复杂地质条件下浅埋隧洞穿越过流冲沟施工技术

2022-10-31阳争荣甘宇程

广西水利水电 2022年5期

阳争荣，甘宇程

（广东水电二局股份有限公司，广州 511340）

1 工程概况

某引水项目2#洞进出箱涵连接段长54 m，桩号为10+472～10+526，该连接段地面有一条原状冲沟，冲沟起止桩号为10+491～10+506，长度为15 m，雨季，目测冲沟有3～5 m3/s 水流，冲沟底距离隧洞顶最小覆盖厚度仅约4.2 m，覆盖层很薄；隧洞顶覆盖地层以强风化花岗岩、砂砾层局部伴随孤石为主，地质情况较差。

2#洞进出箱涵连接段地质较差、覆盖层较薄以及和地面存在冲沟情况，原设计方案考虑该连接段在枯水季节，采用明挖顺作法施工，基坑采用58 根钻孔桩+64 根旋喷桩进行支护和止水，内支撑采用C30混凝土衬砌，开挖后进行结构施工，连接段为箱涵结构，与两端隧洞圆形二衬结构相接，结构施工阶段采用钢筋混凝土盖板护顶导流后进行箱涵施工；由于前期各种原因影响，该方案未能全部顺利实施，仅在冲沟沿隧洞两侧施工完成了共18根钻孔桩，桩号为10+495～10+504，桩间止水措施未完成，考虑冲沟已过流，采用原设计明挖基坑施工的方案风险非常大，施工条件已不具备。

由于该项目工期非常紧张，须于3 个月内完成该连接段施工任务，具备通水条件，考虑原设计方案已不能实施，为保证工期计划如期实现，经充分论证研究，拟采用钻爆法穿越该过流冲沟，同时为确保施工安全，避免隧洞穿越过程中“冒顶”冲沟水灌入隧洞风险以及其他安全风险，拟采用在冲沟内施做分边围堰，冲沟底施做钢筋混凝土盖板引流预防隧洞开挖“冒顶”，隧洞外侧采取钻孔桩高压旋喷桩桩间止水措施，隧洞内开挖采用洞内大管棚一次成型和小导管灌浆超前支护以及洞内钢拱架锚喷支护和短进尺洞挖方案[1]。

2 穿越冲沟段地质情况

前期，项目部对冲沟隧洞轴线左右进行了地质详勘，分别在桩号10+485和10+497各布设了2个地质勘察孔，结合连接段出洞口岩面分界线以及目前掌子面隧洞地质情况，分析穿越隧洞桩号段地质情况（见图1）。

图1 穿越隧洞桩号段地质情况

由图1可以看出，隧洞穿越冲沟在桩号10+491～10+506 处，隧洞洞身地质情况较差，洞身起拱线以上基本为全风化土层或透水砂砾层，且覆盖层很薄，存在较大“冒顶”风险。

3 实施方案

总体施工顺序：冲沟内钢筋混凝土盖板施工预防钻爆法施工过程中冲沟水灌入隧洞（冲沟分边一期围堰导流→一期围堰内实施高压旋喷桩桩间止水→一期围堰内钢筋混凝土盖板施工→冲沟内拆除一期围堰实施二期围堰→二期围堰内实施高压旋喷桩桩间止水→二期围堰内钢筋混凝土盖板施工→拆除二期围堰）→隧洞内超前管棚施工准备（隧洞内目前桩号往前掘进12 m）→大管棚和小导管施工→隧洞开挖贯通→二次衬砌。

（1）冲沟内钢筋混凝土盖板施工。选择在冲沟水流较小的情况下在冲沟内分一、二期围堰，分边导流在已施工钻孔桩桩号范围内施做钢筋混凝土底板，全天候施工，确保及时顺利完成；考虑桩间止水未完成，为最大可能减小后期隧洞开挖过程隧洞排水以及降低开挖风险，在施做钢筋混凝土底板之前，预埋PVC管，盖板施工完成后，由PVC管内施作桩间高压旋喷桩止水，高压旋喷桩尽可能沿钻孔桩轴向两侧延伸施做，桩深度考虑以旋喷至岩石面为准，现场技术人员跟踪把控，确保桩间止水效果及后续洞挖过程隧洞侧壁不发生坍塌或透水。2#洞进出箱涵连接段围堰、导水示意图见图2。

图2 2#洞进出箱涵连接段围堰、导水示意图

（2）大棚管施工前准备。继续采用原马蹄形断面开挖（扩挖），重新优化设计开挖断面，以洞顶扩挖30 cm 为标准，过渡段2 m，12 m 隧洞范围采用加密钢拱架支护，需注意断面修改后拱架尺寸的改变，往前扩挖10 m，以满足大管棚施工操作空间要求。

（3）大管棚施工。大管棚采用一次成型工艺，沿拱顶120°环形布置，间距30 cm，水平施钻，管棚采用Φ76 mm无缝钢管，共12根。

（4）小导管施工。采用短进尺钻爆法施工前，需做好小导管注浆超前支护，小导管采用4 m 长Φ 42 mm小导管，管壁设置注浆孔，小导管环向在大管棚中间布置一根，径向搭接长度2 m，施做角度15°～30°，注浆压力控制在0.5～0.8 MPa。

（5）隧洞开挖和支护。隧洞开挖采用短进尺方式，根据开挖揭露地质情况决定是否采用上下台导或其他开挖方式进行，每次循环控制在1 m 范围之内，隧洞爆破可以参照原爆破方案进行，药量需适当减小，以能满足开挖即可；开挖完成后续立即进行支护，拱架间距为0.5 m/榀，需注意拱架与围岩之间缝隙要充填密实（可以临时采用木楔撑紧），确保拱架及时起到支护作用；喷射混凝土在有流水的情况需注意引流，确保喷射混凝土的施工质量。

（6）隧洞贯通措施。在贯通点做好隧洞锁口，确保隧洞成型质量，建议采用大管棚锁口，隧洞贯通后，及时进行隧洞二次衬砌结构施工。