水利樞紐隧道斷層面分層管控加固施工技術(shù)研究

閆新亮

(洛南縣水利隊(duì)，陜西商洛726100)

1 工程概況

洛南縣堤防加固涉及伊洛河、石坡河5條主要支流沿岸19個(gè)鎮(zhèn)，共需安排23處防洪工程，新建堤防185.46 km，堤防工程建成后可保護(hù)農(nóng)田約1.732 hm2，人口約27.74萬人，防洪標(biāo)準(zhǔn)按20 a一遇洪水設(shè)防，張坪水庫是兼顧灌溉等綜合利用的中型水利樞紐工程，以供水、防洪為主。

張坪水庫水利樞紐引水需新建一隧道，隧道內(nèi)徑為1.750 m，隧道堤面內(nèi)含多種類型的斷面。由于修建的年代不同存留著多重弊病，既有直墻式斷面型，又有斜坡式斷面型及直斜復(fù)合式斷面型。因此，探索隧洞圍巖的加固技術(shù)尤為關(guān)鍵。

2 隧洞施工過程及存在的問題

洛南縣現(xiàn)存各類堤防約426 km，堤防多數(shù)不足5 a一遇，標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差、體系薄弱、防洪能力低，一旦發(fā)生洪水，嚴(yán)重影響沿河地區(qū)群眾的生命安全和生產(chǎn)生活。河流發(fā)生洪水引發(fā)的災(zāi)害已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)突出問題，成為防洪的重點(diǎn)薄弱環(huán)節(jié)，也是新農(nóng)村建設(shè)中不可忽視的重要問題。

張坪水庫隧洞項(xiàng)目開挖施工中出現(xiàn)大面積流砂、突泥現(xiàn)象。隧洞出口掌子面出現(xiàn)流土涌出，伴隨股狀水流出，在周邊圍巖滲水匯集，周邊圍巖不斷被軟化，并不斷向外涌出。因此，整個(gè)隧洞的構(gòu)筑開挖，要經(jīng)過分層管控注漿加固處理。

3 特殊地質(zhì)支護(hù)施工方案

3.1 梅花型管棚支護(hù)方案.

在隧道側(cè)中心線方位，沿隧洞開挖輪廓線全斷面進(jìn)行管棚支護(hù)布置，做梅花型設(shè)計(jì)［1］。支護(hù)縱向間距15 cm，孔徑為10 mm，鋼管上鉆注漿孔，每段長(zhǎng)度為1.5 m，兩段之間采用絲扣連接，采用鋼花管鋼管進(jìn)行管棚。為提高鋼管的剛度和強(qiáng)度，固定環(huán)采用螺紋鋼筋和固定短環(huán)組成，兩段之間采用絲扣連接。實(shí)行邊鉆孔邊送管施工，隧洞管棚支護(hù)維穩(wěn)設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 隧洞圍巖管棚支護(hù)布置圖

由于本地段地質(zhì)較復(fù)雜，巖體松散。為保證高壓注漿效果，在管棚施工結(jié)束，注漿管連接完畢以后對(duì)工作面進(jìn)行封堵，以形成止?jié){墻用來承受高壓注漿所產(chǎn)生的壓力［2］。

3.2 跟管法管棚施工方案

結(jié)合隧洞標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸，每次管控厚度≥15 m，進(jìn)行跟管法管棚施工，即鉆孔和送管同時(shí)進(jìn)行。每環(huán)管棚布置數(shù)量為24根。縱向兩組管棚間，預(yù)留≥3.0 m的水平搭接長(zhǎng)度。采用Φ108*6 mm壁厚無縫鋼管，管棚布置環(huán)向間距50 cm，管棚外插角5°，縱向兩組管棚間，預(yù)留≥3.0 m的水平搭接長(zhǎng)度。隧洞圍巖管棚支護(hù)縱向布置圖見圖2。

圖2 隧洞圍巖管棚支護(hù)縱向布置圖

跟管法施工時(shí)，可考慮邊鉆孔邊送管施工，鉆進(jìn)過程中擴(kuò)孔器和鉆頭同時(shí)鉆進(jìn)。實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目隧洞圍巖帶有的總渠側(cè)平臺(tái)，維持現(xiàn)有的中心線，而改造現(xiàn)有的平臺(tái)高程，是無法提升圍巖管棚內(nèi)含的穩(wěn)固性的。為此，必須要對(duì)特殊地質(zhì)段分層管控。

3.3 后退式注漿管控方案

在管棚施工結(jié)束，對(duì)隧道工作面進(jìn)行封堵。利用高壓注漿滲透力強(qiáng)的特點(diǎn)，使巖土層的空隙或孔隙間充滿漿液并固化，漿液為水泥單液漿，水泥漿水灰比(W:C)為1:1;采用高壓注漿，注漿壓力5～7MPa。形成止?jié){墻用來承受高壓注漿所產(chǎn)生的壓力，將工作面進(jìn)行徹底封堵。

4 結(jié)語

該工程在采用斷面分層管控加固施工方案后，很好地防止了流砂、突泥、坍塌現(xiàn)象的發(fā)生，提高了工程施工進(jìn)度，保證了工程質(zhì)量。因此，張坪水庫特殊隧道段選取斷面層管控加固施工方案，既通過梅花型管棚支護(hù)、跟管法管棚施工、后退式注漿管控3方案的分步實(shí)施，有效加固了隧洞堤防的穩(wěn)定性，為水利樞紐張坪水庫的安全奠定了基礎(chǔ)。因此，選取河道處理框架下的技術(shù)，分層管控?cái)嗝嫘褪┕し桨甘潜容^可靠的方案，在該工程實(shí)施是成功的。

［1］饒亞輝.萍鄉(xiāng)市山口巖水利樞紐供水隧洞特殊地質(zhì)洞段施工方案［J］.陜西水利，2013(06):101-102.

［2］張志秀.堆積體淺埋隧道超前支護(hù)大管棚施工方法［J］.山西建筑，2009，35(34):333-334.