吳 劍（宣威市水務(wù)局，云南 宣威 655400）

簡談注漿技術(shù)在得宜水庫輸水隧洞塌方處理中的應(yīng)用

吳 劍
（宣威市水務(wù)局，云南 宣威 655400）

宣威市得宜水庫在新建輸水隧洞工程與大壩灌漿交叉施工中，由于勘察設(shè)計(jì)期的地質(zhì)情況與工程開挖后的實(shí)際地質(zhì)情況未完全吻合，隧洞開挖時(shí)在全強(qiáng)風(fēng)化地層中出現(xiàn)坍塌。該塌方段位于隧洞軸線與帷幕軸線的交叉部位，經(jīng)研究采用注漿回填加固后再進(jìn)行開挖處理。

注漿；塌方處理；支護(hù)

1　概況

得宜水庫位于珠江流域西江水系北盤江的一級(jí)支流的倘塘河上，距宣威市區(qū)約65 km。水庫始建于1958年，但未完成設(shè)計(jì)規(guī)模，經(jīng)過1978年冬至1979年春續(xù)修后，完成現(xiàn)有規(guī)模。水庫樞紐由大壩、溢洪道、輸水涵洞組成。水庫壩身、壩端結(jié)合部及兩壩肩均有嚴(yán)重的滲漏及繞壩滲漏問題存在，輸水涵洞均為壩下圬工箱形涵洞，頂板、兩側(cè)邊墻散浸現(xiàn)象嚴(yán)重，砌石體結(jié)構(gòu)老化現(xiàn)象明顯，溢洪道防洪標(biāo)準(zhǔn)低，進(jìn)口段為毛渠，未襯砌，道內(nèi)嚴(yán)重淤積，已不能正常運(yùn)行。

水庫大壩壩高25.9 m，壩型為均質(zhì)壩。設(shè)計(jì)總庫容158.79萬m3，控制徑流面積4.5 km2。是一座承擔(dān)著水庫下游215.667 hm2農(nóng)田灌溉，集鎮(zhèn)20.7 萬m3供水任務(wù)，及倘塘鎮(zhèn)0.83萬人，倘可公路、倘松公路、沿河兩岸的村莊、農(nóng)田防洪安全任務(wù)的?。ㄒ唬┬退こ?。

工程除險(xiǎn)加固的主要任務(wù)是：對(duì)大壩進(jìn)行壩體整修、防滲處理，封堵原輸水涵洞，新建輸水隧洞，整修溢洪道。

1.1工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

工程區(qū)處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)滇東臺(tái)褶帶曲靖臺(tái)褶束宣威凹褶帶南西側(cè)，為龍?zhí)抖梯S向斜北西翼與得宜背斜南東翼的過渡地帶。庫區(qū)及樞紐出露地層為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組（P2β），性為灰綠—深灰色，厚層狀—塊狀玄武巖及拉斑玄武巖，夾薄層疑灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀平緩，出露連續(xù).地表山坡多為第四系全新統(tǒng)（Qap l）沖洪積層.為砂、卵礫石夾淤泥質(zhì)黏土，區(qū)內(nèi)除節(jié)理裂隙較發(fā)育外，無大的斷層通過.巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，基巖含較豐富的裂隙水，松散堆積層中也含有少量孔隙水，主要受大氣降水及地表水補(bǔ)給。

1.2塌方情況

得宜水庫除險(xiǎn)加固工程新建輸水隧洞屬于施工中的控制性節(jié)點(diǎn)工程，洞身段長 99.6 m， 輸水隧洞斷面均為城門洞形，斷面尺寸1.5 m×1.8 m，底板和邊墻厚度為0.4 m，圓拱半徑0.75 m， 輸水隧洞底坡為1∶100；隧洞的按期貫通是確保整個(gè)工程施工度汛安全及來年水庫發(fā)揮正常效益的關(guān)鍵。因此，該隧洞在施工至距壩軸線下游5.0 m（里程0+063～0+072 m）處，隧洞頂圍巖部分由弱風(fēng)化漸變?yōu)槿L(fēng)化，形成較厚的軟弱夾層。這與設(shè)計(jì)有所出入，加之施工期時(shí)逢雨季，地表水充沛，巖石裂隙水豐富，在隧洞初期開挖過程中，塌方前圍巖均為堅(jiān)硬的弱風(fēng)化玄武巖（內(nèi)摩擦角26.5°，凝聚力45.0kPa），開挖均采取短臺(tái)階全斷面爆破，而實(shí)際此處（里程0+063～0+072 m）地質(zhì)較差，由于受設(shè)計(jì)階段地質(zhì)勘探鉆探范圍等客觀條件的限制，地質(zhì)情況與實(shí)際不相吻合，以致在開挖時(shí)破壞掉部分較好巖層，且未作超前管棚支護(hù)，加之上面松散層含水較高，導(dǎo)致該段上面軟弱夾層持續(xù)垮塌，并連上部強(qiáng)風(fēng)化黏土巖、粉砂巖層也隨之塌落，形成空洞，塌方情況見下簡圖1。

