两河口水电站库区复建县道洛古隧道大塌方处理

荆江舟，张 雷

(两河口库区复建县道项目部，四川 雅江，626450)

1 工程概况

两河口水电站先移民后建设专项工程库区复建县道X037线溪工沟至尤拉西沟段路，线路起点位于雅江县普巴绒乡日孜村应龙组，溪工沟沟口下游0.5km处，起点桩号K68+000.00m，起点高程2913.0m。起线后即分别设桥跨越溪工沟和玻璃沟，沿雅砻江左岸岸坡上行，设隧道穿山脊至新龙县杜比移民安置区;经移民安置区后出洞至孜拖西沟，再设隧道穿山脊回到雅砻江左岸;路线继续沿雅砻江岸坡逆流上行，经各龙滑坡、洛古沟、觉然沟，至尤拉西沟沟口;沿沟左侧向上游展线后设桥跨尤拉西沟至右侧，最后沿尤拉西沟内旧路现X037县道上行，至新龙县尤拉西乡忙布村左合组，与现有县道X037顺接(新龙县其麦移民安置点附近)。止点桩号K91+240.00m，止点高程3002.32m。

洛古隧道塌方段地质情况。塌方段围岩为三叠系两河口组中段薄层状炭质板岩夹薄层～中厚层状变质砂岩，微风化～未风化，较破碎。岩层倾角240°～245°∠55°～60°，岩层走向与隧道轴线呈大角度相交，岩层陡倾。受地表沟壑下切影响，节理裂隙较发育，为原生型或构造型，多呈紧闭状态，裂面未见明显锈蚀，结合程度好。地下水较丰富，为基岩裂隙水，推测地下水呈潮湿～滴水状出水，局部为线状出水。该段围岩划分为Ⅳ1级。

2 隧洞塌方情况

2013年9月21日，开挖掌子面里程为K81+661m，进尺约3m，掌子面附近围岩从早上爆破作业结束后开始出现松弛有掉块，爆破后开始出渣，在出渣过程中偶尔有石块下落，在出渣快要完成时，拱顶和掌子面开始掉块，至2013年9月22日早上，K81+661m～K81+672m段顶拱已坍塌形成较大塌穴空腔(塌穴空腔沿洞向长度约11m，宽度涉及整个洞室顶拱，高度约3m)，总塌方量约1500m3。

塌方后经原因分析，主要是围岩地质差，Ⅳ级围岩，岩层破碎，节理发育，岩性软弱，风化严重。其次是在雨季施工，连续下雨，地下水十分发育，这也是诱发大塌方的另一重要原因。

3 塌方的处理

3.1 未塌方段的加固

3.2 塌腔范围处理

在塌方体出渣后，对塌腔范围内分两次素喷C25混凝土，厚8cm;并采用I18型钢钢架两榀合并一起，纵向间距80cm，拱架纵向链接筋环向间距50cm，钢拱架与塌腔之间采用副拱形式支撑，副拱之间采用φ22mm钢筋链接，钢拱架背侧采用2mm钢板封闭;砂浆锚杆由原设计3.0m调整为4.5m，纵向间距调为80cm，待塌腔段初期支护完成后，在事先预留泵送管泵送C25混凝土回填塌腔，回填厚度为顶拱100cm，分2层浇筑。

3.3 后续处理

在塌方体处理完成后，及时对该部位进行二次衬砌混凝土施工。

3.4 各工序施工

3.4.1 锚杆的施工及注浆

锚杆为砂浆锚杆，锚杆与钢筋网在加工厂严格按设计图制作。首喷混凝土终凝后开始钻锚杆孔并进行锚杆与钢筋网片制安，钻孔采用人工YTP－28型气腿钻，锚杆安装分别按砂浆锚杆和中空注浆锚杆的安装程序进行，采用MZ－1型注浆机注浆，压力从0.5MPa逐步上升至2MPa。钢筋网片紧贴素喷混凝土面，钢筋网间及钢筋网与锚杆均进行可靠焊接。

锚杆预先在洞外按设计要求加工制作。施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。锚杆采用YTP－28气腿钻钻孔，人工安装锚杆。气腿钻钻孔达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后采用MZ－1注浆机将配制合格的砂浆注入孔内，再人工利用作业平台将加工好的杆体插入锚孔。钻孔完毕后，自身可完成锚杆安装、注浆等工序。

锚杆注浆的水泥砂浆配合比应在规范要求的范围内，通过试验确定。试验取值范围:水泥∶砂=1∶1～1∶2(重量比)，水泥∶水=1∶0.38～1∶0.45，水泥砂浆用砂浆搅拌机拌制，注浆保证饱满、密实，注浆后立即插杆。锚杆安装后，孔口加楔固定封严，72h内避免扰动。

3.4.2 钢架施工

修改的内容包括要素的名称、描述、属性、几何制图表示以及要素关系等。对于要素名称，主要进行了扩充；将要素描述修改得更准确，并与GB/T 20257.1保持一致；对要素属性进行了扩充和修正；对几何制图表示进行了修正，并与GB/T 20257.1保持一致；对要素关系进行了补充和完善。此次修订共修改要素86个。

