兩河口水電站庫區(qū)復(fù)建縣道洛古隧道大塌方處理

荊江舟，張 雷

(兩河口庫區(qū)復(fù)建縣道項目部，四川 雅江，626450)

1 工程概況

兩河口水電站先移民后建設(shè)專項工程庫區(qū)復(fù)建縣道X037線溪工溝至尤拉西溝段路，線路起點(diǎn)位于雅江縣普巴絨鄉(xiāng)日孜村應(yīng)龍組，溪工溝溝口下游0.5km處，起點(diǎn)樁號K68+000.00m，起點(diǎn)高程2913.0m。起線后即分別設(shè)橋跨越溪工溝和玻璃溝，沿雅礱江左岸岸坡上行，設(shè)隧道穿山脊至新龍縣杜比移民安置區(qū);經(jīng)移民安置區(qū)后出洞至孜拖西溝，再設(shè)隧道穿山脊回到雅礱江左岸;路線繼續(xù)沿雅礱江岸坡逆流上行，經(jīng)各龍滑坡、洛古溝、覺然溝，至尤拉西溝溝口;沿溝左側(cè)向上游展線后設(shè)橋跨尤拉西溝至右側(cè)，最后沿尤拉西溝內(nèi)舊路現(xiàn)X037縣道上行，至新龍縣尤拉西鄉(xiāng)忙布村左合組，與現(xiàn)有縣道X037順接(新龍縣其麥移民安置點(diǎn)附近)。止點(diǎn)樁號K91+240.00m，止點(diǎn)高程3002.32m。

洛古隧道塌方段地質(zhì)情況。塌方段圍巖為三疊系兩河口組中段薄層狀炭質(zhì)板巖夾薄層～中厚層狀變質(zhì)砂巖，微風(fēng)化～未風(fēng)化，較破碎。巖層傾角240°～245°∠55°～60°，巖層走向與隧道軸線呈大角度相交，巖層陡傾。受地表溝壑下切影響，節(jié)理裂隙較發(fā)育，為原生型或構(gòu)造型，多呈緊閉狀態(tài)，裂面未見明顯銹蝕，結(jié)合程度好。地下水較豐富，為基巖裂隙水，推測地下水呈潮濕～滴水狀出水，局部為線狀出水。該段圍巖劃分為Ⅳ1級。

2 隧洞塌方情況

2013年9月21日，開挖掌子面里程為K81+661m，進(jìn)尺約3m，掌子面附近圍巖從早上爆破作業(yè)結(jié)束后開始出現(xiàn)松弛有掉塊，爆破后開始出渣，在出渣過程中偶爾有石塊下落，在出渣快要完成時，拱頂和掌子面開始掉塊，至2013年9月22日早上，K81+661m～K81+672m段頂拱已坍塌形成較大塌穴空腔(塌穴空腔沿洞向長度約11m，寬度涉及整個洞室頂拱，高度約3m)，總塌方量約1500m3。

塌方后經(jīng)原因分析，主要是圍巖地質(zhì)差，Ⅳ級圍巖，巖層破碎，節(jié)理發(fā)育，巖性軟弱，風(fēng)化嚴(yán)重。其次是在雨季施工，連續(xù)下雨，地下水十分發(fā)育，這也是誘發(fā)大塌方的另一重要原因。

3 塌方的處理

3.1 未塌方段的加固

3.2 塌腔范圍處理

在塌方體出渣后，對塌腔范圍內(nèi)分兩次素噴C25混凝土，厚8cm;并采用I18型鋼鋼架兩榀合并一起，縱向間距80cm，拱架縱向鏈接筋環(huán)向間距50cm，鋼拱架與塌腔之間采用副拱形式支撐，副拱之間采用φ22mm鋼筋鏈接，鋼拱架背側(cè)采用2mm鋼板封閉;砂漿錨桿由原設(shè)計3.0m調(diào)整為4.5m，縱向間距調(diào)為80cm，待塌腔段初期支護(hù)完成后，在事先預(yù)留泵送管泵送C25混凝土回填塌腔，回填厚度為頂拱100cm，分2層澆筑。

3.3 后續(xù)處理

在塌方體處理完成后，及時對該部位進(jìn)行二次襯砌混凝土施工。

3.4 各工序施工

3.4.1 錨桿的施工及注漿

錨桿為砂漿錨桿，錨桿與鋼筋網(wǎng)在加工廠嚴(yán)格按設(shè)計圖制作。首噴混凝土終凝后開始鉆錨桿孔并進(jìn)行錨桿與鋼筋網(wǎng)片制安，鉆孔采用人工YTP－28型氣腿鉆，錨桿安裝分別按砂漿錨桿和中空注漿錨桿的安裝程序進(jìn)行，采用MZ－1型注漿機(jī)注漿，壓力從0.5MPa逐步上升至2MPa。鋼筋網(wǎng)片緊貼素噴混凝土面，鋼筋網(wǎng)間及鋼筋網(wǎng)與錨桿均進(jìn)行可靠焊接。