圖1　塌方情況

2　塌方處理方案及措施

由于塌方點(diǎn)巖層在塌方體部位形成倒漏斗體，不時(shí)仍有松散物掉落，圍巖仍不穩(wěn)定，對(duì)施工人員安全構(gòu)成威脅，對(duì)施工工期造成影響，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工4個(gè)方面現(xiàn)場會(huì)商，結(jié)合分析可能會(huì)繼續(xù)發(fā)生的情況，分析后處理方案主要分為封閉加固工作面、排水注漿、破除堆積物、該段特殊圍巖的開挖支護(hù)，以及與壩軸線交叉部分的防滲檢查5個(gè)部分。

2.1封閉工作面

在松散塌落體基本穩(wěn)定后，清除掉一部分泥沙，同時(shí)用石塊或土袋做好回填工作，以避免松散體的流動(dòng)導(dǎo)致繼續(xù)坍塌，待坍塌、流動(dòng)現(xiàn)象減弱后，再用裝好土石的袋子沿松散體對(duì)整個(gè)塌方面進(jìn)行封堵。并在封堵的同時(shí)考慮在不同高程處安放排水管。在土袋封堵好后并在土袋外部采用模板配合鋼管對(duì)其整個(gè)袋面進(jìn)行進(jìn)一步加固，以避免在回填空洞時(shí)受壓垮塌造成再一次的塌方。

2.2排水注漿

在清理泥沙封閉工作面后，在預(yù)留排水管的同時(shí)在隧道兩側(cè)打一些水孔。由于此次塌方體位于防滲軸線與隧洞交叉處，空洞的主要回填采取從壩頂?shù)孛驺@孔注漿回填，根據(jù)測量數(shù)據(jù)了解塌方的在地面所處位置，結(jié)合塌方所涉及的范圍，首先采取暫停隧洞軸線左右20 m以內(nèi)的一切施工，并在該段地面處鋪設(shè)鋼軌木板，并選取質(zhì)量較輕的鉆機(jī)從塌方脫落較高的地方鉆Φ150的孔徑，并從孔口注入砂漿進(jìn)行回填。

整個(gè)注漿回填因考慮封閉工作面能承受的壓力不宜過大，根據(jù)同類工程經(jīng)驗(yàn)，采取注12小時(shí)間隔8小時(shí)直至注入滿，在注入砂漿的同時(shí)及時(shí)觀察封閉面模板的變換及排水管的情況，在排水管口有砂漿或較濃水泥漿液流出時(shí)及時(shí)封堵排水管。在第一個(gè)孔不能注入砂漿后開始鉆取第二個(gè)孔注入砂漿，其封堵及鉆孔等處理方法的布置可見簡圖2。

圖2　塌方段封堵及回填簡圖

通過對(duì)壩頂?shù)孛嫠@9個(gè)孔的回填砂漿，空洞大部分空間已經(jīng)由砂漿所填滿，考慮砂漿的流動(dòng)性能差，在砂漿無法注入時(shí)開始改注0.5∶1的純水泥漿液。在此注漿過程中均采用無壓力自流注入，直到注入漿量明顯減小后方停歇。在等待砂漿凝固有一定強(qiáng)度后，對(duì)三排9個(gè)孔分別采取先兩邊后中間逐步加密的灌漿方式，對(duì)塌方的松散體及回填的砂漿堆積體進(jìn)行加固灌漿。對(duì)每個(gè)孔施工均鉆孔到塌方體下弱風(fēng)化玄武巖層上，灌漿時(shí)參照壩體充填灌漿的壓力，取防止壩土劈裂的壓力0.05 MPa，采用表壓控制。在灌漿的同時(shí)均對(duì)塌方封堵面加大觀察力度。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以根據(jù)觀察封堵面的情況表壓力到0.05 MPa持續(xù)10至20分鐘后便結(jié)束。

