在高海拔上處理大斷面地下洞室塌方

王荷堂

摘 要 本文重點介紹在3 500m高海拔地區快速處理大斷面地下洞室大塌方體施工方法，在克服斷層帶復雜、高原施工效率降低情況下，制定合理的臨時支護措施控制塌方發展，取得一定的突出效果。

關鍵詞 高海拔；大斷面地下洞室；塌方；工程概況

中圖分類號 P5 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0045-02

1 工程概況

大古水電站位于西藏自治區山南地區桑日縣境內，是雅魯藏布江中游桑日縣至加查縣峽谷段的第2級電站，本工程施工導流采用全年圍堰、隧洞導流。主要導流建筑物為4級建筑物。1#導流隧洞長908.67m，進口高程為3 368.50m，出口高程為3 363.00m；2#導流隧洞長1 110.18m，進口高程為3 371.50m，出口高程為3 363.00m。導流隧洞凈斷面尺寸為15m×17m（寬×高）。1#導流隧洞以樁號1#導0+427.19m為界分為上游段和下游段，2#導流隧洞以樁號2#導0+536.54m為界分為上游段和下游段，本工程負責1#、2#導流隧洞上游段的施工。

導流隧洞洞身沿線山體較陡，上覆巖體最大厚度為212m，沿線地層巖性主要為弱風化下段—新鮮黑云母花崗閃長，圍巖以Ⅲ類為主，其中Ⅱ類、Ⅲ類約占75.8%。導流隧洞沿線主要斷層及破碎帶有F1、F2、F5、f35、f41、f2-3、f2-8等，帶內一般由碎塊巖、碎裂巖、巖屑及少量泥膜組成；優勢節理主要發育三組：1）N0°～10°E NW∠60°～90°；2）N11°～20°E SE∠0°～30°；3）N21°～30°W SW∠60°～90°。構成洞壁圍巖穩定性的控制性因素，為控制洞頂圍巖穩定的主要因素。1#導流隧洞上游段圍巖分類預測見表1。

塌方發生于1-1#施工支洞與1#導流隧洞交叉口處往下游方向洞頂，樁號范圍為：1#導0+273.75～1#導0+299.8，塌方體約有3 800m3，塌方空腔高度約超過導流洞設計洞頂高度16.6m。

2 施工工藝

1）噴射混凝土。在搭設好的腳手架上鋪設木板建立工作平臺，用TK961混凝土噴射機對空腔處圍巖噴射C25鋼纖維混凝土，初噴厚度為10cm。然后掛Φ8@15cm×15cm。

2）錨桿及錨筋束施工。嚴格按照設計圖紙合理確定錨桿孔孔位，且在100mm以內控制孔位誤差值。錨桿孔鉆孔深度誤差則需控制在50mm以內。造孔施工過程中，必須在綜合考慮錨桿直徑、孔徑等因素下，合理選用成孔機具，如下：第一，Φ28mm（L=6m）普通砂漿錨桿孔采用YT28手風鉆鉆進成孔。第二，Φ32mm（L=9m）預應力錨桿孔采用ZQS100B潛孔鉆機鉆進成孔。第三，3*Φ32mm（L=9m）錨筋束孔采用ZQS100B潛孔鉆機鉆進成孔。

清孔時，錨桿孔造孔至設計深度后，可選取壓力風進行沖洗。完成上述作業后即可鉆孔檢測，合格后進行錨桿注漿或插桿工作。由于塌方區域錨桿大部分為仰孔，因此采用先插桿后注漿，在錨桿安裝后立即進行注漿。漿液硬化后不能充滿錨固體時，應進行補漿，注漿量不得小于計算量，其充盈系數為1.1～1.3。

選取水泥砂漿作為錨桿注漿材料，其強度需控制在20MPa以上。注漿時選取GS40EB錨桿注漿泵，要求連接好錨桿注漿機和注漿管，注漿時應保證管路潤滑。

如按照“注漿—插桿”順序施工，要求注漿管必須向孔底位置插入，隨后提升50mm～100mm，即可開始注漿，伴隨砂漿的不斷注入注漿管向上勻速拔出，當漿液溢出孔口即可停止注漿。

3）預應力錨桿張拉。按設計和工藝要求安裝好腰梁，并保證各段平直，腰梁與擋墻之間的空隙要緊貼密實，并安裝好支承平臺。待錨固段水泥藥卷及臺座達到預定強度的75%（7天強度）且超過15MPa后，開始張拉作業。預應力按T=120kN鎖定。在孔口安裝托板、墊圈和螺母后，采用600kN千斤頂和專用接頭進行張拉，千斤頂加載至設計張拉力后，擰緊螺帽鎖定，擰緊螺帽的扭矩不小于100N·m。

