簡(jiǎn)析涔天河泄洪洞在Ⅴ類圍巖情況下的進(jìn)洞施工方法

熊文玉

摘 要：筆者結(jié)合既往實(shí)際工作經(jīng)歷與經(jīng)驗(yàn)，就涔天河泄洪洞在Ⅴ類圍巖情況下的進(jìn)洞施工方法進(jìn)行相關(guān)分析與探討，以期對(duì)以往工作經(jīng)歷進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)日后類似工作起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：涔天河；泄洪洞；圍巖；進(jìn)洞；施工

中圖分類號(hào)：TV651.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）14-0087-02

1 概述

涔天河水庫(kù)擴(kuò)建工程導(dǎo)流洞工程主要為導(dǎo)流洞與2#泄洪洞組合。導(dǎo)流洞與2#泄洪洞部分結(jié)合，布置于同一個(gè)縱剖面上，全長(zhǎng)830m，坡比2%，其中非結(jié)合段長(zhǎng)146m，斷面尺寸為12×12.5m（寬×高）。進(jìn)口底板高程238.8m，進(jìn)口預(yù)留高程為247.0m的巖埂，泄洪洞進(jìn)口底板高程282m；出口底板高程224.5m，出口設(shè)有挑流鼻坎。

2 洞口地質(zhì)情況

洞口地形較陡，平均坡度33°，硐臉為順層邊坡，高33m，巖層產(chǎn)狀為N40°E·NW∠50°～68°，上部強(qiáng)風(fēng)化巖體破碎，夾層發(fā)育，存在開挖切層后的順層滑動(dòng)問題。此外，邊坡表部有2～5m的殘坡積層，且基巖面坡度較陡，在雨季或受施工擾動(dòng)后，存在覆蓋層沿基巖面的塌滑問題。隧洞出口段還有多條小斷層，破碎帶寬度一般幾厘米至0.3m，走向N10°～55°E，傾SE或NW，傾角多大于70°，隧洞出口在沖溝位置。泄洪洞出口洞臉范圍圍巖為Ⅴ類圍巖，圍巖為碎裂與散體結(jié)構(gòu)，且極不穩(wěn)定，巖體風(fēng)化強(qiáng)，破碎，存在掉塊、塌頂、涌水、流砂問題，甚至冒頂通天，成洞困難，同時(shí)因洞口位于山體坡腳處，在洞口開挖過程中，隨著左側(cè)山體的不斷開挖減少，左側(cè)山體會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的偏壓現(xiàn)象，存在較大安全隱患。

3 進(jìn)洞施工方法

3.1 施工方法

泄洪洞斷面分三部分開挖成型，第一部分為上半洞全斷面開挖，斷面尺寸約為6*12m，第二部分為下半洞開挖，斷面尺寸約為6*12m，第三部分為底板保護(hù)層開挖，斷面尺寸約為2*12m。上半洞斷面開挖采用全斷面開挖；下半洞斷面開挖采用中間爆破拉槽，兩側(cè)擴(kuò)挖及底板保護(hù)層緊隨拉槽的開挖方式；底部保護(hù)層開挖采用一次開挖成型。距洞口20m范圍內(nèi)的隧洞進(jìn)洞開挖方式，采用預(yù)留核心土的開挖方式[1]。具體方案如下：

（1）在洞口外側(cè)設(shè)置混凝土明拱段，針對(duì)洞口偏壓的問題，在洞口偏壓側(cè)，設(shè)置鋼筋混凝土承壓墻；（2）在洞口明拱外側(cè)50cm設(shè)置一排大管棚對(duì)洞口進(jìn)行支護(hù)，管棚采用φ108mm，壁厚6mm，總長(zhǎng)度L=20m；（3）洞內(nèi)開挖主要采用人工開挖，部門區(qū)域可采用小型反鏟開挖。每次開挖進(jìn)尺不大于50cm，開挖完成后立即進(jìn)行鋼拱架及錨噴支護(hù)施工；（4）核心土開挖視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。