2.3破除堆擋物

在灌漿結(jié)束7天后，經(jīng)灌漿后的松散固結(jié)體已有一定強(qiáng)度變開始進(jìn)行堆擋物的拆除，拆除主要步驟有：①沿頂拱及邊墻地質(zhì)情況差的部位的周邊打Φ42的小管棚（鋼管），加大仰角，間距為0.2 m，長4.5 m，管棚前端打入松散體段有1.5 m為花管。②打管棚鉆孔時(shí)觀察孔內(nèi)流出物，對(duì)泥沙流出大的孔，再通過管棚注入水灰比為0.5∶1的水泥漿。③在管棚都安裝并待凝8個(gè)小時(shí)后，開始邊觀察邊拆除上部部分堆擋物，通過對(duì)拆除堆擋物的部位觀察塌方段的灌漿效果，通過觀察灌漿效果好便開始對(duì)余下的堆擋物進(jìn)行開挖。

2.4塌方段的開挖與支護(hù)

在拆除堆積物后，在超前管棚的支護(hù)下開始對(duì)塌方體進(jìn)行開挖，超前小管棚打入松散體的長度接近4 m，在開挖中采取保守開挖每次開挖不大于1.0 m。開挖的同時(shí)及時(shí)架立鋼支撐，在第一次開挖后根據(jù)情況，把超前小管棚縮短為3.5 m，間距0.2 m，花管段1.0 m，采取每開挖進(jìn)尺1 m，打管棚一排并管棚注漿一次，漿液水灰比0.5∶1。在整個(gè)開挖支護(hù)過程中嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測量”的原則進(jìn)行，見圖3。

2.5洞軸線與帷幕軸線交叉部分的防滲檢查

因隧洞軸線位置位于大壩防滲設(shè)計(jì)帷幕范圍內(nèi)，在對(duì)該段進(jìn)行開挖臨時(shí)支護(hù)后，及時(shí)對(duì)該段進(jìn)行了混凝土襯砌澆筑，并在帷幕軸線上下20 m范圍內(nèi)的隧洞混凝土澆筑凝固時(shí)間達(dá)到28天后，方才對(duì)該部位的壩體及帷幕灌漿進(jìn)行施工。當(dāng)施工到塌方段時(shí)依舊對(duì)其注漿的9個(gè)鉆孔進(jìn)行掃空并按壩體灌漿的設(shè)計(jì)壓力及相應(yīng)帷幕灌漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了灌漿處理，在掃孔中嚴(yán)格控制鉆孔深度保證鉆孔對(duì)隧洞的混凝土襯砌不造成影響。在該段灌漿結(jié)束14天后再對(duì)布置原帷幕灌漿檢查孔的基礎(chǔ)上在隧洞左右兩側(cè)混凝土外0.5 m處增加布置了兩個(gè)檢查孔進(jìn)行檢查。檢查結(jié)果均滿足該水庫的防滲標(biāo)準(zhǔn)q＜10 Lu。同時(shí)，在隧洞的回填灌漿施工結(jié)束后，也對(duì)該段也有意識(shí)布置的相應(yīng)檢查孔，檢查結(jié)果均為合格。

圖3　超前小管棚示意圖

3　結(jié)語

在此次隧洞塌方處理當(dāng)中，涉及回填灌漿，帷幕灌漿，固結(jié)灌漿，管棚注漿，并有效地利用了這些注漿技術(shù)對(duì)塌方體進(jìn)行了加固，并用注漿技術(shù)對(duì)已加固的塌方體進(jìn)行了進(jìn)一步強(qiáng)有力的支護(hù)，為下步隧洞的順利施工奠定了基礎(chǔ)。由此可見注漿技術(shù)在改善不良地質(zhì)情況運(yùn)用得當(dāng)可以起很大的作用，在工程實(shí)踐中，需要通過不斷學(xué)習(xí)與總結(jié)，以保證工程正常推進(jìn)。

U455.4

A

1004-1168（2015）04-0073-03

2015-06-24

吳 劍（1980-），男，云南宣威人，工程師，主要從事水庫出險(xiǎn)加固工程研究工作。