吉合庫河隧洞施工重難點分析及對策探討

代李輝

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司第二公司，甘肅 蘭州 730046）

1 施工項目條件

1.1 施工支洞工程地質條件

洞身圍巖巖性較堅硬，巖體完整性系數0.55～0.6，巖層走向與洞線交角33°，巖層傾角68°。屬Ⅲ類圍巖，圍巖局部穩定性差，而毛洞能拱頂局部坍落變形并在短時間內具有穩定性，需進行噴混凝土或噴錨支護措施，拱頂系統錨桿[1]。

1.2 施工供水條件

各施工點均離周邊村莊較近，部分施工點靠近博拉河或常流水溝道。博拉河的河漫灘及Ⅰ級階地下部砂礫卵石層中地下水儲存豐富同時該河水徑流量大，通過對河水及第四孔隙進行潛水取樣分析，符合砼拌制和養護使用要求，也可作為生活用水使用，各砼骨料場均位于博拉河河邊，沖洗水源充足、方便，各主要建筑物區均可就近采用。施工用水及生活用水由承包人自行解決。

1.3 施工棄渣場地

本工程的棄渣場地布置：棄渣場地位置在隧洞進、出口及各施工支洞進口周圍的草地、耕地或荒地當中。具體位置由發包人現場指定。其中2#隧洞進口處棄渣場地位于隧洞進口西南方向（1#隧洞出口處）的草地中，運距約為2km；2#隧洞出口、3#洞進口以及陡坡暗渠處棄渣場地位于隧洞出口正北方向的荒地中，運距約為3km；1#施工支洞棄渣場地位于支洞進口近處的耕地中；2#施工支洞棄渣場地位于支洞進口東南方向的耕地中，運距約為1.3km；3#施工支洞棄渣場地位于支洞進口東北方向的草地中（現狀為一棄渣場），運距約為4km；4#施工支洞棄渣場地位于支洞進口近處的草地中（現狀種有林木）；3#洞出口處棄渣場地位于隧洞出口西北方向的荒地中，運距約為2km。

2 工程的重點和難點分析

2.1 施工戰線長，工作面多

本工程主要是隧洞，且長度在16 km 以上，施工戰線長，工作面多，斷面小，本標段單面掘進超過1km，同時工作面大于2km 的有兩個。因此各隧洞的掘進支護與砼二次襯砌如何進行合理安排是該工程保證計劃工期完成的重點內容。

2.2 隧洞洞口基巖弱風化

施工支洞進出口段，表層為坡積碎石土，洞口位于基巖弱風化巖體中，必須慎重對待隧洞洞口支護加固。如何保證隧洞洞口正常施工是本工程的重點。

2.3 隧洞的洞身圍巖巖性軟弱、裂隙發育

2#隧洞洞身中存在有裂隙發育及巖體軟弱破碎等狀況，施工中需采用管棚支護進行超前防水處理和加強支護，增加了施工循環時間，影響施工進度。如何安排好施工工序的銜接，不延誤工期也是本工程的重點。

2.4 支洞進口各溝道可能因暴雨或大雨形成洪水

本工程各隧洞支洞進口，各溝道因暴雨或大雨容易形成洪水，如何解決溝道防洪和隧洞支洞的正常施工不受洪水的威脅是本工程的重點。

2.5 惠民工程質量要求高

該工程位于甘南藏族自治州，是甘肅省引洮（博）濟合供水的重要惠民工程，對于工程質量的要求非常高，因此，如何確保本工程的施工安全和施工質量，是本工程的重點。

3 解決方案

3.1 針對隧洞戰線長及斷面小的特點，擬采取的相關措施

針對1、2#施工支洞上下游側開挖進尺均超過1 km；隧洞進口側開挖也超過1 km；施工支洞和主洞內采用無軌出碴方式，每個工作面配置1 臺LW-120（長×寬×高=7.95×1.93×2.22m）扒渣機和8 臺0.75m3小型自卸汽車（長×寬×高=1.70×0.98×1.25m）。確保施工隧洞出渣設備滿足施工要求。支洞開挖完成、支護完畢后，進行主洞開挖及支護、完成掘進支護后，進行襯砌及回填灌漿施工。

3.2 針對隧洞進口處加強段施工問題，擬采取的相關措施

（1）在洞口施工區內設置明顯的安全警示牌和安全防護欄，對附近公路設置減速和限速裝置，并安排專職交通疏導員進行不間斷管理[2]。

（2）在做好洞口防洪導流和洞簾開挖后，首先進行部分明洞施工，然后進行隧洞施工。

（3）在進行洞口掘進施工時，導管管材使用直徑42 mm 鋼管，長度為5.0 m，方向設置為軸線方向，上仰傾角設計為7.5°，洞頂圓弧段導管42 mm，采用上打鉆灌漿孔的方式，即施工原則遵守“新奧法”，管棚超前支護，短進尺，弱爆破掘進，鋼拱架支撐，掛網、噴砼聯合支護方式進行一次強支護，采用先掘進支護后進行洞身砼二次襯砌，只有在巖石不穩定的情況下采用邊開挖邊襯砌的施工方法[3]。