錨桿預(yù)先在洞外按設(shè)計要求加工制作。施工時錨桿鉆孔位置及孔深必須精確，錨桿要除去油污、鐵銹和雜質(zhì)。錨桿采用YTP－28氣腿鉆鉆孔，人工安裝錨桿。氣腿鉆鉆孔達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，用高壓風(fēng)清除孔內(nèi)巖屑，然后采用MZ－1注漿機(jī)將配制合格的砂漿注入孔內(nèi)，再人工利用作業(yè)平臺將加工好的桿體插入錨孔。鉆孔完畢后，自身可完成錨桿安裝、注漿等工序。

錨桿注漿的水泥砂漿配合比應(yīng)在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，通過試驗(yàn)確定。試驗(yàn)取值范圍:水泥∶砂=1∶1～1∶2(重量比)，水泥∶水=1∶0.38～1∶0.45，水泥砂漿用砂漿攪拌機(jī)拌制，注漿保證飽滿、密實(shí)，注漿后立即插桿。錨桿安裝后，孔口加楔固定封嚴(yán)，72h內(nèi)避免擾動。

3.4.2 鋼架施工

修改的內(nèi)容包括要素的名稱、描述、屬性、幾何制圖表示以及要素關(guān)系等。對于要素名稱，主要進(jìn)行了擴(kuò)充；將要素描述修改得更準(zhǔn)確，并與GB/T 20257.1保持一致；對要素屬性進(jìn)行了擴(kuò)充和修正；對幾何制圖表示進(jìn)行了修正，并與GB/T 20257.1保持一致；對要素關(guān)系進(jìn)行了補(bǔ)充和完善。此次修訂共修改要素86個。

鋼架為工字鋼架，按照設(shè)計間距布置于邊墻及頂拱。I18型鋼架在混凝土初噴后安裝，主要以系統(tǒng)錨桿作為固定點(diǎn)焊接;按設(shè)計圖的結(jié)構(gòu)形式制作，數(shù)量提前備足。每榀加工后進(jìn)行試拼，將誤差控制在允許范圍內(nèi)。即沿隧道周邊輪廓誤差不應(yīng)大于3cm，螺栓孔眼中心間誤差不超過±0.5cm，平面翹曲不大于±2cm。

架設(shè)施工。安裝在初噴混凝土后進(jìn)行，與定位錨桿焊接。鋼架間設(shè)縱向連接筋，拱腳必須安放在牢固的基礎(chǔ)上，架立時垂直隧道中線。當(dāng)鋼架和圍巖之間間隙過大時，設(shè)置混凝土墊塊，噴混凝土?xí)r噴平。

由于設(shè)有鋼架的部位圍巖條件較差，開挖分上下臺階進(jìn)行，鋼架亦按上下兩次成形，仰拱部位待下部核心土開挖完后閉合仰拱支撐單元。

為使鋼架牢靠且真正起到支承作用，型鋼鋼架必須與初噴混凝土緊密接觸，空隙處采用混凝土墊塊鍥緊，每榀墊塊不少于16處，同時應(yīng)在拱架底部、腰部或拱架連接部位設(shè)置鎖腳和鎖腰錨桿。

鋼架下部安裝時，為保證鋼架置于穩(wěn)固的地基上，施工中在鋼架基部位預(yù)留0.15m～0.2m原地基;架立鋼架時挖槽就位，軟弱地段在鋼架基處設(shè)槽鋼以增加基底承載力;鋼架平面應(yīng)垂直于隧道中線，其傾斜不大于2°;鋼架的任何部位偏離垂面不應(yīng)大于5cm。為保證鋼架位置安設(shè)準(zhǔn)確，隧道開挖時在鋼架的各連接板處預(yù)留連接板凹槽，兩拱腳處和兩邊墻腳處預(yù)留安裝鋼架槽鋼凹槽。初噴混凝土?xí)r，在凹槽處打入預(yù)制混凝土鍥塊，為架設(shè)鋼架留出連接板(或槽鋼)位置。在安設(shè)過程中，若鋼架和初噴層之間有較大間隙，應(yīng)設(shè)騎馬墊塊。鋼架與圍巖(或墊塊)接觸間距不應(yīng)大于50mm。

