隧洞工程開挖及不良地質(zhì)帶的處理施工工藝分析——六枝特區(qū)舊院水庫工程實(shí)例

楊仕發(fā)

(貴州水利實(shí)業(yè)有限公司，貴陽550000)

1 工程概況

六枝特區(qū)舊院水庫建設(shè)項(xiàng)目大壩樞紐及臨時(shí)工程位于新場鄉(xiāng)大寨村，距六枝特區(qū)公路36 km，是一座具有灌溉和城鎮(zhèn)供水的綜合性中型水利工程，等別為Ⅲ等壩址以上集水面積57 km2，多年平均來水量4 570萬m3，正常蓄水位1 451 m，總庫容1 458萬m3，興利庫容1 049萬 m3。

導(dǎo)流建筑物包括導(dǎo)流隧洞及主壩圍堰、副壩圍堰。導(dǎo)流隧洞布置于主壩左岸，總長323.05 m，洞身段長273.55 m，洞徑4.2 m的圓洞，進(jìn)口底板高程1419.7 m，出口底板高程1417.775 m，底坡坡降7‰。導(dǎo)流洞計(jì)劃于2013年11月初下閘封堵。

主壩圍堰位于主壩軸線上游約100 m，圍堰堰型為黏土心墻過水圍堰，堰頂長43.89 m，頂寬4.0 m。迎水面坡比為1∶2.0，背水面坡比為1∶2.0，設(shè)計(jì)堰頂高程1 425 m，圍堰高9.0 m，堰基采用淺層帷幕灌漿。見圖1。

圖1 主壩圍堰剖面圖

2 六枝特區(qū)舊院水庫工程中隧洞開挖

2.1 施工準(zhǔn)備

在爆破后出渣前，清撬所有開挖面上殘留的危石碎塊，確保進(jìn)入洞內(nèi)的人員和設(shè)備安全，對工作面進(jìn)行出渣后清理沖洗，布置好排水設(shè)施，滿足鉆孔的清理距離要求。

2.2 施工測量

每個(gè)循環(huán)鉆孔前為滿足設(shè)計(jì)斷面要求，對全掌子面進(jìn)行全斷面測量放樣，必須采用全站儀進(jìn)行。測出斷面開挖輪廓線，在開挖面上，用紅油漆標(biāo)標(biāo)記隧洞中心線及中心線水平和垂直2條線及鉆孔方向點(diǎn)等施工控制點(diǎn)，測量人員在斷面標(biāo)出，同時(shí)向施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，將上一個(gè)循環(huán)斷面的超欠挖情況予以說明，欠挖立即處理，危石及欠挖處理以人工手持鋼釬撬挖或人工手持風(fēng)鎬撬挖，嚴(yán)格控制超挖。

2.3 布孔

爆破工程師組織布孔，對鉆工及現(xiàn)場施工員進(jìn)行交底，用紅油漆在孔位開挖面上標(biāo)出，根據(jù)測量技術(shù)交底、巖石情況、爆破設(shè)計(jì)參數(shù)、爆破效果填寫爆破參數(shù)表，同時(shí)由施工員組織施工。

2.4 鉆孔、驗(yàn)孔

確認(rèn)交底無誤后，開始鉆孔。施工員在鉆孔過程中，檢查每一個(gè)鉆孔的角度，逐一排查深度及間排距，及時(shí)處理或重新鉆孔不符合要求的鉆孔。完成后，鉆孔深度、角度及間排距等數(shù)據(jù)必須質(zhì)檢員抽檢確認(rèn)，清孔鉆孔，查看與設(shè)計(jì)是否相符，填寫鉆孔驗(yàn)收記錄報(bào)爆破工程師。造孔采用YT—型氣腿式風(fēng)鉆造孔，孔徑42 mm，周邊孔必須在測定出的輪廓線上開孔，孔間間距偏差≤5 cm，掏槽孔孔位偏差≤5 cm，其它爆破孔位偏差≤10 cm。

