隧洞掘进过程中不同围岩条件的一次支护措施

■牟 景

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 73 003 0）

隧洞掘进过程中不同围岩条件的一次支护措施

■牟 景

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 73 003 0）

以引洮3#隧洞进口段为例，介绍了隧洞在各种不同围岩地质条件下掘进中的一次支护措施。首先介绍了引洮3#隧洞进口段地质条件的复杂性，然后根据工程实施情况总结性地提出了一次支护中系统锚杆、挂钢筋网、喷混凝土、加强型钢拱架、超前小管棚以及长大管棚联合固结灌浆在各种不同围岩地质条件下的应用，并强调了地质超前预报在隧洞掘进中的重要作用。

隧洞；掘进；围岩；一次支护；应用

一、工程概况

引洮供水一期工程总干渠3#隧洞总长13.152km，起止桩号6+5000m～19+6520m总干渠进口位于柳林沟,出口位于宗丹沟,并设置2处斜井：1#磨沟峡斜井、2#杨家大庄斜井。3#隧洞为无压隧洞，设计横断面型式为标准马蹄形，开挖断面尺寸5.08m×5.08m（宽×高），设计纵坡1/1500，设计引水流量32m3/s，加大流量36m3/s。全段隧洞跨越西秦岭北缘大断裂带，洞身穿越地层最大埋深约750m，地层岩性复杂，属“活动性断裂区域的隧洞”、“深埋深隧洞”。隧洞工程进口段自2006年12月1日进洞，截至2008年3月20日完成掘进与一次支护1100m，期间完成已掘进段二次衬砌240m，由于地质条件的复杂性，掘进中采用了各种不同的一次支护措施。

二、隧洞地质水文条件

受到天气气候等一些活动的影响，使得该隧洞的围岩出现了裂缝以及揉皱等现象，这些现象的发生极大程度的破坏了围岩的完整程度，提高了风化的强度，在实际的隧洞施工中会常常发生隧洞顶拱掉块以及坍塌等现象。并且隧洞地下的水活动的程度比较高，地下水的渗漏量相对来说也比较大，所以引洮供水一期工程总干渠3#隧洞施工地质水文情况十分的复杂，在对其进行掘进的过程中，还要尽可能的减少施工对隧洞的扰动现象，加强对其的支护工作，多次对相关的数据信息进行测量，采用新奥法的施工技术进行施工，并根据实际的施工情况在围岩的洞段的附近，加设钢拱架联合小管棚。

三、支护施工

（一）锚杆安装

随机锚杆采用简易钻孔台车配合手风钻造孔，锚杆制安工艺如下：锚杆孔径应比设计锚杆直径至少大于15mm，锚固长度与就位后的外露长度应满足设计要求，锚杆所用钢筋应平直，在安装前，做除锈、除油处理；锚杆进浆管与锚杆连接牢靠并防止堵死，锚杆注浆采用150L双层灰浆搅拌机拌制，活塞式注浆泵注浆，并派专职技术人员现场指导监督。

（二）钢支撑

施工中依据设计图纸下料，分三片制作成型。由5t汽车运至作业面、人工安装。钢支撑应装设在衬砌设计断面以外，与系统锚杆或准备测量定位布孔钻孔清孔检查验收灌浆安装验收拉拔试验水电站引水隧洞土建工程随机锚杆焊接牢固，连成整体后喷砼。

（三）喷射砼施工

1.喷射前工作准备。一是撬挖浮石及松动岩块，处理欠挖部分。二是用高压风或水清洗岩面。三是要求挂网均匀，固定牢固。网片搭接20cm，单层网片距岩面3～4cm，钢筋网随受喷面起伏铺设，与受喷面的间隙为3cm，钢筋网的喷射砼保护厚度大于2c m，钢筋网与锚杆连接牢固。四是进行电气设备及机械设备检查。五是漏水或渗水现象严重的地段应做好治水工作。

