淺析崩坡積物條件下軟巖隧洞開挖支護方法

田曉飛

摘要：本文主要講述了托巴水電站中路溝渣場排水隧洞進口段崩坡積物條件下隧洞塌方處理施工成功經(jīng)驗，取得了一定效果，對后續(xù)洞室施工及類似工程有一定的借鑒及指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：崩坡積物；軟巖隧洞；開挖支護

1 工程概況

1.1電站概況

托巴水電站位于云南省迪慶州維西縣中路鄉(xiāng)境內(nèi)，是瀾滄江干流古水～苗尾河段（云南省境內(nèi)）規(guī)劃的第四個梯級，其上游梯級為里底，下游與黃登梯級相銜接。

托巴水電站屬一等大（1）型工程，樞紐主要建筑物由擋水建筑物、泄洪建筑物、右岸地下輸水發(fā)電系統(tǒng)等組成。工程總裝機容量1400MW。

1.2項目概況

中路溝渣場排水隧洞長1219.142m，圍巖巖性為板巖、千枚巖夾砂巖，屬軟巖地層，穩(wěn)定性較差。除進出口附近外，隧洞均位于地下水位線以下。在開挖過程中隧洞進口段P0+000～P0+092段揭露圍巖主要為崩坡積物，呈散粒狀堆積體，以塊石、碎塊石夾少量泥砂為主，局部存在架空現(xiàn)象，從P0+054開始，崩坡積物塊石粒徑逐漸變小（塊徑為5cm～10cm），架空現(xiàn)象減少。因雨雪天氣及山體內(nèi)聚集滲水影響，隧洞P0+075處頂拱突然塌方。

2 研究內(nèi)容及成果

2.1塌方說明

中路溝渣場排水隧洞進口段施工至0+092m樁號，作業(yè)人員正噴射混凝土施工時，發(fā)現(xiàn)后方0+075m～0+080m段右側(cè)拱腳至頂拱范圍出現(xiàn)異響，聲音較大，同時0+092m段已安裝完成鋼拱架振動明顯，人員及時撤離。隨后發(fā)生塌方，同時發(fā)現(xiàn)該部位上方原狀地表發(fā)生塌陷。

洞內(nèi)塌方掌子面坡比約為1：1，將整體洞室塌滿，揭露塌方體主要為散粒體，夾泥砂以及碎石，塊石為主，并伴有滲水。地表塌陷對應(yīng)隧洞樁號為0+072m～0+091m，塌陷工程量約為340m？，塌陷表面積約為171㎡，該段洞室埋深約24m～31m左右。結(jié)合洞內(nèi)施工期臨時安全監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，塌方前洞室未發(fā)現(xiàn)明顯變化，并且未發(fā)現(xiàn)鋼拱架變形及噴混凝土表層產(chǎn)生裂縫等征兆，塌方較突然。

2.2地質(zhì)描述

中路溝排水洞進口段塌方時已開挖至0+092樁號，根據(jù)已開挖揭露地質(zhì)情況：0+000～0+028段揭露為強風(fēng)化紫紅色、灰綠色板巖夾砂巖，巖層產(chǎn)狀為340°/NE∠60°，2～3條/m，巖體整體較破碎，局部較完整，圍巖多為Ⅳ類。P0+028段開始，頂拱部位出現(xiàn)崩坡積物，主要由塊石、碎塊石夾灰黃色泥組成，下部為較完整的灰色砂巖。P0+028～P0+48.5段，發(fā)育有一條接觸帶，產(chǎn)狀為345°～355°/SW∠45°～50°，該接觸帶下部為強～弱風(fēng)化板巖夾砂巖，巖層產(chǎn)狀為340°/NE∠60°，上部為崩坡積物，由塊石、碎塊石夾灰黃色泥組成，局部存在架空現(xiàn)象，穩(wěn)定性差，拱頂存在掉塊及垮塌現(xiàn)象。P0+48.5段開始，掌子面未見基巖出露，全斷面揭露為崩坡積物，由塊石、碎塊石夾灰黃色泥組成，局部存在架空現(xiàn)象。P0+54段開始，洞內(nèi)開挖揭露崩坡積物塊石塊徑變小，塊徑主要為5cm～10cm，架空現(xiàn)象變少，塊石成分為板巖及少量砂巖。P0+60～P0+92，基本無架空現(xiàn)象，塊石成分為板巖，未見砂巖，局部保持原巖結(jié)構(gòu)。

2.3技術(shù)參數(shù)