2.5 裝藥、聯(lián)網(wǎng)、起爆

由爆破人員在鉆孔驗(yàn)收合格后，按爆破設(shè)計(jì)操作規(guī)程進(jìn)行裝藥、堵塞。裝藥、堵塞完成后，按設(shè)計(jì)要求聯(lián)網(wǎng)。采用黃土對炮孔進(jìn)行堵塞，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)要求進(jìn)行裝藥，并用炮棍輕輕搗實(shí)。聯(lián)網(wǎng)的爆破網(wǎng)絡(luò)不要拉得過緊，要處于松弛狀態(tài)，留有一定的拉伸余地。聯(lián)網(wǎng)結(jié)束后，為了避免漏裝漏聯(lián)，要檢查和復(fù)核整個(gè)爆破網(wǎng)絡(luò)。爆破前施工人員撤離警戒區(qū)，同時(shí)現(xiàn)場要進(jìn)行清場警戒，做好機(jī)械設(shè)備的安全防護(hù)工作，確認(rèn)一切準(zhǔn)備工作完畢后，由爆破人員起爆。用潮濕的黃土或粉砂土堵孔，導(dǎo)爆管雷管微差起爆。

2.6 安全處理及出渣

爆破人員待煙塵消散后，進(jìn)入作業(yè)面檢查，安全處理發(fā)現(xiàn)的瞎炮和拒爆，處理完畢后，用人工清除危石，確認(rèn)安全后，才能進(jìn)行出渣作業(yè)。采用扒渣機(jī)結(jié)合5 t自卸汽車出渣。石渣運(yùn)至渣場堆放，用T160推土機(jī)及時(shí)整平。運(yùn)距約1.5 km。出渣完畢后，支護(hù)緊跟其后，支護(hù)完成后，再進(jìn)行下一循環(huán)的開挖。

3 六枝特區(qū)舊院水庫工程不良地質(zhì)帶施工工藝

3.1 工程塌方

工程塌方要引起施工人員必須從思想上的足夠重視，保證安全施工和快速掘進(jìn)的關(guān)鍵是防止塌方。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)勘探資料，施工前訂切實(shí)可行的施工方案，實(shí)施超前地質(zhì)探報(bào)技術(shù)。施工過程中，仔細(xì)地下水變化規(guī)律和研究巖體，對于異常的現(xiàn)場要保持警惕，隨時(shí)觀察和監(jiān)測，不斷修正和完善原設(shè)計(jì)方案。

3.1.1 勤觀測

測現(xiàn)場工程地質(zhì)及水文地質(zhì)變化情況，觀測人員需要制訂施工對策，同時(shí)在施工過程中要隨時(shí)觀察和研究變異規(guī)律的習(xí)慣。

3.1.2 短開挖

嚴(yán)格控制巖性不良地段的進(jìn)尺，快速襯砌作業(yè)面的一次支護(hù)，為了創(chuàng)造初期支護(hù)條件，保證斷面規(guī)整，少裝藥，多打孔，放小炮。

3.1.3 強(qiáng)支護(hù)

施工中，消除塌方的重要手段是及時(shí)支護(hù)，預(yù)防塌方的主要措施是強(qiáng)支護(hù)，即利用長管棚、小導(dǎo)管注漿、格柵拱等進(jìn)行強(qiáng)支護(hù)。

3.2 塌方處理

不同類型的塌方，選擇不同的處理方案，某些情況還需要幾種方案綜合處理。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，對預(yù)計(jì)可能發(fā)生的幾種塌方情況，提出以下的措施:

3.2.1 裂隙擴(kuò)張?jiān)斐傻男∷?/p>

由于開挖和支護(hù)方法不當(dāng)造成，在輕微風(fēng)化或裂隙較密集的圍巖中容易發(fā)生此類的塌方，特別是在爆破后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)常發(fā)生。雖然此類塌方數(shù)量不大，但工作面的施工安全容易受到威脅，擬用加強(qiáng)錨噴法施工中處理。

3.2.2 塌方體窄長的小塌方

在斷層破碎帶較窄且兩側(cè)巖體比較完整的地段容易發(fā)生此類塌方。施工中，先用安裝鋼，然后錨噴塌方處，形成一排挑梁，架設(shè)水垛在挑梁上，同時(shí)填塞洞穴。

