澤城西安水電站公路隧洞塌方原因及處理措施

趙 鵬

（山西澤城西安水電有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

山西省澤城西安水電站（二期）工程地處晉中市左權縣境內(nèi)的清漳河干流上，是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪等作用，并為下游梯級水電站調(diào)節(jié)發(fā)電用水的水電樞紐工程。澤城西安水電站（二期）工程道路工程施工Ⅰ標長約5.25km，含隧洞2.644km。

2 塌方情況及原因分析

2.1 塌方情況介紹

隧洞開挖時，開挖至樁號2+900—2+930段時發(fā)現(xiàn)斷層，斷層與隧洞軸線斜交。開挖完成后樁號2+920處頂拱發(fā)生第一次塌方，塌方后采取了鋼拱架支護措施，支護基本完成后再次發(fā)生較大塌方，形成約長7m、寬3m、高2.6m的塌腔。

2.2 塌方原因分析

經(jīng)多次現(xiàn)場調(diào)查并反復論證分析，認為造成隧洞塌方的主要原因主要是不良地質(zhì)因素和巖層裂隙水的滲入。

澤城水電站（二期）工程進庫公路隧洞位于左權縣桐峪鎮(zhèn)前山村，此處屬于連片山區(qū)，其中，本工程在施工過程中發(fā)生的大塌方2+900—2+930段頂部為一處天然山洼，積水較多；隧洞縱軸線與山洼中心線成正交，其中隧洞2+920處為山洼中心，破碎帶物質(zhì)主要表現(xiàn)為石英團塊、碎裂巖等，多數(shù)呈碎屑狀；整體來看，本段圍巖的整體性較差，加之節(jié)理裂隙發(fā)育嚴重，很容易出現(xiàn)塌方。

3 塌方段施工方案及處理措施

3.1 施工程序

洞內(nèi)支護應從堅固巖體開始，與塌方段搭接不小于2m，對塌方空腔部分的處理采用“系統(tǒng)錨桿+鋼拱架+噴射混凝土支護+注漿”的方法。

3.2 系統(tǒng)錨桿錨固并采用網(wǎng)噴混凝土支護

在本次塌方一次支護中，選用Φ25鋼筋為系統(tǒng)錨桿，結合圍巖情況，系統(tǒng)錨桿長度以3m長為上限，錨桿插入圍巖深度控制在2.7~2.8m以內(nèi)，錨桿外露部分通過焊接的方式與型鋼緊密連接在一起，形成一個牢固的聯(lián)合體。網(wǎng)片鋼筋采用Φ8的鋼筋，網(wǎng)孔間距以20cm為準，在巖面與縱向連接筋之間鋪設鋼筋網(wǎng)片，確保鋼筋網(wǎng)與圍巖巖面之間的間隙在5cm以內(nèi)，同時采用焊接的方式，將連接筋、網(wǎng)片與型鋼連成一個整體。噴護混凝土采用C20混凝土，噴護厚度為20cm，噴射后的混凝土面須保證平整、飽滿，盡量采用一次性噴護，避免間斷噴射，導致混凝土面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，若在噴射完成后確實存在空洞，則采用同標號的混凝土進行回填。

3.3 鋼拱架一次支護

由于塌體方量較大，為了盡可能地縮短施工周期，加快施工進度，采用鋼拱架支護及灌漿方案進行處理。

采用I18鋼拱架對塌方段圍巖進行一次支護，每榀拱架間距為50cm，并采用￠25鋼筋焊接相鄰拱架，形成一個整體；完成拱架制作、安裝、焊接等工序后，在拱頂采用￠8@5×5cm的網(wǎng)片進行焊接，下噴C20厚20mm的混凝土，最終形成厚20mm的鋼拱架混凝土，側(cè)墻與圍巖練成一個整體，確保圍巖穩(wěn)定。按照此方法進入下一循環(huán)，直至鋼拱架支護完成為止。