首先暫停掌子面開挖，對地表已塌陷部位周邊設(shè)置截水溝，塌陷部位進行進行土石回填并壓實后表面噴C20混凝土10cm，并對出現(xiàn)裂縫區(qū)域表面進行清理并噴混凝土封閉。最后對樁號P0+075m以前段加固處理、P0+070m以前混凝土襯砌完成后進行塌方區(qū)處理。

（1）塌方區(qū)開挖預(yù)先對塌方體開挖掌子面噴C20混凝土封閉處理，厚度50mm。在樁號P0+075m預(yù)先打設(shè)4個φ40mm傾向上游的排水斜孔導(dǎo)排積水，盡可能打入最深處，孔內(nèi)設(shè)置排水軟管和濾布。

（2）樁號0+075附近的塌方段對原有拱架及噴護體系拆除，重新支立I16工字鋼間距0.4m，縱向連接筋采用[8槽鋼，環(huán)向間距0.8m，掛鋼筋網(wǎng)Φ20@200mm×200mm，噴C25混凝土封閉，噴平工字鋼。環(huán)向系統(tǒng)錨桿采用Φ22mm，L=4.0m，間排距1.0m×1.0m。

（3）P0+075～P0+080拱腳以上頂部采用φ42.5mm×4mm小導(dǎo)管超前支護，第一排小導(dǎo)管外插角10°，第二排與第一排小導(dǎo)管間距0.3m，外插角30度。小導(dǎo)管環(huán)向間距0.3m，長度4.5m，每兩層小導(dǎo)管之間排距0.8m。采用M30水泥漿注漿。

（4）P0+080m～P0+092m段拱座以上超前小導(dǎo)管排距為80cm/40cm交錯打設(shè)（單層），環(huán)向間距0.3m，其它不變；同時對塌方區(qū)范圍鋼拱架拱腳以下1m范圍兩側(cè)各打設(shè)1根Φ42，L=4.5m小導(dǎo)管進行預(yù)注漿加強支護；塌方區(qū)洞段下部臺階開挖前對洞室兩側(cè)邊墻下腳各打設(shè)1排Φ42，L=4.5m小導(dǎo)管（排距1.0m）進行預(yù)注漿加強支護，隨后進行下部臺階開挖。開挖完成后，采用Ⅰ16工字鋼增設(shè)底板橫向支撐，保證洞室穩(wěn)定。

2.4 施工方法

具備條件后，隨即進行P0+075～P0+092塌方處理。塌方處理開挖采用分布臺階結(jié)合預(yù)留核心土進行開挖支護，開挖支護循環(huán)進尺按照0.4m～0.5m控制。按照先處理頂拱，再處理邊墻施工程序組織施工。邊墻處理分兩層進行，每層分左右邊墻進行處理。

塌方處理前，首先對P0+075樁號塌方掌子面素噴C20混凝土封閉（厚度5cm）。掌子面封閉后頂拱第一段循環(huán)處理與后續(xù)循環(huán)處理施工順序不同，主要考慮擴挖及超前小導(dǎo)管與鋼拱架施工順序影響。

為保證施工安全，頂拱第一段循環(huán)處理首先按照設(shè)計參數(shù)先打設(shè)超前小導(dǎo)管并注漿，保證頂拱形成穩(wěn)定拱圈。注漿完成待凝后對頂拱原破壞支護體系、小導(dǎo)管設(shè)計斷面內(nèi)固結(jié)部分鑿除并擴挖至設(shè)計斷面，再架設(shè)新拱架并進行錨噴支護。

頂拱第一段循環(huán)處理完成后進行后續(xù)循環(huán)施工，后續(xù)循環(huán)施工按照先安裝拱架（在拱架上按照超前小導(dǎo)管設(shè)計環(huán)向間距開孔），再打設(shè)超前小導(dǎo)管，在噴混凝土封閉后進行小導(dǎo)管注漿，注漿完成待凝后再進行下一循環(huán)施工。

頂拱處理2～3段循環(huán)后進行邊墻處理，處理均按照先挖除塌方渣體、再對邊墻原支護破壞支護體系鑿除及擴挖、最后接拱架及錨噴支護、鎖腳小導(dǎo)管施工順序進行。最后進行拱架底腳橫向支撐施工。

3 結(jié)束語

通過中路溝排水隧洞進口段塌方區(qū)的成功處理，總結(jié)了中路溝排水洞進口塌方段處理施工方法，提供了有力技術(shù)支撐，并具有較強的指導(dǎo)性及可操作性，施工安全、質(zhì)量等效益明顯，促進了工程穩(wěn)步推進，對類似工程有一定的借鑒及指導(dǎo)意義。

（作者單位：中國水利水電第一工程局有限公司）