王興旺

（山西省水利建筑工程有限公司 山西太原 030006）

1 工程概況

山西省小浪底引黃工程施工V標(biāo)2#隧洞總長13.84 km，設(shè)計流量16.25 m3/s。隧洞為新開挖隧洞，設(shè)計縱坡1/3 000，洞內(nèi)水深 2.97 m，樁號20+250～34+090；7#支洞與主洞交于樁號24+880處，夾角46.95°，支洞進口底高程612m，與主洞相交處洞底高程489m。變更后支洞平均坡度15.2%，長834.92 m。主洞開挖斷面為城門洞形，7#支洞控制主洞長3 565 m，其中上游 23+295～24+880，長 1 585 m；下游 24+880～26+860，長1 980 m。Ⅴ類圍巖洞段一次支護方式主要為I16（I20a）鋼拱架配合超前小導(dǎo)管（Φ42，5 m）、掛鋼筋網(wǎng)（150 mm×150 mm）、噴C20混凝土。

7#支洞控制主洞段穿越左家灣～砂金河中條山東側(cè)山前大斷裂帶（正斷層）朱家莊段，斷層影響帶寬度約1 200 m（樁號24+335.72～25+531，目前已揭露洞段，后續(xù)可能會延長。巖體受斷層影響和巖漿巖烘烤作用，節(jié)理裂隙（劈理）極發(fā)育，為松散碎裂結(jié)構(gòu)，呈碎石碎塊狀，含斷層泥、斷層角礫，主要為古風(fēng)化殼強風(fēng)化的殘留混合物，完整性和穩(wěn)定性極差，且地下水豐富，為含水層。

目前下游（掌子面樁號25+531）已穿越安山巖破碎帶，進入下盤劈理化破碎帶（斷層帶）下伏不整合面附近，整個洞室全部被斷層泥充填，圍巖完整性和洞室穩(wěn)定性極差，地下水豐富、頻繁發(fā)生突涌水。

2 樁號325+531塌方應(yīng)急處理情況

小浪底引黃工程施工Ⅴ標(biāo)從樁號25+523起，針對巖石呈碎石碎塊，含泥量大且地下水豐富等特點，采用上下導(dǎo)洞開挖，上導(dǎo)洞開挖3 m，I20鋼拱架支護，間距0.8 m，上導(dǎo)洞共安裝9榀鋼拱架。2016年12月21日當(dāng)掘進至掌子面（樁號25+531處），準備安裝頂拱鋼拱架時，掌子面發(fā)生坍塌，空腔體體積約7 m3（長3.5 m，寬4 m，高0.5 m），距右側(cè)起拱點1 m左右位置出現(xiàn)直徑約15 cm空洞，并有水和砂從空洞涌出，后方3榀鋼拱架頂拱（樁號25+529.7、25+528.9、25+528.1）右側(cè)變形嚴重，已侵占二襯位置約10 cm。施工中立即采取了水泥砂漿封堵塌方體、鋼拱架強支護、水泥-水玻璃雙液漿注漿、瑞諾加固材料化灌注漿，洞室基本穩(wěn)定。

洞室基本穩(wěn)定后，對穩(wěn)定的塌方體采取管棚施工，施工過程中，涌水量加大，灌漿效果不理想；在樁號25+526段采取了大管棚施工，隧洞左側(cè)大管棚12m能夠成孔并安裝管棚管，右側(cè)因巖體出水量、含泥量大，在鉆孔5～6 m時孔內(nèi)出現(xiàn)噴泥水，無法成孔，隨后塌方體向上游推移，最大沉降約1 m，最大收斂變形約70 cm，第9榀和第8榀鋼拱架間一次支護混凝土出現(xiàn)斷裂錯臺達20 cm，樁號25+523～25+531已開挖洞段洞室一次支護全部破壞，見圖1：一次支護破壞后示意圖。

圖1一次支護破壞后示意圖

3 樁號25+531塌方處理方案

施工中針對這種現(xiàn)象進行研究，制定施工方案和施工方法，決定采取于25+519.1～25+520.6段制作止?jié){墻后，再進行對塌方處理，見圖2：止?jié){墻示意圖。

圖2 止?jié){墻示意圖

止?jié){墻澆筑完成后分三段對圍巖及塌方體固結(jié)灌漿，灌漿材料采用水泥漿，灌漿壓力1.5～5 MPa，起灌水灰比 3∶1，分四個比級依次進行灌注，分別 3∶1、2:1、1∶1 及 0.5∶1，共灌入水泥 180.4 t。

掌子面止?jié){墻注漿加固后，決定采取大管棚、小導(dǎo)管超前支護、鋼拱架掛網(wǎng)噴錨、澆筑混凝土邊墻的聯(lián)合支護方式通過該洞段。施工程序：管棚安裝及注漿（12 m）→小導(dǎo)管安裝及注漿（3 m）→掌子面超前預(yù)注漿→上導(dǎo)洞開挖及拱架安裝（2 m）→上導(dǎo)洞掛網(wǎng)及噴錨→下部開挖及拱架安裝（2 m）→底拱安裝及混凝土澆筑→邊墻混凝土澆筑→邊墻徑向注漿→小導(dǎo)管安裝及注漿（3m）→開挖5個循環(huán)→大管棚下一循環(huán)。具體如下：

