水利工程隧洞破碎帶施工技術(shù)處理措施

□李彥濱

（新疆額河建管局）

水利工程隧洞破碎帶施工技術(shù)處理措施

□李彥濱

（新疆額河建管局）

文章結(jié)合實際案例，對水利工程隧洞破碎帶施工中的處理措施進行論述，如破碎帶的注漿方案設(shè)計、注漿設(shè)備的選型、超前支護施工工藝、方法、技術(shù)業(yè)績施工質(zhì)量管控等方面。系統(tǒng)研究水利工程隧洞破碎帶施工技術(shù)的運用，為水利工程隧洞破碎帶施工質(zhì)量和進度保證提供了重要的參考資料。

隧洞開挖；破碎帶施工；技術(shù)措施

1 工程概況

雙三2#勘探試驗洞（樁號0+000～1+711，長度為1 711 m）主要由洞口明挖段、洞身段組成；喀拉卡特隧洞（樁號SD21+ 031.160～SD22+878.160，長度為1 847 m）主要由TBM1通過洞、三通鎖口段、連接洞段、TBM2組裝洞段、TBM2步進洞段、始發(fā)洞段組成。

工程區(qū)基巖大多裸露，溝谷內(nèi)洪坡積物厚度一般不超過1 m，結(jié)構(gòu)松散，其中洪積物主要為含礫砂土，坡積物主要為含土碎石。基巖為下石炭統(tǒng)南明水組下亞組地層，巖性主要為灰黑～青灰色凝灰質(zhì)砂巖，局部夾黑色沉凝灰?guī)r，中厚～厚層狀為主，巖層產(chǎn)狀290～305°NE∠75～86°。巖體表部順層面的片理構(gòu)造特發(fā)育，多呈薄片狀，風化強烈，強風化層一般厚3～6 m，弱風化層厚11～20 m。新鮮的凝灰質(zhì)砂巖飽和抗壓強度一般50～70 MPa，屬中硬～堅硬巖；沉凝灰?guī)r飽和抗壓強度一般30～50 MPa，屬中硬巖。支0+018—0+682沿線基巖基本裸露，洞頂上覆巖體厚20～87 m，巖性主要為下石炭統(tǒng)凝灰質(zhì)砂巖，局部夾沉凝灰?guī)r，巖體呈中厚—厚層狀，0+387—0+408m和0+ 657—0+663m分別有f2、f4斷層穿過，帶內(nèi)以碎裂巖為主。

2 隧洞破碎帶各段施工處理措施

2.1 支0+345—0+455段處理措施

此段圍巖破碎，巖體表部順層面的片理構(gòu)造特發(fā)育，多呈薄片狀，風化強烈，裂隙發(fā)育強烈，拱部線狀涌水。按照雙三2#勘探試驗洞2015年005號《工程現(xiàn)場情況四方確認單》0+ 345-0+455段支護型式按Ⅳ施作，對此段實施超前小導管支護及鋼結(jié)構(gòu)支撐。采用Φ42小導管超前支護，環(huán)向間距30 cm，單根長度4.50 m；I16工字鋼拱架，榀距1.00 m，布設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)20 cm×20 cm，Φ25連接筋環(huán)向間距100 cm，Φ25自進式錨桿或藥卷錨桿，間排距1.50 m，單根長度3.00 m，C25噴護混凝土厚200 mm。并對后期出現(xiàn)的初支不足或者滲水引起的初支剝落部位進行錨噴加固。

2.2 支0+455—0+460段處理措施

暫停掌子面掘進施工，對本段本著“先支撐再成環(huán)后注漿固結(jié)”的理念進行處理，穩(wěn)步推進，確保安全。

2.2.1 在0+455—0+458段套拱上架設(shè)三角形斜撐

拱部三點，分散支撐于套拱上，底部支立于上導底部一點；采用Φ200無縫鋼管支撐，法蘭盤連接，之間搭配Φ25聯(lián)接鋼筋連系成整體；與套拱盡量焊接牢固。上導表面清理虛碴，必須保證裸露出相對堅實的基巖，上鋪枕木和鋼板，防止下沉。三角形斜支撐見圖1。

圖1 三角型斜撐示意圖

2.2.2 多臺階預留核心土分部法開挖技術(shù)

上導坑掌子面繼續(xù)采用預留核心土環(huán)形開挖支護形式，“短進尺，強支護”，穩(wěn)步前進。同時，選擇巖體較差的線右側(cè)先行下臺階開挖，一次性開挖控制高度在2～3 m/循環(huán)，進尺≤1.00 m，個別石塊采用非爆破或弱爆破開挖；當左右兩側(cè)錯開3 m以上時，開始跟進下邊墻，左右側(cè)交替開挖。同樣，據(jù)實際情況適時跟進其下層左右兩側(cè)的開挖支護。鋼架采用Φ42鎖腳錨管，長度4 m，角度斜向下，與水平夾角15～20°。期間一直保留中間核心土。