3.2.3 中等塌方

在兩條相鄰、傾向相對的斷層帶或兩種巖層交接帶容易發(fā)生此類塌方，塌方范圍在10 m左右，量較大。在塌方之前，隨爆破振動(dòng)頻率、振動(dòng)烈度和地下水活動(dòng)強(qiáng)度的增加，常有掉塊現(xiàn)象，其頻率及塊度而提高。在塌方后，繼續(xù)塌方的可能性不大，這是因?yàn)槌Ｓ休^穩(wěn)定的頂板，一般用插筋排架法、錨噴法、管棚法、護(hù)頂法等處理。

3.2.4 大塌方

當(dāng)洞頂巖層較薄時(shí)，易發(fā)生冒頂，該類塌方塌穴高度在10 m以上，量在100 m3以上。處理措施為:若對塌方規(guī)模和規(guī)律還不了解，同時(shí)整個(gè)隧洞遭到塌方堵塞，可采用管棚法、錨噴法等多種處理措施;當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較為復(fù)雜，或者塌方段埋藏較淺時(shí)，難以保障洞內(nèi)處理的安全，可采用環(huán)行導(dǎo)洞法和灌漿法綜合處理。

4 隧道開挖和不良地質(zhì)帶施工注意事項(xiàng)

4.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

為了保證開挖后隧洞的穩(wěn)定，在隧洞進(jìn)出口及洞身遇到不良地質(zhì)段開挖時(shí)，必須謹(jǐn)慎施工。為了查清巖石的地質(zhì)情況，及時(shí)選定開挖方法及支護(hù)措施等，先進(jìn)行勘探孔的開挖方法，提前了解開挖工作面前的地質(zhì)條件，依據(jù)超前勘探資料和監(jiān)測資料等，分析隧洞圍巖的穩(wěn)定性，提前制定相應(yīng)的支護(hù)措施，并同時(shí)備用足夠的鋼支撐等支護(hù)材料，保證隧洞施工安全及施工質(zhì)量。

4.2 斷層及破碎帶開挖

開挖時(shí)遇到斷層及巖石破碎地段，采取“短進(jìn)尺、弱爆破、勤量測、強(qiáng)支護(hù)”支護(hù)緊跟開挖工作面的方法施工。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際圍巖條件采取支護(hù)措施，如超前錨桿支護(hù)、自鉆式錨桿輔以小導(dǎo)管超前支護(hù)、鋼支撐配合掛網(wǎng)噴護(hù)混凝土等支護(hù)形式進(jìn)行開挖施工。在隧洞通過節(jié)理十分發(fā)育的巖石破碎段時(shí)，則使用預(yù)應(yīng)力注漿錨桿超前支護(hù)確保洞室穩(wěn)定。

在加強(qiáng)支護(hù)的同時(shí)，采用無損光面爆破技術(shù)，提高圍巖的自身穩(wěn)定，加快施工速度、保證施工安全。該項(xiàng)技術(shù)與常規(guī)的光面爆破很相似，施工工藝基本一致，它只采用了低爆速炸藥(爆速2 000 m/s)，小藥徑(φ16～20 mm)光爆專門藥卷。

5 結(jié)語

六枝特區(qū)舊院水庫工程中隧洞開挖及不良地質(zhì)帶的處理施工工藝要認(rèn)真分析研究，選擇合理的施工方法，制定相應(yīng)的技術(shù)措施，避免在施工中造成困難，影響工程進(jìn)展。隧道爆破后要及時(shí)出渣，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，減少掌子面暴露時(shí)間，并根據(jù)圍巖量測情況決定該段是否加強(qiáng)支護(hù)。技術(shù)人員必須現(xiàn)場旁站值班，隨時(shí)觀察了解掌子面的情況，及時(shí)采取有效措施。

［1］何發(fā)亮，李蒼松.隧道施工期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展［J］. 現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001(03):89.

［2］劉洪洲，黃倫海.連拱隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)研究現(xiàn)狀［J］.西部探礦工程，2001(01):149.

［3］柯小華，朱光儀.水庫底下的兩座隧道設(shè)計(jì)與施工［J］.公路交通技術(shù)，2002(06):97

［4］柯小華，朱光儀.隧道設(shè)計(jì)與施工［J］.公路交通技術(shù)，2002(06):108.