软弱水平围岩隧道施工技术及安全管理应用

骆 锋

（中国水电十五局第二工程有限公司， 陕西 西安 710021）

1 工程概况

贵州省黄家湾水利枢纽工程位于贵州省紫云县境内，工程等别为Ⅱ等大（2） 型。倒流兼泄洪放空洞为城门洞型，净断面尺寸：宽×高=6m×7.01m。隧洞进口自然边坡为斜向岩质边坡，地形坡度15°～30°，坡体稳定。洞身段洞室最大埋深94m，围岩为三叠系中统边阳组第二段的砂岩及泥岩，主要呈弱至微风化状态，节理裂隙较发育，岩体完整性较差，为平层状结构泥岩，地下水位比洞室高3m～80m，地下水活动中等至较强烈，倾角35°左右，属Ⅳ类和VI 类围岩，预计VI 类围岩占20%，Ⅳ类围岩占80%。

黄家湾水利枢纽工程导流兼泄洪放空遂洞岩体破碎，地质条件复杂。在开挖过程中发现：洞身段施工地质条件和设计文件中提供地质情况参数有差别，洞身段VI 围岩达到约45%，实际施工过程中发现，开始洞身段爆破时无法形成较为完整顶拱，坍塌非常严重而且面积较大，安全隐患突出。（如图1）。

图1 岩层水平结构

施工中经常会出现顶部脱落而造成大面积坍塌，洞身及拱顶超挖量都严重超出了设计。根据实测断面分析（如图3），岩石的自身情况和走向是影响控制开挖的关键因素，岩石走向夹角越小造成超挖越严重，所以掌握岩石走向不断修正施工方法是开挖控制的关键环节。

图2 实测开挖与设计开挖线对比

正常的施工条件下，在遭遇不良地质环境特别是水平软弱的泥岩情况下，隧道的超挖在所难免。那么在施工管理中，对超前挖的控制反映了隧洞开挖管理的水平，直接关系到项目的经济利益。超挖带来一系列的不良后果，比如增加作业循环的时间，增加运渣的工程量，增加不安全因素，更增加后期二次衬砌的混凝土量等。黄家湾水利枢纽工程导流兼泄洪放空遂洞在前期施工过程中，施工人员对软弱水平层泥岩地质经验不足，初期施工进度慢效果差。

2 施工作业控制

2.1 控制并修正爆破参数

爆破施工作业采用预裂和光爆技术，对炮孔布置设计间距间隔30mm 布设，线性爆破药量控制在0.15Kg/m。造孔作业挑选常年从事隧洞开挖的工人和技术人员，开挖造孔选用TY28 型手风钻造孔。

2.2 及时实施初期支护

爆破完成后初漏新鲜岩石极容易被氧化，尽早进行初喷约20mm 初期支护层，这样在喷射混凝土的压力下及时封闭岩石层间缝隙，预防应力变化而导致坍塌。黄家湾水利枢纽工程导流兼泄洪放空遂洞采用每次爆破完成进行人工配合挖机对顶部排危。

2.3 布设锁肩和锁脚锚杆

在初期喷护作业和一次钢拱架支撑结构完成后及时优先布设锁肩和锁脚锚杆，个别地方增加锚杆的数量和入岩深度，确保格栅钢拱架整体刚度和稳定性。

3 安全检测与管理

3.1 严格实施动态监测

监测技术的应用是现代施工安全管理非常重要工作，也是落实安全生产关键技术管理环节，对于隧道监测我们必须掌握围岩动态变化和支护结构工作状态，实现数据动态统计分析，修正施工技术参数，实现动态控制和信息化施工，预见事故隐患和可能出现的险情，以便及时采取有效措施，防患于未然，工程实践监测必测项目如下表1。

表1 隧道施工监控量测必测项目表

除以上必测项目外，还可以选测锚杆轴力、围岩压力、爆破震动以及渗水压力等。所以监测工作贯穿于整个隧道施工过程中。

3.2 认真落实安全管理

施工安全措施的落地是保证安全生产的前提，施工中要严格落实各级人员的责任，认真履行自己的职责义务，在技术的支撑和资金保障的同时我们务必做到施工各个环节的责任落实，不间断排查隐患和安全教育，坚持每天巡查工作区域发现任何异常情况，及时动态汇总实时监测的数据并及时科学分析，科学指导施工。

4 结语

通过对黄家湾水利枢纽工程导流兼泄洪放空遂洞水平层软弱围岩的整个施工过程实践和管理，严格遵循公路隧道施工技术规范的施工原则，按照“以实际施工地质情况改变或者修正爆破开挖方法”的思想，黄家湾水利枢纽工程导流兼泄洪放空遂洞拱顶和洞身段坍塌及超挖的问题基本解决，进度、质量、安全等能得到有效保障，实现施工生产“零事故”目标。