輸供水工程隧洞塌方處理措施

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［摘要］文中針對某大型輸供水工程隧洞出現的塌方，提出了處理措施。綜合運用了超前地質預報、注漿管棚等多種方法，在實際工程取得了良好的效果。一定程度上確保了生產的安全，節約了投資，縮短了處理時間，保證了后續工程的正常實施。

［關鍵詞］輸水供工程；塌方處理；措施

1塌方過程

2019年4月19日，某大型輸供水工程樁號J16+295處出現塌方。經J6號隧洞上游和J5號隧洞下游現場勘察，初步估算塌方范圍為J16+295～J16+258，長度約37m，滑塌堆積渣體最大粒徑約1m3，總塌方量約為1600m3。此次塌方造成洞內供電線路損毀，混凝土襯砌施工被迫中斷。

2地質圍巖情況

此次塌方洞段圍巖類別為Ⅳ類，巖性為白堊系下統義縣組凝灰巖，磚紅～青灰色，凝灰質結構，塊狀構造，該巖體抗風化能力差，風化之后，渣體呈碎塊或散體狀，且遇水軟化崩解，為較軟巖。巖體節理裂隙較發育，多呈微張狀，巖屑充填，節理面平直光滑。局部有蝕變現象，巖體整體完整性差，局部較破碎。巖石表面呈潮濕狀，局部沿結構面有滲水。

3塌方原因分析

塌方洞段于2017年6月份完成開挖及支護施工，至今完成約22個月。由于圍巖巖性為凝灰巖，圍巖完整性差較破碎，加之長期受底板積水、洞內潮濕環境及巖體滲水影響，隧洞周邊巖體在遇水～失水交替作用過程中的逐漸崩解，使巖體整體結構破壞，長時間蠕變累積致使初期支護型鋼拱架擠壓變形，導致出現塌方。