錨桿張拉應平穩進行，加載速率宜控制在0.1T/min，此處，T為錨桿軸向拉力標準值；在張拉值下的錨桿位移和壓力表壓力應保持穩定。若錨頭位移不穩定則可斷定這個錨桿不符合標準。考慮到鎖定過程中預應力會有損耗，鎖定時的錨桿拉力取鎖定值的1.1倍—1.15倍。錨桿鎖定后，若發現有明顯預應力損失時，應進行補償張拉。

4）鋼拱架及副拱。由于塌方區域空腔較大，因此，需在設計鋼拱架基礎上增加副拱，以穩定空腔圍巖。

在制作時，應保證每節的弧度與尺寸均符合設計要求，加工后進行試拼檢查，采用10t載重汽車運到現場。塌方區域安裝在出渣完成之后進行，并與定位筋焊接牢固。并且首先架設設計斷面鋼拱架，再進行副拱架設。

隨后進行測量定位施工，順序為隧洞中線—高程—鋼拱架縱向位置，測定時鋼拱架應垂直隧洞中線。噴射混凝土后即可安裝鋼拱架，并設置于穩固地層上。通過風鎬將凸出位置及時鑿除，確保鋼拱架準確就位。鋼拱架應緊密貼合封閉混凝土，如兩者之間空隙較大，需將10塊以內的墊塊設置到兩者之間，鋼拱架的高度和間距嚴格按照設計要求進行加工和安裝，每榀鋼拱架之間用鋼筋連接并焊接牢固，形成縱向連接系。拱腳高度不夠時設置鋼板調整。鋼拱架之間采用鋼筋網制成擋網，并與鋼拱架牢固連接，以防止巖石掉塊。

在設計斷面鋼拱架完成后，以設計斷面鋼拱架為基礎架設副拱。由于塌方區域最高處超出設計斷面16.6m，因此在設計斷面鋼拱架的基礎上沿高度方向每隔3m立一水平工字鋼，并且水平工字鋼之間采用工字鋼以60°角度支撐成三角形結構，直至貼緊基巖面。鋼拱架安裝完成后，對鋼拱架同混凝土噴護面之間的空腔采用混凝土回填。

5）固結灌漿。本工程固結灌漿孔深均為6m，鉆孔采用100B潛孔鉆，孔徑φ76mm。在錨桿施工同時進行鉆孔，在鋼拱架副拱施工時進行灌漿。鉆孔過程中應采取可靠的防斜措施，保證孔向準確。完成鉆孔作業后即可進行鉆孔、裂隙沖洗施工，80%灌漿壓力為沖洗水壓力。要求單孔沖洗時間控制在30min以上，串筒孔則需控制在2h以上。直至沖洗至清水狀態。

完成沖洗鉆孔及裂隙作業24h之間，即可分段進行壓水試驗。根據工程實際情況，合理選擇壓水試驗法。本工程要求選取單點法壓水試驗用于固結灌漿孔各個單元灌漿區域內具有代表性的孔段，選取簡易壓水試驗用于其余灌漿孔。

6）灌漿。選取由上到下全孔一次鉆灌法進行巖基固結灌漿施工。根據設計要求確定灌漿壓力，如孔段注入率較大則需一段一段逐級提高壓力。灌漿壓力提升環節，需根據相關規范規定的變形值嚴格控制抬動。如變形值與允許值基本等同，則可停止升壓。升壓灌漿以后，如變形值上升速度過快，則需及時降低灌漿壓力，可降至升壓前壓力值。選取自動報警裝置作為抬動觀測記錄儀。如串通孔灌漿施工，需對灌漿壓力進行分別管控，且加大監測抬動的力度，避免出現混凝土抬動破壞問題。封孔處理全部固結灌漿孔，一般可選取機械壓力封孔法”“壓力灌漿封孔法”進行施工，且在0.5：1控制漿液水灰比。漿液固結后需將孔口位置的雜物清理干凈，如浮漿、污水等，并回填M30水泥砂漿，保證其密實度及平整度滿足設計要求。

3 施工監測

施工監測范圍為塌方段1#導0+269.5～1#導0+292.5共布置量測斷面2個（1#導0+280.5、1#導0+290.5），布置測點9個。監控量測儀器、工具及觀測頻率如表2所示。

根據監控量測數據分析結果及時反饋信息，對工程安全性進行評價分析，各點變形值在規范規定范圍內。

4 結論

綜上所述，此項措施在3 500m海拔高寒地區施工，在施工效率降效嚴重能快速合理的施工措施處理使圍巖得到穩定，為下半洞開挖爭取時間，保證了導流洞按時通水目標，得到當地政府和業主表彰，取得經濟和社會效益。

參考文獻

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