大伙房输水工程引水隧洞塌方处理措施

2014-08-21伞小雨辽宁省大伙房水库输水工程建设局

河南水利与南水北调 2014年24期

□ 贺杰 □ 伞小雨（辽宁省大伙房水库输水工程建设局）

0 引言

近几年来，隧洞塌方成为施工中较常发生的安全事故之一。一旦发生隧洞塌方事故，带来的后果不堪设想。不仅对施工人员造成安全威胁，还延长了隧洞的施工工期、增大了工程预算，极大程度地破坏了机械设备，降低了施工质量。因此必须对塌方进行有效得当的处理，并在今后的施工过程中采取有效的预防措施来减少塌方发生的几率。

1 塌方段地质描述

大伙房水库输水工程引水隧洞某支洞为城门洞形，断面尺寸为6.60m×6.00m，在支洞开挖至桩号0+077.50～0+079.10m时隧洞发生了塌方。塌方段围岩为凝灰岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质砂岩，并揭露一条AF6-2压扭断层，上、下两盘错动30cm，产状305NE∠28°，与洞轴线夹角28°，顺洞轴线走向发育，倾角为缓倾角，节理裂隙发育。散体-碎裂结构，洞顶渗水严重，围岩完整性差，荷载强度低，无胶结、松散，此断层夹有大量断层泥。岩层近于水平，水平与垂直节理发育，岩体极其破碎，另外有一条与洞线小角度相交断层出现，产状暂无法测得，断层泥、断层碎裂岩充填物。

2 塌方的原因分析

支洞开挖在循环爆破时，洞室左拱顶塌方，局部型钢拱架严重变形，塌方部位基本稳定，但还存在零星掉块、塌落情况，塌方部位基本为圆柱体，直径约4.70m，高度约8m，塌方工程量约150m3。本次开挖围岩类别为Ⅳ类，总装药量60kg，循环进尺约1.60m，单位耗药量约0.94kg/m3。通过地质分析，导致此次塌方，其主因是地质条件，诱因是爆破震动。

3 处理方案

塌方后，采用常规的施工方法已不适应，根本无法保证人身安全。为确保安全，对塌方部位采用管棚支护，管棚内侧挂钢筋网（φ8@100×100mm），喷射 C30混凝土（t=15cm），外侧回填80cm厚C30混凝土承载壳，剩余塌方空腔待后期回填处理。详见图1。

3.1 施工程序

图1 塌方处理示意图

本次处理塌方原则:以人为本，安全第一，预防为主。整体施工程序:清理塌方体→加固钢拱架、掌子面及塌腔体喷射混凝土→桩号0+060.70-0+075.70m喷射混凝土形成安全作业区→施作φ75管棚→棚护下钢拱架跟进施工→安装回填混凝土预埋钢管→棚内喷射混凝土→80cm厚承载壳混凝土回填→钻爆开挖→后期回填剩余空腔混凝土。在管棚及其承载壳的共同棚护下，安全进行钻爆施工。

3.2 施工准备

首先采用装载机清理塌方渣料，在保证安全的前提下，先对塌腔临空面及掌子面尽快、尽量喷射C30混凝土封闭围岩，防止塌方进一步恶化。同时对桩号0+060.70-0+075.70m范围内（15m）的I16型钢拱架进行矫正、加固，根据现场实际情况局部进行钢拱架加密，进一步打设系统锚杆、锁脚锚杆，喷C30混凝土达到设计厚度（顶拱钢插钢范围挂钢丝网）。在此安全的基础上，进行管棚安装作业。

3.3 管棚的施工

管棚由厚壁钢管（φ75、δ=3.75mm）和型钢拱架（I16）组成，管棚安装长度6m，桩号0+073.10-0+079.10m。管棚钢管沿探洞断面环向布设，布设范围顶拱148.6°，环向间距150mm。管棚前端顶至掌子面开挖轮廓线边缘，尾端从桩号0+074.70开始采用内套3榀间距0.50m的I16钢拱架进行管棚定位，加固完全以后,在管棚的保护下采用I16钢拱架间距0.30m跟进安装至掌子面，同时进行桩号0+075.70-0+079.10m范围内的系统锚杆（Φ25@1000mm）、锁脚锚杆（Φ22、L=2500mm）、钢筋网（φ8@100×100mm）的施作。管棚采用钻爆台架人工安装。安装结束后，采用电气焊开孔、埋设塌腔体回填混凝土钢管（φ108、δ=5mm），并喷射15cm厚C30混凝土。

3.4 混凝土回填

管棚内侧喷射混凝土施工结束后，在此基础上回填混凝土，混凝土分两期施工，一期施工管棚以上80cm厚的承载壳，采用C30混凝土，外加早强剂，以便尽快达到设计强度，二期回填剩余空腔。为控制每层回填高度，计划预埋钢管3层，每层预埋2根钢管，其中1根备用兼作排气孔。第一层回填0.80m厚混凝土，预埋2根1.50m钢管，第二层回填3.00m厚混凝土，预埋2根4.50m钢管，第三层回填完毕预埋2根9.00m钢管。混凝土拌和采用JS1000型搅拌机，6m3混凝土搅拌车运输，泵送混凝土入仓，确保混凝土流动性，尽可能填满顶部空腔。