4塌方處理措施

4.1塌方體表面封閉。為保證塌方形成堆渣體的穩定，暫不大規模清理，只進行堆渣體表面休整，噴射10～20cm厚C25W8混凝土進行封閉，并為后續處理提供作業條件。4.2塌方洞段兩端加固與保護。首先在塌方洞段起向未發生塌方洞段延伸2m對已支護完成部位進行加固處理，采用自鉆式錨桿是隧洞周邊巖體形成整體，另錨桿與已支立完成鋼拱架焊接牢固共同受力，保證穩定與安全。錨桿布設參數為徑向間距為1.5m，環向240°，ϕ=22mm，L=2.5m。其次對靠近塌方洞段的18m長Ⅲ類圍巖洞段采用加設工16型鋼拱架并噴護混凝土進行加固。再次對以上加強支護洞段進行灌漿加固處理。固結灌漿布孔原則，環間距3m，梅花型布置，每環布設6/7個孔。灌漿鉆孔深度為3m，采用YT-28氣動式手風鉆鉆孔，灌漿壓力1MPa。通過以上綜合措施的處理，使臨近塌方段的洞段完全處于安全穩定狀態，一定程度降低發生二次塌方的風險，同時為塌方段的進一步處理提供條件。4.3塌方洞段鉆孔勘探。為確定塌方分布范圍、洞頂揭露的塌腔深度等具體情況，采用XY-150型水平鉆機進行了鉆孔勘探。具體勘探情況見后附J6號上游塌方段探孔示意圖1。圖1超前探孔布置示意圖1號孔于洞室頂部向下50cm、在掌子面處水平向前鉆孔，孔深40m，鉆孔內全部為虛渣，在33m處遇鋼筋網片,套管在39m處斷裂，鉆頭在40m左右處出現泥屑，無法鉆進，預測探孔縱向長度接近塌方段長度。2號孔于洞室頂部樁號J16+298處向上鉆孔，角度22°，孔深9m，0～5m段為虛渣，5～9m段為空腔。3號孔于洞室頂部樁號J16+301處向上鉆孔，角度30°，孔深30m，0～9m段為巖石，9～24m段為空腔，局部有石塊，24～30m段為巖石，并且在3號孔鉆進過程中發現2號孔內有掉塊現象。4號孔于洞室底板向上1.8m、在掌子面左側水平向前鉆孔，孔深13m，鉆孔內全部為虛渣，在5m處遇型鋼拱架。根據超前勘探情況，可以確定塌方段渣體縱長度40m，渣體堆積最大高度約12m，塌方最大高度約12m。4.4塌方處理措施1）鋼拱架支護。按照50cm縱向間距逐榀進行型鋼架架立和徑向系統支護，型鋼拱架外側180°范圍敷設雙層∮8mm鋼筋網，并環向布設縱向ϕ22mm連接鋼筋將已完成置換的型鋼拱架縱向連接形成整體，徑向錨桿頂拱180°范圍內均勻布置，間距1.5m，長度3.5m，每50cm布置一排，梅花形布置，完成后及時逐榀噴射混凝土。完成每榀型鋼拱架和噴護施工后及時布設下一排小鋼管，然后依次向上游方向逐榀進占施工。原有變形噴射混凝土破拆采用風鎬，型鋼拱架采用氧氣乙炔焊機或電焊機割除。型鋼拱架支立結合臺階法清渣分為上下兩節，為方便施工，塌方區域斷面改為圓拱直墻型，180°以上為圓拱段；底部坐落在已澆筑完成的底板墊層混凝土上，并沿拱腳線附近設置縱向連接工字鋼，連接型鋼為I16與前四榀型鋼拱架焊接，后續安裝及時延長安裝；底腳設置橫向水平支撐，支撐采用I16工字鋼，縱向采用ϕ25鋼筋連接，從而減少擾動、防止變形，確保整個變形塌方洞段的穩定，每榀鋼拱架完成后拱腰部位布設4根鎖腳錨桿，鎖腳錨桿采用ϕ42、L=3m小鋼管，鋼拱架鎖腳完成后及時噴護，并進行下一循環施工。2）超前小鋼管。從塌方洞段端已加固樁號開始布設第一排長度4.5m、直徑ϕ42mm超前小鋼管，其環向間距30cm，分布范圍為頂拱部位180°，頂拱上揚角度10°，排距0.5m，跟隨型鋼拱架逐排布設。并在小鋼管上梅花形布設ϕ8mm灌漿孔。3）超前預注漿。由于塌方洞段前方多為虛渣堆積體或空腔，為避免二期塌方和施工安全，利用布設的直徑ϕ42mm小鋼管對塌方堆渣體及上部散落巖石進行超前預注漿，使之形成拱殼狀結構，減小塌腔上部巖體脫落產生的沖擊作用，保證拱殼狀結構下部結構穩定與安全。超前預注漿采用純壓灌漿法，灌漿壓力不超過0.5MPa，且由于塌方段上部多為虛渣堆積體，巖石較為松散，故采用濃漿灌注，漿液水灰比為0.5∶1。4）塌方巖石清運。待通過超前小鋼管灌注水泥漿終凝后，采取分臺階預留核心土漸進式進行開挖，過程中開挖進尺控制在50～100cm、盡可能減少對少擾動。利用裝載機及自卸車出渣，每循環開挖完成后及時封閉掌子面及作業平臺。考慮可能的變形及大塊夾石等因素，隧洞上部預留40cm開挖變形量。

5幾點建議

1）塌方洞段在處理過程中要加強監控量測，可采取加密觀測斷面或者增加觀測頻度，通過觀測數據的整理分析掌握圍巖的變形情況。2）塌方洞段堆渣體清理過程中必須及時檢查兩側型鋼支撐、錨噴支護是否出現變形、裂縫等異常現象，如出現異?，F象及時調整施工參數加強支護確保施工安全。3）塌方洞段處理過程一定嚴把施工質量關，嚴格落實“三檢制”與責任制，認真執行上道工序質量不達標不得轉序的要求。特別是型鋼拱架的支立，要嚴格按照執行設計與技術標準要求，拱架拱腳部位必須坐在穩定巖石基礎之上，每一榀拱架間連接筋焊接牢固，拱架與超前小鋼管之間也應焊接牢固，使之成為共同受力的支護系統，進而保證施工安全與工程安全。

作者:王文江 單位:遼寧水利土木工程咨詢有限公司