1）大管棚。止?jié){墻起拱段搭設(shè)管棚采用Φ89無縫鋼管，鋼管壁厚3 mm，長度12 m，在樁號25+519.1～25+520.6位置（止?jié){墻處）布設(shè)16個管棚孔，間距500 mm，延軸線外傾角 10°～15°鉆孔，采用 150型地質(zhì)鉆機或志高420A鉆機鉆孔，管棚管在鉆孔過程中跟進，外露50 cm。管棚施工由頂部向兩側(cè)，鉆孔完成后，將鉆桿與鉆頭等退出。如遇如突水、突泥，停止鉆孔，立即進行灌漿，灌漿完成后在側(cè)面重新鉆孔，完成一根管棚安裝后進行灌漿，再進行下一根施工。采用水灰比0.5∶1，注漿壓力3～5 MPa水泥漿注漿，管棚孔位示意見圖3。

2）小導(dǎo)管。小導(dǎo)管與大管棚交錯布置，采用手風(fēng)鉆，鉆孔直徑為Φ42，間距300mm，長3m，外露20cm，以外插角與軸線夾角8.53°打入拱部圍巖，間排距1 600 mm，水平搭接長度約1.17 m（根據(jù)圍巖實際情況調(diào)整間距、排距）。超前小導(dǎo)管注漿采用液壓雙液注漿泵（GZJB），注漿水泥/水玻璃體積比（1∶0.3～1），注漿終壓為2 MPa，注漿結(jié)束后，將管口封堵，以防漿液倒流管外，小導(dǎo)管示意見圖4。

3）掌子面超前預(yù)注漿。根據(jù)巖面實際情況采用420A鉆機鉆孔，一次鉆孔6 m，外露50 cm，2～6 m鉆孔直徑Φ73，鉆孔排間距1 m。由上至下分兩序鉆孔、灌漿，灌漿壓力5～10 MPa，注漿材料為水泥/水玻璃漿液，體積比 1∶0.5～1。

圖3 大管棚孔位示意圖

圖4 小導(dǎo)管孔位示意圖

4）上導(dǎo)洞開挖。根據(jù)實際情況機械開挖或小藥量爆破開挖，一次開挖進尺0.5～0.6 m，開挖完成立即進行I20鋼拱架支護，掛Φ12鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片間距15cm×15 cm，噴護厚度20 cm。

5）下部開挖。上導(dǎo)洞每開挖完成2 m后，對原有已變形鋼拱架進行更換，鋼拱架全部采用雙層I20鋼拱架，采用雙面段焊連接，焊縫長度不小于15 cm，焊縫間距20 cm，支護完成圍巖穩(wěn)定后，進行下部開挖，開挖一側(cè)即進行下部鋼拱架支護，再進行另一側(cè)開挖、鋼拱架支護。

6）底拱安裝及邊墻混凝土澆筑。每完成2 m上導(dǎo)洞及下部開挖支護，安裝鋼拱架底梁，布設(shè)底板及側(cè)墻鋼筋，鋼筋采用Φ20螺紋鋼筋，鋼筋加工成L型3 m×2 m，間距40 cm，單層外側(cè)布置，保護層2 cm，再進行底板及側(cè)墻混凝土澆筑。

7）邊墻徑向注漿。每完成2 m全斷面開挖支護及邊墻混凝土澆筑，進行側(cè)墻水泥漿固結(jié)灌漿，間排距1 m×1 m，孔深 4 m，孔徑 42 mm,采用梅花型布置，水泥漿水灰比（3～0.5∶1）注漿，注漿壓力約 1.5～2 MPa。

8）隨后進行小導(dǎo)管安裝及注漿，進行開挖5個循環(huán)，待該段大管棚施工完成后，在進行下一個大管棚循環(huán)，直至通過該段后再采用原有的施工方法施工。

在施工過程中，配置鉆孔班3人、管棚班5人、注漿班7人、開挖班5人循環(huán)作業(yè)，專職安全員一名，配置150型地質(zhì)鉆機1臺、志高420A鉆機鉆孔1臺、手風(fēng)鉆5臺，BW250灌漿泵2臺，WQ8-65-4潛水1臺，200L攪拌機1臺。實施每12 m為一循環(huán)作業(yè)，按照施工程序有序推進。

4 安全措施

1）現(xiàn)場專人負責(zé)，現(xiàn)場跟班，發(fā)現(xiàn)異常立即采取應(yīng)急措施，確保人員安全。

2）對所有作業(yè)人員進行全面技術(shù)、安全交底，使所有作業(yè)人員清楚危險源，熟悉應(yīng)對措施。

3）鉆孔時孔口設(shè)防護板，有一定的強度，固定牢固，防止鉆孔過程孔口噴泥、噴水傷人。

4）注漿時要注意觀察已支擴洞段變化，圍巖動態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況，立即停止注漿或調(diào)整注漿壓力。

5）每開挖、支護完成0.4～0.5 m，進行檢查，滿足要求再向前開挖。

6）超前預(yù)注漿完成后，必須打5 m深檢查孔，檢查孔沿周邊2 m布置一個，中間視情況隨機布置。檢查孔內(nèi)無噴水、噴泥，方可開挖。

5 結(jié)語

施工項目部采取了擬定的塌方搶險和處理施工方法和施工過程，制定主要施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)特殊問題采取的措施，確定施工程序，主要人員、設(shè)備的投入及質(zhì)量安全保證措施。在上級的關(guān)懷和大力支持下，依靠項目部的自身努力，克服各種困難，在確保安全的前提下，按照上述的施工方法和施工程序有序推進，目前已成功通過該斷層塌方段。故目前對于采取人工鉆爆法掘進的施工隧洞，當(dāng)遇到巖石呈碎石碎塊，含泥量大且地下水豐富的塌方處理時，這種施工方法適宜推廣。