涔天河灌區周塘營隧洞土洞段施工支護淺談

李智

摘 要 周塘營隧洞土洞段是施工中的難點，因土體自穩能力較差，施工開挖過程中易出現坍塌變形，尤其是在富含地下水飽和土體的洞段掘進，其成洞條件差，施工難度大。本文根據施工實踐，介紹施工中嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤監測、早襯砌”施工原則，土洞段采取的施工技術方案，及達到的施工效果。

關鍵詞 土洞;仰拱;施工原則;施工方案

1工程概括

涔天河水庫擴建工程為湖南省“十二五”期間主要骨干控制性工程。灌區周塘營隧洞位于湖南省永州道縣四馬橋鎮周塘營村，周塘營隧洞長972m，洞徑4.4m，進口底板高程264.536m，出口底板高程264.375m，設計為無壓洞。

周塘營隧洞穿越溶蝕丘陵地貌單元，沿線地形起伏較大。進、出口段地表覆蓋較厚的殘積堆積含碎石粉質黏土，厚度10～25m不等，洞身基巖出露，為泥盆系棋子橋組中厚～厚層狀灰巖，呈弱風化狀態，局部巖溶較發育，以溶隙溶溝為主，多為全充填或半充填黏土夾碎石，巖層產狀N4°W.NE∠20°，巖層走向與洞軸線近平行，隧洞最大埋深58m。該隧洞進出口約有300米洞段位于殘積堆積土層內，沿線地下水位埋深為4.5～20m，進出口段地下水線位于基巖面附近，受地下水影響，基巖面附近的土體軟化，性狀較差[1]。

2施工原則

根據洞口明挖揭示，周塘營隧洞進出口為含碎石粉質黏土，略見滲水，局部見有地下水出露，土體受地下水浸泡軟化，自穩能力較差，開挖后需及時支護，加之洞徑較大，掌子面過陡極易發生坍塌現象，由于地質情況復雜突變及施工支護難度大等特點，土質隧洞施工主要考慮排水問題、坍塌變形問題和底板沉降問題。針對不良地質土洞段施工制定總的原則是“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤監測、早襯砌”[2]。

3土洞施工方案

（1）在隧洞進洞開挖前，洞口部位的支護極為重要，洞口外圍截水溝提前完成，待洞臉邊坡支護、防排水及洞口明洞設施完成后方可進洞開挖。該隧洞洞口進行了鎖口施工及明洞設施布置。鎖扣于頂拱范圍內布設鎖口超前注漿小導管，要求超前小導管盡可能與隧道軸線平行，外露端與第一榀鋼支撐焊接牢靠，形成拱圈受力，洞口采取鋼筋混凝土明洞進行保護。

（2）在隧洞施工過程中，重視超前探測工作，及時掌握前方地質情況，探測孔布置在掌子面，探測方向為隧洞開挖正前方，探測孔孔深不小于20.0m，搭接長度不小于3.0m。

（3）周塘營隧洞土洞段在施作超前注漿小導管時，由于灌漿壓力不夠，土質相對均勻，無明顯裂隙，水泥漿不能進入土體中，無法起到加固土體作用。通過土層、施工工藝、經濟、安全綜合分析與對比，在周塘營隧洞土洞開挖支護施工中采用超前小鋼管，目前周塘營隧洞土洞段已施工完成近半年時間，施工監測未發現異常變形，處理效果明顯。

（4）土洞段必須短進尺掘進，緊跟工作面支護，進尺不大于1.0m。施工時采取了分層開挖，上層開挖則采用預留核心土，先掏環形槽進行開挖，推進一段距離后（不大于1.0m），立即安裝鋼支撐并進行鋼支撐加固，然后安裝掛網鋼筋并噴砼。待上層開挖支護完成不小于3m，再進行下層開挖支護（上下層開挖面間距不小于2m），下層開挖同樣需采用預留核心土，左右錯開掏槽開挖進行鋼撐接腿。

（5）土洞開挖盡量采取非爆破掘進施工，局部出露巖包采用了破碎錘破碎施工，范圍較廣的巖石洞段，采用了小藥量弱爆破施工或靜態爆破，防止爆破震動影響土層穩定。

（6）①仰拱開挖：仰拱部位的土開挖時，必須控制開挖段的長度，一般情況下Ⅳ類及以上圍巖地段，基坑長度應≤5.0M，尤其設鋼支撐地段應短距離開挖。②初襯仰拱支護結構：仰拱鋼架與連拱式隧洞中隔墻基底處的連接一定要采取板式連接，仰拱鋼架應用冷彎機彎制成符合弧度要求的形狀，個別需采用對焊連接時，在鋼架接頭腹板中必須雙面拼焊鋼板，或采用四孔雙面夾板螺栓連接，用砼掩埋鋼架前必須清除所有鋼架外表的油圬、泥土、銹跡。③仰拱砼的澆注：仰拱砼應采用機械拌制，泵送砼澆注，砼澆注工藝應嚴格按現行有關砼施工規范執行。④仰拱頂填充施工：填充摻和5%水泥砂礫石，最大粒徑≤30mm，仰拱回填與隧洞排水邊溝等構造物有直接關系，為此在實施此部分圬工時，應事先定位排水溝等結構的尺寸，并設立相應的模板。

（7）富含地下水飽和水土體中的排水：由于周塘營隧洞沿線地下水較豐富，地下水位高于洞頂高程，隧洞沿線地下水位埋深為4.5～20m，地下水類型為巖溶水，大氣降水補給，水量中等。在開挖過程中，可能出現涌水、涌泥等現象;因此降低土體中的含水量，增大土體本身的自穩能力，是排水問題關鍵所在;在開挖施工前，在掌子面底板以上 1～2m 處采用潛孔鉆打水平排水孔2～3個，兩邊墻排水孔需考慮必要的反慮措施。地下水較豐富時，宜于邊墻墻腳護砌排水溝引排出洞外。全洞洞頂均設60排水孔，排距3m，每排3孔，地下水豐富地段排水孔加密。

（8）為更好地掌握土洞支護處理的效果，應加強監測和人為巡視，及時進行監測數據的分析，新進施工洞段要加密監測，根據情況后期監測可適當延長監測時段。周塘營隧洞土洞段已施工完成一年多時間，根據施工監測成果，未發現異常變形，處理效果明顯。

4結束語

通過周塘營隧洞土洞段施工實踐證明，在地質條件較差、圍巖極不穩定的土層內洞挖施工，要嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤監測、早襯砌”施工原則。對于地下水位較高、圍巖極不穩定的地層，要提前做好超前預測，查明前方地質情況，制定合理的開挖方式，及時支護，并開展實時監測，能夠有效保證隧洞（土洞）的施工安全。通過本文不成熟的總結，希望能對類似工程起到借鑒作用。

參考文獻

[1] 謝云發.論土洞施工技術研究[J].施工技術，2012，（12X）：100-101.

[2] GB50487-2008.水利水電工程地質勘察規范[S].北京：中國標準出版社，2008.