2.2.3 對于0+456—0+460段塌腔進行腔壁的封閉處理

利用Φ42鋼管一頭固定20 cm×20 cm Φ8鋼筋網(wǎng)片，緊貼塌腔內(nèi)腔壁，另一頭支撐于上導坑平臺，落穩(wěn)牢靠。盡量使腔內(nèi)鋼筋網(wǎng)片能相互搭接在一起，連成一體，立即用C25噴護混凝土封閉。待噴射混凝土凝固達到強度后，將Φ42鋼管沿設(shè)計斷面鋼架位置割除，并將其焊接在鋼拱架上。腔體處理過程中，一定注意減少對塌體和散落物的侵擾和撓動，見圖2。

圖2 塌腔處理示意圖

2.2.4 徑向注漿加固

利用預留的Φ100鋼管，同時梅花形100 cm×100 cm打設(shè)Φ 42漏孔式注漿導管，導管鉆注漿孔，注漿孔直徑5 mm，間距200～300 mm，梅花形布置，注水泥漿，使鋼拱架上方的塌腔以及落壓在鋼架頂部的松散體固結(jié)，形成一層堅實的殼體。

2.2.5 重新支立鋼拱架

該段落施工完畢，加固并穩(wěn)定后，逐榀拆除原有的所有套拱等，并清除所有侵入設(shè)計輪廓線的初支結(jié)構(gòu)，按設(shè)計重新支立鋼拱架，噴射混凝土至設(shè)計要求，并保證與其他相鄰鋼拱架的有效連接和線性平順。

2.2.6 初期支護埋設(shè)監(jiān)控量測點

第一時間形成初始值，及時采集數(shù)據(jù)，實時掌握和分析其拱頂下沉及收斂值，監(jiān)控其穩(wěn)定情況，保證施工安全。每期沉降量超過5 mm/d或累計沉降量超過100 mm，應(yīng)停止施工，分析原因并采取措施處理。

2.3 支0+460—0+530段施工措施

現(xiàn)場原地面勘察后，此段圍巖應(yīng)與0+455—0+460段相類似，巖體表部順層面的片理構(gòu)造特發(fā)育，呈薄片狀破碎結(jié)構(gòu)，裂隙發(fā)育強烈，拱部線狀涌水。

為保證安全，對此段實施雙層小導管超前支護及鋼結(jié)構(gòu)支撐錨噴相結(jié)合。采用雙排Φ42小導管超前支護，環(huán)向間距30 cm，單根長度4.50 m，上層外插角30～35°，下層外插角10～15°，層間距20 cm；前方斷面開挖支護中，I16工字鋼拱架加密，間榀距30～50 cm，拱架間鋪設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)20 cm×20 cm，Φ25連接筋環(huán)向間距100 cm，Φ25自進式錨桿或藥卷錨桿，間排距1.50 m，單根長度3.00 m，C25噴護混凝土厚200 mm，如圖3所示。

圖3 雙層小導管示意圖

開挖每循環(huán)進尺應(yīng)控制在0.50～1.00 m，個別石塊采用非爆破或弱爆破開挖；自0+460開始，必須確保鋼拱架符合設(shè)計輪廓要求，以免初支下沉致使侵占設(shè)計凈空，支立鋼拱架時預留變形量3 cm。

對支0+345—0+530段施工根據(jù)現(xiàn)場情況，采取小導管徑向注漿、加設(shè)錨桿等措施進行加固，隨時觀察監(jiān)控，防患于未然。結(jié)合實際需要，依據(jù)新奧法原理，監(jiān)控量測結(jié)果顯示初支達到相對穩(wěn)定后，在不計工期影響的情況下組織二襯跟進。前期準備工作要提前進行：組織襯砌混凝土專業(yè)工人上場；做好C25洞襯混凝土配合比；備足砂石料，特別是碎石；制作簡易二襯臺車，臺車門架應(yīng)保證裝載機等大型機械和車輛的正常通行；制定切實可行的技術(shù)交底和資料等。

3 隧洞破碎帶施工注意事項

提高各個工序的施工質(zhì)量，堅決不允許出現(xiàn)返工現(xiàn)象，以免貽誤最佳支護時機。備足原材以及物資供應(yīng)，后勤保障有力。注意排水，防止積水侵泡拱腳導致圍巖軟化，引起下沉。施工中，安排專人加強安全監(jiān)控，一旦出現(xiàn)任何異常情況，所有施工人員立即撤離至安全區(qū)域。圍巖沉降觀測，加強圍巖量測，通過對圍巖的施工監(jiān)控量測、信息反饋，及時調(diào)整支護參數(shù)與預留變形量，以確保施工安全與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

4 結(jié)語

工程采用的破碎帶施工技術(shù)為斷層破碎帶處理創(chuàng)造了有利條件。經(jīng)對斷層破碎帶觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果顯示：該破碎帶在開挖后收斂變形和拱頂下沉發(fā)生了減小的趨勢，圍巖變形基本得到穩(wěn)定，證明該斷層破碎帶開挖和一次支護措施是安全可靠、切實可行的。在其它施工部位和類似地質(zhì)條件下進行廣泛使用是可行的。

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TV542

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1673-8853（2017）07-0038-02

2017-05-09

編輯：劉青

李彥濱（1981.4.13-）男，工程師，主要研究方向是水利水電工程施工與管理。