2.喷射作业及工艺要求。一是采用干喷工艺，严格执行喷射机操作规程，连续向喷射机供料，保持喷射机工作风压稳定。二是作业开始时，先给风、后送电、再供料，作业结束时先停料，待料喷完，再停电，最后停风。三是调整好喷嘴枪头供水量，控制好水灰比。四是固定喷射操作人员，喷射人员应受过专门技术培训，有一定的实践经验。隧洞开挖素喷砼找平支撑段危石处理锚杆制安钢支撑加固就位封闭喷砼挂网水电站引水隧洞土建工程。五是喷砼应自下而上分层进行，每层厚度不超过50mm，喷射时，插入比设计厚度大5cm的铁丝，1～2m设一根，并作标记，保证喷层厚度，喷层表面要平整。六是喷枪到受喷面的距离，应控制在0.7～1m左右，喷射方向与岩壁垂直。七是回弹出来的砼不能再次使用。八是终凝2h后，开始喷水养护，在周围空气条件湿度达到或超过85%时，可自然养护，养护时间不少于7天。九是喷射砼完成至少4h以上，方可进行爆破开挖。

3.施工机械设备。选用三台PZ-7型砼喷射机，生产能力15m3/h。砼拌制选择一台0.5m3强制拌和机，生产能力30m3/h，可满足施工要求。

4.安全及劳动保护。施工前应认真检查作业围岩稳定情况，必要时应进行适当处理。应检查喷射砼输送胶管磨损程度，以防炸裂胶管，混合料伤人。操作人员及上料人员应佩戴防尘口罩、防护眼镜、风帽、雨衣、雨裤、长统胶鞋和乳胶手套等劳保用具。加强洞内通风，综合防尘降尘，降低洞内作业区粉尘浓度。

四、施工技术的运用

（一）锚杆、挂网、喷砼以及加强钢拱架联合一次支护

每循环开挖后要及时对周边围岩及掌子面实施一层3～5cm的素砼封闭，以形成初期简单的柔性支护环，同时抑制围岩的进一步风化，增长围岩的自稳时间。利用掌子面的素喷封闭措施，保持开挖掌子面与洞轴线大致垂直，以方便了机械作业，加快循环进度。素喷后要及时打设一定数量的系统锚杆，尽早发挥其悬吊及支承拱作用，进一步的加强围岩的稳定，同时快速的进行工字钢拱架的安装，挂网喷混凝土跟进。以上支护措施适用于Ⅳ类围岩洞段。

（二）超前小管棚联合工字钢钢拱架支护

对于侧顶拱塌落较为严重的地质段在采用光面爆破时，与光爆孔之间间隔打空孔作为减震孔，循环进尺控制在1.0m以内，最大单响药量不得大于200g；下一循环开始之前，沿周边以5°～15°的角度向前方打入超前小管棚，小管棚直径φ48，深度3.5m，环向间距30mm，钻爆开挖后系统支护采用I18工字钢拱架，间距为60～100cm。工字钢拱架加工制作及安装方便快捷，易于及时支护跟进，超前小管棚与钢拱架搭接后焊接，以上支护措施适用于Ⅴ类围岩洞段。

五、质量、安全保证措施

（一）建立保证体系

水电站引水隧洞土建工程建立完善的质量、安全保证体系及组织机构，配备足够量质安人员，对施工项目实行有效管理。执行质量、安全责任制，质量、安全人员享有独立检查、判定权。推行目标管理，将质量、安全放在首位。质量合格率100%，优良率85%以上。

（二）优化施工工艺流程，推动标准化施工

处理好质量、安全与进度的关系。守行质量、安全签证制，没有取得质检人员的检查签认，不得进入下一工序施工，质检人员实行全过程检查。爆破采用爆破证”制度，没有取得爆破证的人员，不得装药爆破。

（三）工程安全保证措施

爆破周边采用密集造孔光爆和预爆。控制爆破单响药量及开挖进尺，加强喷锚支护。预备随机锚杆和超前锚杆。开挖作业要加强现场的观测检查，发现险情，隐患要及时处理。收集地质预报与现场观察相结合，制定预防措施。对于Ⅳ类以上围岩强调喷锚支护的及时性、重要性。

（四）人员设备安全

进洞人员必须戴安全帽及必要的劳保品，洞内施工人员应在爆破前撤出至交通外，爆破经通风半小时后，才能进入作业面。爆破后，首先进行危石处理，方可进行出渣作业，对IV、V类围岩洞挖作业时，必须有专职安全人员在场方可施工。

（编辑：王骏杰）

牟景，1975年生，男，甘肃会宁人，工程师，主要从事项目管理工作。