3.2 施工工藝

（1）為保證巖體穩(wěn)定及進(jìn)洞安全，洞口支護(hù)采用大管棚支護(hù)形式，管棚沿拱頂開挖輪廓線以外0.5m布置單根長(zhǎng)度20m，管棚采用351潛孔鉆造孔，管棚縱向20m一次鉆進(jìn)，環(huán)向間距0.4m，鉆孔角度同洞身角度。①管棚采用熱軋無縫鋼管直徑φ108mm，壁厚6mm，總長(zhǎng)度L=20m，節(jié)長(zhǎng)9m、9m、2m交錯(cuò)布置（兩頭套絲，套管連接），在管壁上按間距50cm梅花型布置10mm小孔，鋼管采用套管連接。②鋼管最外端1.5m范圍內(nèi)不設(shè)置注漿孔，孔口用厚3～5mm鋼板開孔焊接與注漿管等直徑的小導(dǎo)管。

（2）洞口段設(shè)置長(zhǎng)5m的鋼筋混凝土明拱段。①將洞臉部位沿設(shè)計(jì)洞室開挖線向外側(cè)進(jìn)行40cm擴(kuò)挖，以便進(jìn)行明拱段鋼筋砼的施工，明拱段為C20混凝土。②明拱段由鋼格柵架組成，格柵間距30cm，橫斷面尺寸30*30cm，格柵拱架間采用有Φ25、Φ18鋼筋布設(shè)鋼筋網(wǎng)連接，鋼筋網(wǎng)間距20cm。明拱段成型后在棚口設(shè)置1.5m高擋石護(hù)欄。③為增強(qiáng)明拱段與洞內(nèi)支護(hù)的整體穩(wěn)定性，將明拱段的格柵架與洞內(nèi)系統(tǒng)錨桿焊接在一起。④明拱段的底部高程為根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定，已不低于現(xiàn)有地面3m埋深為準(zhǔn)。⑤格柵設(shè)鎖腳錨桿，一端與格柵焊接，另一端錨入圍巖。鎖腳錨桿設(shè)置在格柵拱腳左右兩側(cè)拱肩及底腳，錨桿直徑Φ28，長(zhǎng)度L=4.5m，外露部位與鋼支撐焊接。

（3）管棚及鋼性支護(hù)施工方法[2]。①管棚施工方法。鉆孔：利用CM351潛孔鉆機(jī)，一次性鉆孔成型，成孔孔徑115mm；清孔：利用高壓水、風(fēng)將孔內(nèi)余碴清理干凈，以防塞管時(shí)卡管。裝入鋼管：用反鏟分節(jié)將鋼管插入，鋼管連接采用套管連接，相鄰鋼管接頭錯(cuò)開。高壓注漿：用注漿泵將漿液壓入孔內(nèi)，通過注漿孔來加固圍巖，注漿材料采用純水泥漿，水灰比（重量比）1：1～0.6：1；注漿壓力：初壓0.1—0.2Mpa，終壓0.3Mpa；注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力由小逐漸增大，注漿量由大逐漸變小，直到接近為0，閉漿10min，即可結(jié)束注漿。注漿水泥的強(qiáng)度等級(jí)為P.O42.5。堵孔止?jié){：堵孔質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到注漿效果。堵孔包括鋼管自身的封堵和鋼管與孔壁之間空隙的封堵。一般在鋼管最外端1.5m范圍內(nèi)不設(shè)置注漿孔，孔口用厚3～5mm鋼板鑿孔焊接與注漿管等直徑的小導(dǎo)管來封堵。鋼管與孔壁間空隙的封堵：利用自制工具將早強(qiáng)水泥砂漿塞入孔口封堵，封堵材料裝入孔內(nèi)不小于1m長(zhǎng)度，確保封堵質(zhì)量。②明拱段鋼筋格柵加工及架設(shè)工藝。鋼格柵加工制作時(shí)，構(gòu)件的連接是關(guān)鍵性工藝，按洞身尺寸要求，每榀鋼格柵分別加工頂拱圓弧及邊墻支腿，各單元由鋼筋、連接板焊接而成，焊縫處的厚度hf=10.7mm（翼緣），單元間以4套螺栓（4套M20×60）連接，縱向插入Φ25連接鋼筋連接，環(huán)向間距為0.2m。剛格柵架設(shè)在明拱段的土包上，保護(hù)層厚度為5cm。