3.4 拱頂注漿

3.4.1 注漿孔距

由于巖石的滲透性與裂隙發(fā)育的不均勻，致使?jié){液的擴散半徑不規(guī)則，因此在注漿前需要進行實驗，以取得布置注漿孔孔距的可靠依據(jù)；針對該塌方段的實際情況，建議采用噴射C20混凝土封閉巖面，同時在頂拱預埋20cm、50cm、1m、2m、3m五種類型的注漿管，注漿孔分布在拱頂中部，縱向間距2m。

3.4.2 注漿方式

針對塌方情況及圍巖裂隙的發(fā)育情況，為確提高注漿質(zhì)量，建議該塌方段的注漿方式采用上行式注漿，并分層注漿，即按照20cm、50cm、1m、2m、3m對拱頂進行注漿。

在注漿過程中，按照“先稀后濃”的注漿原則，嚴格控制注漿濃度，根據(jù)不同寬度的裂隙，逐級加大注漿濃度，并在注漿液中添加適量速凝劑，初凝時間控制在30min以內(nèi)、終凝時間控制在2h左右，在完成注漿作業(yè)后，分階段對各個層次的注漿孔進行封堵。

注意事項：提前按照測量斷面準確計算出每層的注漿方量，待拱頂混凝土達3m厚時，此塌方可滿足安全要求。

3.5 空腔填充材料的選擇

待注漿混凝土達終凝時間后，為確保拱頂空腔部分密實、防止該段塌方再次出現(xiàn)坍塌或避免在后續(xù)運行過程中出現(xiàn)安全隱患，建議采用爐渣（爐渣內(nèi)水泥含量5%）對坍塌空腔部分注射輕型材質(zhì)回填（注射高度約7m）。

3.6 監(jiān)控量測

噴錨支護完成后，為了進一步見證塌方處理效果，還需要進行監(jiān)控量測，因此，應做好各項監(jiān)測工作，通過分析并判斷已監(jiān)測到的相關數(shù)據(jù)，預測圍巖的穩(wěn)定性及支護體系的可靠性，根據(jù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與判斷，制定相應的改進措施，確保塌方段圍巖的整體性與結構的穩(wěn)定性，為后續(xù)施工創(chuàng)造更加安全的工作環(huán)境。

完成隧道2+900—2+930段的塌方處理后，應分別在拱頂中測、左側(cè)、右側(cè)布設3個監(jiān)測點，同時在隧道腰線處布設2個監(jiān)測點，基于對拱頂變形量與下沉量的監(jiān)測，判斷該變化量是否滿足允許偏差的相關規(guī)定，通過這種方式對本次塌方方案是否取得預測效果進行判斷。

4 進度計劃與人員配置

4.1 進度計劃

工程進度計劃具體見表1。

表1 工程進度計劃

4.2 人員安排

為提高該塌方段處理的施工強度，順利完成該項施工任務，配備工作經(jīng)驗豐富的相關管理人員、技術人員及施工隊伍來完成本次任務。

根據(jù)現(xiàn)場實際需求與本工程任務的特點，選派現(xiàn)場領導2人，技術主管1人，技術員2人，測量員2人，專職安全員1人，施工班組15人。

4.3 設備配置

現(xiàn)場配備柴油發(fā)電機1臺，挖掘機1臺，裝載機1臺，強制式攪拌機1臺，自卸汽車2輛，濕噴機2臺，高壓雙液注漿機1臺，鋼筋彎曲機1臺，電弧焊機2套。

5 結語

在地質(zhì)情況復雜的隧洞施工中，應掌握詳細的地質(zhì)資料，針對不同地質(zhì)情況制定洞挖方案、預案及支護措施，防止因措施不當和冒進施工造成的塌方。

洞室塌方時不能冒然出渣，應視實際情況，盡快對塌方部位進行表面封閉，保持其自結穩(wěn)定性，同時減少擾動次數(shù)，避免二次塌方。

塌腔必須分層夯實，并設置隔水粘土層，及時跟進二襯，保證該段圍巖穩(wěn)定安全。