小斷面復雜地質(zhì)圍巖排水隧洞開挖支護技術(shù)研究

文/岑東東 武漢大學 湖北武漢 430000 中國葛洲壩集團第三工程有限公司 陜西西安 710000

1、工程概述

某水利工程邊坡治理地下排水隧洞洞總長1003m，開挖尺寸：Ⅴ類圍巖按照4.5m×4.8m斷面進行開挖，Ⅳ類圍巖按照4.0m×4.55m進行開挖，混凝土襯砌后凈斷面尺寸均為3.5m×4.0m。

2、施工重難點及對策

2.1 施工重難點

該水利工程邊坡治理地下排水洞具有洞挖斷面小、線路較長、地質(zhì)條件差（以Ⅴ類圍巖為主，圍巖穩(wěn)定性差）、工期緊等特點，圖紙地質(zhì)資料顯示，各排水洞上游部分洞段為Ⅴ類圍巖，巖層走向與隧道軸線小夾角，開挖后圍巖穩(wěn)定性差，對隧洞開挖成洞非常不利，安全問題突出，不利于隧洞的快速掘進。因此，研究小斷面、長線路、差圍巖條件下隧洞安全快速掘進技術(shù)，是本項目施工的一大重點。根據(jù)本工程邊坡治理一期工程的另一條同類型后緣截水洞開挖經(jīng)驗，開挖過程中如果支護不及時或因地質(zhì)缺陷，可能造成塌方，如何有效避免洞室塌方是本工程施工的一個重點及難點。

2.2 主要對策

隧洞開挖采用周邊光爆技術(shù)，遵循“新奧法、少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉” 的原則，避免因支護不及時而發(fā)生坍塌。施工前，合理規(guī)劃隧洞通風和照明系統(tǒng)，對洞內(nèi)施工機械和配套設備進行優(yōu)化選型，施工期間，狠抓工序銜接，加強施工期安全監(jiān)測和排水，確保隧洞安全快速施工。本地下排水洞與后緣截水洞巖層情況相似，根據(jù)后緣截水洞塌方處理的經(jīng)驗，開挖完成后，支護及時跟進，避免因支護不及時而造成塌方。根據(jù)本隧洞復雜的地質(zhì)條件，編制切合實際的預案，如遇地質(zhì)缺陷問題，可根據(jù)預案及時處理。

3、開挖施工方法

3.1 施工方法

（1）開挖采用全斷面鉆爆法開挖，氣腿鉆造孔，設計開挖輪廓線光爆成型。

（2）采用扒渣機或裝載機裝渣，農(nóng)用自卸汽車運渣至洞外轉(zhuǎn)渣平臺后，裝載機或1.0m3反鏟裝渣，15t自卸汽車運至指定渣場。

（3）該地下排水洞圍巖主要為千枚巖，遇水后泥化嚴重，嚴重影響圍巖的穩(wěn)定和洞內(nèi)交通，滲水處理以泵機抽排為主，通過排水孔將圍巖地下水引至底板兩側(cè)排水溝內(nèi)，匯集后主要采用水泵抽排出隧洞。

3.2 施工程序

本排水洞洞挖支護布置兩個工作面，上、下游工作面同時進行施工。洞口邊坡開挖支護施工完成后進行開挖進洞，開挖進洞時鋼拱架緊貼洞口開挖面進行支護，洞口主要采用超前錨桿進行支護，如遇圍巖較差時，可采用管棚支護圍巖，支撐作業(yè)緊跟開挖作業(yè)，穩(wěn)步前進。

隧洞開挖按照“新奧法”工藝施工，初期支護視圍巖類別情況采取不同的施工程序，對Ⅲ類圍巖，開挖爆破后進行隨機支護和安全處理，根據(jù)實際情況，系統(tǒng)支護適時跟進；對Ⅳ～Ⅴ類圍巖采用“預支護，短進尺、弱爆破、強支護、快封閉、勤量測”的施工方案，一循環(huán)一支護。

3.3 工藝流程

Ⅲ類圍巖開挖支護工藝流程如圖3-1，Ⅳ、Ⅴ類圍巖開挖支護工藝流程如圖3-2。

圖3-1 排水洞Ⅲ類圍巖施工工藝流程

3.4 圍巖支護

Ⅲ類圍巖洞段，斷面開挖每排炮結(jié)束后，對穩(wěn)定性差的局部巖體及時進行清撬和隨機錨噴支護，系統(tǒng)支護、系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)及噴砼可滯后開挖作業(yè)施工；Ⅳ類和Ⅴ類圍巖洞段超前支護和系統(tǒng)支護跟進工作面。

圖3-2 排水洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖施工工藝流程

3.5 具體處理措施

因千枚巖巖體形狀，在洞挖過程中，既有可能遇見不良地質(zhì)洞段，如遇此種情況，其開挖支護方式應根據(jù)現(xiàn)場情況進行適時調(diào)整，具體參數(shù)現(xiàn)場確定。根據(jù)本項目一期后緣截水洞開挖支護經(jīng)驗，二期排水洞若出現(xiàn)下述情況，預采取如下措施有：超前錨桿、超前小導管、調(diào)整鋼拱架間距、減小開挖進尺、增加副拱、增設隨機排水孔、固結(jié)灌漿等。

結(jié)語：

小斷面復雜地質(zhì)隧洞施工主要依賴小型機具施工，工效低、工期長，受狹小工作面、勞動生產(chǎn)率低的制約，小斷面復雜地質(zhì)隧洞施工關鍵技術(shù)在于如何結(jié)合隧洞圍巖地質(zhì)情況合理選用滿足開挖支護施工技術(shù)保障措施，本文通過具體的隧洞施工實踐，成功在常規(guī)隧洞施工理論基礎上結(jié)合項目實際合理優(yōu)化技術(shù)方案，高質(zhì)高效完成項目施工，并形成經(jīng)驗總結(jié)為今后類似小斷面隧洞施工方案選擇參考提供依據(jù)。