鋼架架立后盡快噴混凝土，并將鋼架全部覆蓋，使鋼架與噴混凝土共同受力。噴射混凝土分層進(jìn)行，每層厚度5cm～6cm左右，先從拱腳或墻處向上噴射，以防止上部噴射料虛掩拱腳(墻腳)不密實(shí)，造成強(qiáng)度不夠、拱腳(墻腳)失穩(wěn)。

3.5 鄰塌方區(qū)開挖及支護(hù)

根據(jù)圍巖特性，以松散體固結(jié)后提高一個等級，按Ⅴ級圍巖開挖方式掘進(jìn)，再根據(jù)現(xiàn)場具體情況選用“品”字導(dǎo)坑分步開挖支護(hù)。先開挖和支護(hù)Ⅰ區(qū)(分兩次施工)，在上導(dǎo)坑開挖支護(hù)完成(度過塌方區(qū))后，先掏挖右下導(dǎo)坑(Ⅱ區(qū))，每次接拱架腿一榀，施工固定錨桿和噴混凝土封閉;布置徑向錨桿，架立拱架，主拱直接與頂拱相連，輔拱支撐于主拱上，采用螺栓鉸接。然后施工Ⅲ區(qū)，最后完成核心土開挖，并拆除臨時工字鋼支撐。左右導(dǎo)坑開挖完成前，核心土部分(Ⅳ區(qū))不得擾動。開挖順序見圖1。

圖1 開挖順序示意

“品”字導(dǎo)坑先開挖上導(dǎo)坑，先對Ⅰ區(qū)進(jìn)行開挖，用風(fēng)鎬或人工開挖，每循環(huán)不大于0.5m，防止對塌方形成大擾動。開挖完成后，立即噴混凝土封閉導(dǎo)坑臨空面，噴層厚度10cm，然后用I18型鋼拱架進(jìn)行支護(hù)。同時，鉆安鎖腳錨桿(每側(cè)6根Φ25，L=5m)，噴射混凝土封閉，安裝鋼拱架(分兩片在拱頂對接)，與鎖腳錨桿連接成整體。在I區(qū)中部安裝I18工字鋼豎向支撐和臨時工字鋼橫撐，使之封閉成環(huán)。在底部采用2根工字鋼并排放置，作為豎向支撐的底部傳力結(jié)構(gòu)，增加受力面積。Ⅱ、Ⅲ區(qū)開挖完成后，再拆除該部分支撐。Ⅰ區(qū)支撐如圖2所示。

圖2 Ⅰ部分支護(hù)示意

3.6 變形監(jiān)測

在塌方處理過程中，技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測圍巖收斂及拱架形變。通過使用隧洞收斂計，分別對支護(hù)變形及位移收斂進(jìn)行量測，量測頻率按照水工隧洞規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，并對量測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和回歸分析。如果發(fā)現(xiàn)變形異常和速率過快，立即采取加固措施。

3.7 塌方區(qū)處理

在初期支護(hù)施工時，頂拱預(yù)埋φ200mm鋼管;初期支護(hù)施工完成后，對頂拱進(jìn)行混凝土回填?；炷粱靥钍┕r，泵管從鋼管里穿過施工?；炷敛捎?.0m3混凝土攪拌車運(yùn)輸，由HBT60型泵機(jī)泵送入倉。

4 結(jié)語

通過以上方案實(shí)施，該段大塌方于2013年10月25日順利渡過，歷時35天，保證了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和現(xiàn)場施工安全。塌方區(qū)處理后，通過監(jiān)控量測發(fā)現(xiàn)，變形收斂較小。

在隧道軟弱圍巖的施工中必須控制開挖進(jìn)尺，及時超前支護(hù)。初期支護(hù)緊跟開挖，并在過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測，嚴(yán)格按“新奧法”施工，杜絕塌方。對于塌方的處理，應(yīng)注意以下幾方面:

(1)在處理隧道塌方前，要認(rèn)真作好塌方的調(diào)查研究工作，摸清楚塌方的范圍、地質(zhì)情況等。然后分析塌方的主要原因，認(rèn)真研究處理塌方的對策，根據(jù)實(shí)際情況制定嚴(yán)密合理的措施和處理方案;

(2)及時對未塌方部位進(jìn)行加固處理，防止塌方進(jìn)一步擴(kuò)大，確保施工安全;

(3)地下水是導(dǎo)致塌方的主要原因之一，正確處理地下水是處理塌方的關(guān)鍵。做好地表水的引排，地下水處理方案遵循“注漿堵水，引排結(jié)合”的原則;

(4)初期支護(hù)不足以承載巨大的山體壓力，因此及時施做二襯，讓二襯與初期支護(hù)共同受力，這也是預(yù)防塌方的重要措施。