雙江口水電站阿斯布隧道貫通段塌方處理施工

劉斌洲，賈高峰

(中國水利水電第三工程局有限公司四川分局，成都，610045)

1 概述

雙江口水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康縣、金川縣境內的大渡河上，為大渡河干流梯級水電開發的上游控制性工程。電站裝機容量200萬kW，主壩為粘土心墻堆石壩，壩高314m。阿斯布隧道為雙江口水電站的右岸低線公路交通隧道，全長1167m，為礦山二級公路隧道，開挖斷面平均面積為91.6m2。根據現場施工條件，隧道采取雙向掘進方式施工，至塌方前上半洞已經貫通，剩余K5+375m～383m洞段為下半洞開挖。

2008年8月17日8∶30，反鏟正在進行阿斯布隧道出口側剩余洞段下部開挖時，K5+379m～K5+383m段洞身左側失穩發生坍塌，砸壞反鏟工作臂，小臂及鏟斗完全被埋入坍塌巖體內，失去工作能力。8月18日7∶30左右，洞身再次出現大規模塌方，塌方范圍擴大至K5+368m～383m段，且持續發生掉塊現象，至12∶00時反鏟全部被埋入渣體。8月23日，塌腔內發生第三次較大坍塌，已貫通的上部洞段兩側洞口全部被封閉，至8月26日該段塌方基本穩定。此次連續塌方共計15m，形成坍塌體總量約2200m3，累計砸毀型鋼拱架16榀。

2 塌方原因分析

阿斯布隧道K5+368m～383m段原設計為Ⅲ類圍巖，根據開挖揭露圍巖情況，該洞段洞身圍巖情況為:巖體為全強風化花崗巖，用手可捻成粉末，巖體內含不規則片狀黑斑，節理裂隙發育，局部為碎塊狀結構，水銹嚴重，呈紅褐色;左壁發育一小型褶皺，巖體強度低，自穩能力極差。該洞段裂隙水發育，巖體含水量很高。鑒于該段圍巖特點，與設計圍巖級別存在較大出入，曾經提高了支護標準，在施工過程中調整原Ⅲ類圍巖全斷面開挖法為分兩臺階開挖法。該洞段在開挖過程中基本未進行鉆爆，可使用反鏟直接挖除。地質條件太差是本次塌方的直接原因，不能客觀判定圍巖級別，徹底調整開挖方法和支護形式是塌方的間接原因。

在多次坍塌掉塊期間，塌體塊度從小變大，巖石含水量由高到低，掉塊頻率逐步減少，塌方頂部基本趨于穩定，基本呈倒“V”字型，下口橫向略寬于洞腰。(見圖1)。

圖1 塌體形態洞軸向示意

3 塌方處理施工

為確保施工人員的安全，塌方處理先加固塌方區兩端影響帶，然后進行主塌區施工;主塌區施工分兩層，先上部后下部，短進尺小循環推進。

3.1 進口側加固

先對進口側塌體坡面采用C25噴射混凝土進行固化，然后對K5+352m～361m段以鋼模臺車進行襯砌混凝土澆筑，混凝土標號提高至C40。

3.2 出口側加固

封閉出口側渣體坡面，以φ25mm自鉆式錨桿對K5+383m～393m段進行加強支護，以保證人員、設備施工安全。加固范圍為洞身頂部圓弧圓心以上180°內區域。自鉆式錨桿長6.0m，間距3.0m，排距2.0m，梅花型布孔。K5+383m～385m段布置三排小導管，在洞身頂部圓弧圓心以上180°范圍進行固結灌漿。施工時采用手風鉆將小導管直接送入塌體內。

3.3 主塌方段處理

在完成進出口加固以后，使用反鏟按照每0.5m～1m的進尺謹慎自出口側開始清理塌方段上半洞渣體，然后以0.5m/榀的間距完成型鋼拱架架設，型鋼拱架之間采用鋼筋縱向連接，下部設置臨時型鋼立撐;型鋼拱架上部鋪設鋼筋網片，采用模噴法噴射C20混凝土封閉型鋼拱架間空隙，依次向前推進，直至通過塌方段。為保證安全，采用人工輔助風鎬開挖可能受灌漿影響固化的渣體。

在完成上半洞渣體清理并形成“護棚”以后，對塌方空腔進行C40混凝土回填。混凝土回填分兩次施工，第一次回填至頂拱高程，等強3天，第二次回填至頂拱以上60cm，等強7天。混凝土使用HBT60混凝土泵通過預埋在“護棚”頂部的泵管入倉。混凝土回填高程通過在“護棚”上設置的觀察管確認。

回填混凝土到達等強期后開始拆除“護棚”臨時立撐，進行下半洞開挖支護。下半洞左右兩側施工錯開2m的安全距離，依次完成開挖、型鋼拱架接腿、錨桿掛網噴混凝土。貫通段塌方處理完成后，優先施工該部位的襯砌混凝土，同時將混凝土標號提高至C40，以確保后期運行安全。

3.4 施工順序

K5+368mm～383m塌方段處理方案實施順序為:塌方段兩側加固→出口側上半洞短進尺開挖支護→通過塌方段形成“護棚”→空腔回填混凝土→下半洞開挖支護。參見圖2。

圖2 塌方處理施工順序

4 安全事項

(1)安排專職安全員現場值班，巡查監視安全情況，遇安全隱患及時排除，遇險情及時撤離。

(2)塌方兩側設置警戒線圍護，樹警告標牌，注明“隧道塌方，請勿靠近”，防止人員誤入。

(3)加強作業面光照強度，創造良好的視覺作業環境。

(4)現場設置緊急逃生通道，出現險情時，及時組織人員撤離至安全區域。

(5)本次塌方處理期間，全過程對洞身進行圍巖變形監測，據此判定圍巖穩定情況。采用徠卡402全站儀測定拱頂下沉值，采用收斂計監測洞壁收斂值。

5 效果評價

貫通段塌方處理自2008年9月1日開始，至10月15日全部完成，歷時45天，無人員傷亡事故，被埋反鏟經維修可以正常使用，圓滿完成塌方處理任務。該技術措施與其他方案相比，可以保證施工人員始終處于相對安全的條件下施工，克服了施工人員的恐懼心理，易于施工組織安排，對類似工程有一定的借鑒意義。

〔1〕JTGF60－2009公路隧道施工技術規范.北京:人民交通出版社，2009.

〔2〕黃成光編.公路隧道施工.北京:人民交通出版社，2001.8.