具體施工工藝為進洞之前先施作一段6m 長的護拱段，護拱采用I ＝12 工字鋼加工而成，因護拱外側不封閉，噴混凝土之前在拱架外側采用沙袋壓頂后再噴射混凝土。在護拱施工作完成后，沿護拱拱部120 度范圍施作隨機錨桿（L ＝3.0m），并將隨機錨桿與拱架焊接。在護拱施工作完成后，即開始洞身施工，施工開挖爆破方式使用弱爆破法，依據圍巖類型設計開挖每循環進尺，ⅣⅤ類圍和Ⅲ類圍巖進尺分別為0.5～1.0m和1～1.5m。開挖后立即進行噴錨支護，圍巖不穩定立即安裝工字鋼拱架，工字鋼拱架間距根據巖石穩定情況設計為50—100cm 范圍內[4]。同時將直徑22 mm 鎖腳錨桿設置在沿鋼支撐環向，并用直徑22 mm 連接筋設置在縱向，對鋼支撐的整體穩定性起到保障作用，間距為1m。噴射砼作業在安裝完鋼支撐后進行，作業時應全部覆蓋鋼支撐，保證兩者共同受力。噴射砼時為避免墻底部被回彈涂料虛掩，造成墻底部不密實、墻角失穩以及強度不夠等問題，應采取分層從側墻底部處向上噴射，且每層厚度在5～6cm 之間。鋼拱架在安裝過程中，應在拱架下部墊15cm 厚的砼預制塊，確保鋼拱架整體受力、不變形。隧洞完成初期支護后，在圍巖不穩定的情況下，及時襯砌砼，確保隧洞施工安全。施工支洞洞口加強段30m 和與主洞交接點的30m 采用噴錨+拱架+管棚支護形式進行一次支護，及時襯砌C25 砼，保證洞口穩定。

3.3 2#隧洞洞身中存在有裂隙發育及巖體軟弱破碎等狀況，施工中需采用管棚支護進行超前防水處理和加強支護，增加了施工循環時間，影響施工進度。如何安排好施工工序的銜接，擬采取的相關措施

對于隧洞洞室易發生變形、坍塌和涌水現象，隧洞排水系統根據滲水情況而定，出水量較大的地方采用布設集水井（凈直徑50cm，深1m，C20 砼澆筑），架設直徑75mm 鋼管將水排出洞外，同時可將風管接于三通排水來排除涌水險情，出口段盡量采用自流排水方式[6]。

（1）滲漏水處理。當洞身在開挖過程中發生大面積滲水狀況下需利用鉆孔將滲水集中起來并引入排水溝；當洞身施工場地下存在大量大下水或者滲水量比較大時可利用超前固結灌漿技術進行止水[7]。

（2）承壓水處理。當開挖前方有承壓水親排放過程中不影響周圍圍巖的穩定性，可采取超前鉆孔排水方法[8]；當開挖前方有承壓水同時排水過程中對周圍圍巖穩定造成威脅時可利用超前固結灌漿進行止水[9]。

（3）突涌水處理。突水可能發生在隧洞洞身開挖過程中破壞儲水構造的隔水層，若此時圍巖構造是破碎的松散體則會產生突泥。針對以上情況的主要措施為在施工前制定應對涌（突）水發生的預案。地質預報工作在施工中非常重要，可借助紅外探水與超前探孔等多種手段提前感知施工前方是否發生突水與突泥等狀況。同時制定注漿封堵等多種工程措施以防止突水、突泥等事件的發生[10]。當隧洞開挖施工時發生突水情況可及時利用現有的供風風管與備用水泵進行排水作業，為確保涌水險情被順利排出，在直徑108 mm 送風管安裝時每間隔100m 設置一個三通，同時可保證施工人員與設備的安全，之后在根據現場突水狀況來制定施工方案。

3.4 針對各洞口均在峽谷地帶，受雨水、洪水影響嚴重，擬采取的相關措施

（1）洞口導流施工時應依據地形情況并結合施工設計圖紙來實施，圍堰可采用黏土心墻砂礫石圍堰，其設計標準按照當地水文資料來進行設計。

（2）加強對山上雨水、洪水的觀測，在施工期間備用防洪設施，保證隧洞正常施工。

3.5 針對本工程的重要性，制定相關措施確保施工過程中的施工質量和施工安全

該工程2#隧洞圍巖主要類型是砂質板巖夾長石石英砂巖，這種圍巖的巖性比較軟弱且表層被風化破碎且巖體也較為破碎。隧洞圍巖主要以ⅣⅤ類圍巖為主，在開挖過程中原則上先進行開挖支護，再進行隧洞混凝土二次襯砌。隨機鋼拱架增設時圍巖類型須為Ⅳ類。各工作面同時進行施工；若出現不良地質及斷層破碎帶等特殊地質情況應及時管棚法施工，進行洞身砼襯砌后方可繼續進行隧洞掘進施工。各工作面配置1 套鋼模臺車進行施工以保證砼澆筑速度。

4 總結

吉合庫河隧洞施工面臨戰線長、工作面多，隧洞洞口基巖弱風化、洞身圍巖巖性軟弱、裂隙發育，支洞進口各溝道可能因暴雨或大雨形成洪水等問題，因此針對隧洞戰線長及斷面小的特點，主要采取支洞開挖完成支護完畢后，進行主洞開挖及支護、完成掘進支護后，進行襯砌及回填灌漿施工措施；針對隧洞進口處加強設施問題，主要采取洞口防洪導流和洞簾開挖后，進行部分明洞施工，然后進行隧洞施工措施；針對洞身中存在有裂隙發育及巖體軟弱破碎等問題，主要采取超前固結灌漿技術進行止水、制定注漿封堵等多種工程措施以防止突水、突泥等事件的發生；針對各洞口均在峽谷地帶，受雨水、洪水影響嚴重等問題，主要采取加強對山上雨水、洪水的觀測，在施工期間備用防洪設施等。