復雜山體平硐施工技術

張春智

(咸陽非金屬礦研究設計院有限公司，陜西 咸陽 712000)

1 工程概況

工程建設地位于四川省宜賓市珙縣巡場鎮(zhèn)，依據已有地質勘探資料，平硐出口埋深3～20m段屬巖溶發(fā)育區(qū)，巖體中等風化，裂隙較發(fā)育，巖體極不穩(wěn)定，開挖時易發(fā)生崩塌和掉塊，工程穩(wěn)定性差，屬Ⅳ類圍巖。平硐硐身圍巖主要為頁巖和灰?guī)r，巖石堅固性系數(shù)f=11，屬Ⅱ～Ⅳ類圍巖；斷層破碎帶，巖體破碎，裂隙發(fā)育，可歸為Ⅳ、Ⅴ類圍巖。

現(xiàn)場調查，巖層垂直裂縫較發(fā)育，主要為大氣降雨及地下水滲入的通道，山體內巖溶沿此方向發(fā)育，山體內有一因礦石開發(fā)而出露的溶洞，溶洞長約50m，走向北東50°，與坡向一致。平硐長733.6m，坡度1°，寬4.4m，高3.45m，掘進斷面面積13.77m2。圍巖分段情況如表1。

2 平硐施工技術

2.1 硐口形成

根據工程概況，平硐硐口施工具體方法為：清除硐口附近植被，測量定位放線，裝載機清運硐口巖堆后開挖硐口，大塊巖石利用手風鉆穿孔爆破。根據硐口地質和圍巖情況確定進硐點，硐口至進硐點間采用明槽方式，明槽邊坡1∶0.25。

2.2 硐身掘進

平硐硐身掘進主要利用4臺YT- 28型氣腿鑿巖機同時鑿巖，鑿孔完畢后，裝藥、堵塞、連線，經檢查無漏裝、錯裝、連線正確后，非電導爆管雷管引爆乳化炸藥卷、光面爆破一次成巷。平硐灰?guī)r、頁巖(圍巖)掘進炮孔布置如圖1和圖2。炮孔排列及裝藥量如表2。

2.3 平硐支護

依據平硐圍巖地質條件，采取錨噴支護、混凝土澆注聯(lián)合支護方式，其中錨噴支護隨平硐掘進而跟進。

表1 圍巖分段情況

圖1 灰?guī)r圍巖平硐掘進炮孔布置圖

圖2 頁巖圍巖平硐掘進炮孔布置圖

表2 炮孔排列及裝藥量

2.3.1 錨噴支護

初次噴混凝土(C25)完成后，厚度5cm，YT- 28鑿巖機按橫向、縱向1.8m間距，孔徑φ42mm、深2.5m鑿錨桿孔，注漿機注入C25砂漿，孔內注滿即打入φ22mm鋼錨桿，隨后掛網進行二次噴漿，厚度5cm。錨噴支護順序如圖3，支護施工布置如圖4。

圖3 錨噴支護順序

圖4 錨噴支護施工布置圖

2.3.2 平硐混凝土澆注支護

平硐口設攪拌站，JS500型攪拌機攪拌混凝土，混凝土配比根據設計要求配制。滑動支撐組合鋼模板(150m2)，30m3/h的混凝土輸送泵輸送混凝土入模。采用HZ- 50型插入式振搗棒振搗，自然養(yǎng)生。防排水混凝土施工縫設止水帶，鋪設縱橫管溝，與硐內排水溝相連通。平硐混凝土支護順序如圖5，澆注支護施工布置如圖6。

圖5 平硐混凝土澆注支護順序

圖6 平硐混凝土澆注支護施工布置圖

3 特殊段施工技術

3.1 圍巖破碎帶超前小型導管注漿法

平硐掘進期遇圍巖破碎帶宜采取超前小型導管注漿法處理，其施工工藝如下。

噴射50mm厚度混凝土封閉工作面，支HEB100型金屬支架，確保支腿穩(wěn)固，拱、墻部與圍巖密實接觸；YT- 28氣腿式鑿巖機鑿注漿機孔，交錯布置兩排，其中第一排上傾10°，第二排上傾15°，孔距400～500mm，排距300～400mm；安裝超前φ38mm小型鋼管，長度3m左右，鋼管周壁鉆φ10mm的孔。噴80～100mm厚度止?jié){墻，單液水泥漿液(加早強劑)注漿作業(yè)，作業(yè)初壓0.1～0.3MPa。注漿后，視地壓情況，用風鎬或減弱裝藥量爆破進行開挖。每開挖600～800mm支一榀金屬支架。開挖2m左右重復以上作業(yè)。施工布置如圖7所示。

圖7 超前小型導管注漿法施工布置圖

3.2 圍巖冒頂人工假頂法

平硐掘進期遇圍巖冒頂宜采取人工假頂法處理，其施工工藝如下。

采用砌石封閉工作面，預留注漿孔。注漿漿液視涌水情況選用單液水泥漿液(加早強劑)或水泥—水玻璃漿液。視現(xiàn)場凝結情況，合理進行風鎬或減弱裝藥爆破掘進。每開挖600～800mm進行金屬支架支護，噴射混凝土跟進，視地壓情況進行短掘短砌作業(yè)。人工假頂法施工如圖8所示。