钢架为工字钢架，按照设计间距布置于边墙及顶拱。I18型钢架在混凝土初喷后安装，主要以系统锚杆作为固定点焊接;按设计图的结构形式制作，数量提前备足。每榀加工后进行试拼，将误差控制在允许范围内。即沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm，螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm，平面翘曲不大于±2cm。

架设施工。安装在初喷混凝土后进行，与定位锚杆焊接。钢架间设纵向连接筋，拱脚必须安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线。当钢架和围岩之间间隙过大时，设置混凝土垫块，喷混凝土时喷平。

由于设有钢架的部位围岩条件较差，开挖分上下台阶进行，钢架亦按上下两次成形，仰拱部位待下部核心土开挖完后闭合仰拱支撑单元。

为使钢架牢靠且真正起到支承作用，型钢钢架必须与初喷混凝土紧密接触，空隙处采用混凝土垫块锲紧，每榀垫块不少于16处，同时应在拱架底部、腰部或拱架连接部位设置锁脚和锁腰锚杆。

钢架下部安装时，为保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基部位预留0.15m～0.2m原地基;架立钢架时挖槽就位，软弱地段在钢架基处设槽钢以增加基底承载力;钢架平面应垂直于隧道中线，其倾斜不大于2°;钢架的任何部位偏离垂面不应大于5cm。为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接板处预留连接板凹槽，两拱脚处和两边墙脚处预留安装钢架槽钢凹槽。初喷混凝土时，在凹槽处打入预制混凝土锲块，为架设钢架留出连接板(或槽钢)位置。在安设过程中，若钢架和初喷层之间有较大间隙，应设骑马垫块。钢架与围岩(或垫块)接触间距不应大于50mm。

钢架架立后尽快喷混凝土，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷混凝土共同受力。喷射混凝土分层进行，每层厚度5cm～6cm左右，先从拱脚或墙处向上喷射，以防止上部喷射料虚掩拱脚(墙脚)不密实，造成强度不够、拱脚(墙脚)失稳。

3.5 邻塌方区开挖及支护

根据围岩特性，以松散体固结后提高一个等级，按Ⅴ级围岩开挖方式掘进，再根据现场具体情况选用“品”字导坑分步开挖支护。先开挖和支护Ⅰ区(分两次施工)，在上导坑开挖支护完成(度过塌方区)后，先掏挖右下导坑(Ⅱ区)，每次接拱架腿一榀，施工固定锚杆和喷混凝土封闭;布置径向锚杆，架立拱架，主拱直接与顶拱相连，辅拱支撑于主拱上，采用螺栓铰接。然后施工Ⅲ区，最后完成核心土开挖，并拆除临时工字钢支撑。左右导坑开挖完成前，核心土部分(Ⅳ区)不得扰动。开挖顺序见图1。

图1 开挖顺序示意

“品”字导坑先开挖上导坑，先对Ⅰ区进行开挖，用风镐或人工开挖，每循环不大于0.5m，防止对塌方形成大扰动。开挖完成后，立即喷混凝土封闭导坑临空面，喷层厚度10cm，然后用I18型钢拱架进行支护。同时，钻安锁脚锚杆(每侧6根Φ25，L=5m)，喷射混凝土封闭，安装钢拱架(分两片在拱顶对接)，与锁脚锚杆连接成整体。在I区中部安装I18工字钢竖向支撑和临时工字钢横撑，使之封闭成环。在底部采用2根工字钢并排放置，作为竖向支撑的底部传力结构，增加受力面积。Ⅱ、Ⅲ区开挖完成后，再拆除该部分支撑。Ⅰ区支撑如图2所示。

图2 Ⅰ部分支护示意

3.6 变形监测

在塌方处理过程中，技术人员应严密监测围岩收敛及拱架形变。通过使用隧洞收敛计，分别对支护变形及位移收敛进行量测，量测频率按照水工隧洞规范规定执行，并对量测数据进行整理和回归分析。如果发现变形异常和速率过快，立即采取加固措施。

3.7 塌方区处理

在初期支护施工时，顶拱预埋φ200mm钢管;初期支护施工完成后，对顶拱进行混凝土回填。混凝土回填施工时，泵管从钢管里穿过施工。混凝土采用6.0m3混凝土搅拌车运输，由HBT60型泵机泵送入仓。

4 结语

通过以上方案实施，该段大塌方于2013年10月25日顺利渡过，历时35天，保证了结构稳定和现场施工安全。塌方区处理后，通过监控量测发现，变形收敛较小。

在隧道软弱围岩的施工中必须控制开挖进尺，及时超前支护。初期支护紧跟开挖，并在过程中加强监控量测，严格按“新奥法”施工，杜绝塌方。对于塌方的处理，应注意以下几方面:

(1)在处理隧道塌方前，要认真作好塌方的调查研究工作，摸清楚塌方的范围、地质情况等。然后分析塌方的主要原因，认真研究处理塌方的对策，根据实际情况制定严密合理的措施和处理方案;

(2)及时对未塌方部位进行加固处理，防止塌方进一步扩大，确保施工安全;

(3)地下水是导致塌方的主要原因之一，正确处理地下水是处理塌方的关键。做好地表水的引排，地下水处理方案遵循“注浆堵水，引排结合”的原则;

(4)初期支护不足以承载巨大的山体压力，因此及时施做二衬，让二衬与初期支护共同受力，这也是预防塌方的重要措施。