（4）在設(shè)置明拱段的基礎(chǔ)上，對(duì)洞口左側(cè)設(shè)置承壓墻，起到減輕洞口偏壓的問題。承壓墻施工參數(shù)如：①承壓墻設(shè)置在洞口左側(cè)，洞室左側(cè)開挖線為承壓墻豎直面邊線，高度約5m，頂部寬1.5m，底部寬3.5m，靠洞身側(cè)為豎直面，靠河岸側(cè)為斜面。②承壓墻為C20混凝土，在承壓墻底板基巖設(shè)置插筋，插筋直徑Φ28，長(zhǎng)度L=4.5m，外露1.0m。③將明拱段左側(cè)的鋼拱架豎向接腿預(yù)埋在承壓墻內(nèi)，間距按設(shè)計(jì)布置，并預(yù)留連接板。

（5）出口20m長(zhǎng)度開挖范圍中，現(xiàn)場(chǎng)采用“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)，勤觀測(cè)”的施工方式，降低最大單段起爆藥量，做到邊開挖邊支護(hù)，有效防止爆破震動(dòng)造成的洞頂山坡和洞口巖石發(fā)生震裂、松動(dòng)和塌方，出口洞段斷層和破碎帶增設(shè)隨機(jī)錨桿。

4 施工中的注意事項(xiàng)

4.1 加強(qiáng)支護(hù)施工

在進(jìn)洞施工中，支護(hù)是施工重點(diǎn)。洞內(nèi)主要采用系統(tǒng)錨桿、剛性支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方式，噴射混凝土厚度大于20cm。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，進(jìn)尺開挖一結(jié)束，應(yīng)立即進(jìn)行支護(hù)施工。支護(hù)施工安排兩個(gè)施工班組輪流進(jìn)行，確保支護(hù)施工的及時(shí)。

4.2 洞內(nèi)排水措施

泄洪洞洞內(nèi)滲水較大，在施工中需進(jìn)行排水處理。現(xiàn)場(chǎng)采用在洞頂部設(shè)置排水孔的排水措施，同時(shí)在洞內(nèi)設(shè)置積水坑和水泵，將積水抽排至洞外。洞內(nèi)排水孔設(shè)置5m長(zhǎng)度，50孔徑，孔內(nèi)裝PVC花管，在噴射混凝土施工過程中要將管口進(jìn)行封堵保護(hù)，噴射混凝土結(jié)束后將封堵打開，確保排水孔的暢通性。

4.3 做好下部開挖的施工部署

洞口段的下部開挖是隧洞開挖的施工安全重點(diǎn)。在進(jìn)行洞口段下部開挖時(shí)，同一榀拱架的兩側(cè)支撐不能同時(shí)挖除，要采用先開挖一側(cè)，立即支護(hù)一側(cè)，在開挖另一側(cè)的施工順序。不能讓拱架兩側(cè)出現(xiàn)都懸空的狀態(tài)。同時(shí)開挖中要嚴(yán)格控制進(jìn)尺，每次開挖最多不得大于1m。

5 結(jié)語(yǔ)

涔天河泄洪洞出口進(jìn)洞施工整體效果較好，未出現(xiàn)質(zhì)量、安全問題。在進(jìn)行洞口段開挖時(shí)，未出現(xiàn)塌方等質(zhì)量問題，開挖施工安全連續(xù)，在進(jìn)度要求時(shí)間內(nèi)達(dá)到了進(jìn)尺樁號(hào)。通過在涔天河泄洪洞出口段的進(jìn)洞開挖施工，對(duì)同類型的隧洞施工有了深入的了解，為今后在隧洞施工中的進(jìn)洞施工方案提供了有力的施工范本。

參考文獻(xiàn)

[1]劉芳春，陳鐵鑫.用超前導(dǎo)洞和蘑菇形斷面擴(kuò)挖法加快隧洞施工[J].水力發(fā)電，1983（09）：70-71.

[2]郭友剛，尹曉冰，石強(qiáng).湖北某水電站攔河大壩導(dǎo)截流施工方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（32）：56-57.