圖8 人工假頂法施工布置圖

3.3 穿越溶洞插板法

平硐掘進期遇溶洞宜采取插板法處理，其施工工藝如下。

預留出足夠的混凝土支護厚度，用圓木搭設成梯形支架。頂部用5cm厚木板或φ16mm半圓木插入，插板間隙20～30cm，木柱間距0.5m，插板長2.5～3.5m。插板上及縫隙充填竹片、荊芭，以阻擋下滑淤泥及碎石。施工布置如圖9所示。

圖9 插板法施工布置圖

4 施工過程控制措施

(1)硐口位置采用高精度電子全站儀、紅外測距儀、水準儀精確測定，進行平硐貫通定位測量。平硐施工中心線及縱坡高程用激光指向儀控制。每掘進50m，由測量人員通過全站儀校正一次，每100m在硐內地板上建立測量控制鋼板樁。另外，現(xiàn)場技術員每10m在墻壁上畫一個樁號，以便隨時掌握進度。

(2)平硐掘進作業(yè)面(Ⅱ、Ⅲ級圍巖)宜采用全斷面光面爆破一次成型，Ⅳ、Ⅴ級圍巖宜采用全斷面減弱爆破一次成型，工藝控制超欠挖±10cm。鑿巖作業(yè)由技術員按施工方案現(xiàn)場布設孔位，保證鉆孔準、平、齊、直。

(3)平硐錨噴支護確保錨桿眼盡量與巖層交叉，鋼筋質量符合要求，拱、墻噴漿厚度足夠，硐壁有大面積細微滲水時，噴頭宜靠近硐壁；硐壁大面積滲水時，宜從小處逐步往大處噴，把水趕到一兩個集中出水處，插入導管；如果是裂隙涌水，用紅膠泥或水泥摻水玻璃封堵，把水趕到集中點，水管導水，隨后噴混凝土；涌水量很大時，宜采用預注漿先堵水，然后進行錨噴作業(yè)。噴射作業(yè)過程中要時刻注意設備風壓平衡，準確掌握停開順序，杜絕膠管出現(xiàn)彎曲和硬彎。操作工須隨時觀察圍巖、噴層厚度、回彈、粉塵等情況，以便及時調整配比。

(4)平硐襯砌采用滑動支撐、混凝土輸送泵澆注工藝。施工期須嚴格控制原材料、混凝土配合比、混凝土攪拌、鋼筋綁扎、模板支撐和混凝土振搗等各項工序的質量，并做好砂石、鋼筋、水泥、混凝土和試塊檢測記錄。設止水帶，鋪設縱、橫管溝，與硐內排水溝相連通。

(5)對于圍巖破碎、冒頂且含水量大的施工段，宜用超前探孔探明含水和破碎情況。有突水、突泥可能發(fā)生時，宜先采用預注漿堵水，然后錨噴或砌石密閉作業(yè)面，固結不穩(wěn)定圍巖，錨桿錨固牢靠、噴漿、砌石厚度和材料配比科學合理，金屬支架支腿支撐必須落到基巖，并與圍巖背實。插板法處理涌水量大、充填碎石、粘土且呈可流動性溶洞時須確保預留出足夠的混凝土支護厚度，圓木、木板及輔助材料數(shù)量充足、質量合格，插板間隙和木柱間距符合設計要求；處理含水量小、無充填物或部分充填淤泥且小溶洞時須進行混凝土支護，確?；炷林ёo厚度、強度符合實際要求，拱空區(qū)視具體情況不支護或充填灌漿處理。

(6)合理選擇、布置風機，加強風機、風筒的日常維護管理，防止漏風，備置風、電閉鎖裝置，使巷道始終保持新鮮風流。

(7)在設備材料堆放場地周圍開挖或砌筑截、排水溝，保證排水暢通。預備雨前的覆蓋材料(帆布、塑料布等)。露天堆放的設備、材料墊高到離地面一定高度，防潮設備用苫布覆蓋，防止日曬雨淋。

5 結語

(1)采用上述平硐掘進分段微差爆破技術工藝與對應控制措施后，從施工現(xiàn)場效果看，未出現(xiàn)盲炮、斷爆現(xiàn)象及次生冒頂、片幫事故，半孔率好，炮孔利用率高達92%，平硐成型斷面輪廓線整齊，形成了平順、整齊的硐壁，超欠挖均在10cm以內。

(2)錨噴法、混凝土澆注法兩種成熟支護技術與相關對應控制措施的應用，不僅滿足了建設、設計和監(jiān)理單位的要求，而且確保了人員、設備的安全，更重要的是使生產線持續(xù)化。

(3)小型導管注漿法、人工假頂法、插板法等特殊施工工藝的合理選擇與應用不僅為平硐的貫通工期提供了保障，而且為項目后期的支護作業(yè)提供了安全、穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境。

(4)項目所處地工程、水文、環(huán)境地質條件復雜，山體內涌水、破碎帶、冒頂、溶洞均有不同程度的顯現(xiàn)，自項目竣工至今已有10余年，平硐從未出現(xiàn)坍塌、出水、硐壁變形等現(xiàn)象，證明上述平硐施工工藝可行，可為類似項目提供借鑒經驗。