條件，誘因是爆破震動。

3 處理方案

塌方后，采用常規(guī)的施工方法已不適應(yīng)，根本無法保證人身安全。為確保安全，對塌方部位采用管棚支護，管棚內(nèi)側(cè)掛鋼筋網(wǎng)（φ8@100×100mm），噴射 C30混凝土（t=15cm），外側(cè)回填80cm厚C30混凝土承載殼，剩余塌方空腔待后期回填處理。詳見圖1。

3.1 施工程序

圖1 塌方處理示意圖

本次處理塌方原則:以人為本，安全第一，預(yù)防為主。整體施工程序:清理塌方體→加固鋼拱架、掌子面及塌腔體噴射混凝土→樁號0+060.70-0+075.70m噴射混凝土形成安全作業(yè)區(qū)→施作φ75管棚→棚護下鋼拱架跟進施工→安裝回填混凝土預(yù)埋鋼管→棚內(nèi)噴射混凝土→80cm厚承載殼混凝土回填→鉆爆開挖→后期回填剩余空腔混凝土。在管棚及其承載殼的共同棚護下，安全進行鉆爆施工。

3.2 施工準備

首先采用裝載機清理塌方渣料，在保證安全的前提下，先對塌腔臨空面及掌子面盡快、盡量噴射C30混凝土封閉圍巖，防止塌方進一步惡化。同時對樁號0+060.70-0+075.70m范圍內(nèi)（15m）的I16型鋼拱架進行矯正、加固，根據(jù)現(xiàn)場實際情況局部進行鋼拱架加密，進一步打設(shè)系統(tǒng)錨桿、鎖腳錨桿，噴C30混凝土達到設(shè)計厚度（頂拱鋼插鋼范圍掛鋼絲網(wǎng)）。在此安全的基礎(chǔ)上，進行管棚安裝作業(yè)。

3.3 管棚的施工

管棚由厚壁鋼管（φ75、δ=3.75mm）和型鋼拱架（I16）組成，管棚安裝長度6m，樁號0+073.10-0+079.10m。管棚鋼管沿探洞斷面環(huán)向布設(shè)，布設(shè)范圍頂拱148.6°，環(huán)向間距150mm。管棚前端頂至掌子面開挖輪廓線邊緣，尾端從樁號0+074.70開始采用內(nèi)套3榀間距0.50m的I16鋼拱架進行管棚定位，加固完全以后,在管棚的保護下采用I16鋼拱架間距0.30m跟進安裝至掌子面，同時進行樁號0+075.70-0+079.10m范圍內(nèi)的系統(tǒng)錨桿（Φ25@1000mm）、鎖腳錨桿（Φ22、L=2500mm）、鋼筋網(wǎng)（φ8@100×100mm）的施作。管棚采用鉆爆臺架人工安裝。安裝結(jié)束后，采用電氣焊開孔、埋設(shè)塌腔體回填混凝土鋼管（φ108、δ=5mm），并噴射15cm厚C30混凝土。

3.4 混凝土回填

管棚內(nèi)側(cè)噴射混凝土施工結(jié)束后，在此基礎(chǔ)上回填混凝土，混凝土分兩期施工，一期施工管棚以上80cm厚的承載殼，采用C30混凝土，外加早強劑，以便盡快達到設(shè)計強度，二期回填剩余空腔。為控制每層回填高度，計劃預(yù)埋鋼管3層，每層預(yù)埋2根鋼管，其中1根備用兼作排氣孔。第一層回填0.80m厚混凝土，預(yù)埋2根1.50m鋼管，第二層回填3.00m厚混凝土，預(yù)埋2根4.50m鋼管，第三層回填完畢預(yù)埋2根9.00m鋼管?；炷涟韬筒捎肑S1000型攪拌機，6m3混凝土攪拌車運輸，泵送混凝土入倉，確?；炷亮鲃有裕M可能填滿頂部空腔。

4 結(jié)論

由于采用了上述施工方案對塌方段進行了及時處理，該塌方段達到預(yù)期的效果，實踐證明該支洞塌方處理方案是合理的，施工組織得力，為隧洞貫通創(chuàng)造了條件，積累了經(jīng)驗。

隧洞坍塌會造成嚴重的后果，一定要事先預(yù)防，而不能等到塌方后才想辦法處理。設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，制定合理的支護參數(shù)和施工方法，施工階段應(yīng)嚴格遵循“短進尺，弱爆破，緊支護，勤量測”的指導(dǎo)方針。

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