【摘要】通風(fēng)兼出線洞進(jìn)口段圍巖破碎、無自穩(wěn)性，在施工過程中采用大管棚支護(hù)等支護(hù)措施，開挖采用預(yù)留核心土法及三步臺(tái)階法和兩步臺(tái)階法相結(jié)合的施工工藝和技術(shù)，確保了土洞段順利開挖貫通。

【關(guān)鍵詞】土層進(jìn)洞；分層開挖；綜合支護(hù)；施工工藝

1、概述

吉林敦化抽水蓄能電站通風(fēng)兼出線洞是地下洞室群的進(jìn)風(fēng)通道和出線通道，隧洞開挖斷面為城門洞型，進(jìn)口段開挖斷面凈尺寸為10.7×9.56m（寬×高），平均縱坡6.4%，位于廠房右端。隧洞整體埋深較淺，開挖巖體為全風(fēng)化帶巖體，巖體破碎極度松散、破碎，地下水發(fā)育，圍巖無自穩(wěn)性，成洞施工條件復(fù)雜，同時(shí)施工過程中可能出現(xiàn)滲水、涌水、掉塊、氡氣放射性危害，施工難度相當(dāng)大。

2、通風(fēng)兼出線洞土洞段施工方法

2.1大管棚支護(hù)施工

在這種破碎巖體的特殊地段，管棚法是這次進(jìn)洞及洞身支護(hù)方案中采用的重要措施。開挖之前在洞頂和邊墻做管棚施工，進(jìn)行超前加固，管棚段施工為進(jìn)洞段樁號(hào)K0+007.2m～K0+022.2m，共15m。進(jìn)口洞段K0+007.2～K0+020.00洞身段埋深較淺，進(jìn)口洞段在工字鋼支立、錨噴支護(hù)與大鋼管聯(lián)合形成管棚受力體。明洞段開挖時(shí)預(yù)留土臺(tái)，做為管棚工作平臺(tái)。

施工順序：施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位布孔→施做鋼拱架及導(dǎo)向管制安→掌子面噴混凝土封閉→鉆機(jī)就位→鉆孔→清孔→插管→管棚安裝及檢測(cè)→封閉管尾→注漿、回填砂漿→檢查效果。

管棚定位：管棚定位采用導(dǎo)向鋼支撐，導(dǎo)向鋼支撐按洞口頂拱設(shè)計(jì)斷面制作，斷面內(nèi)側(cè)面與設(shè)計(jì)圖紙開挖斷面一致。導(dǎo)向鋼支撐縱向?qū)挾葹?m，采用4榀I20b鋼拱架，鋼拱架按設(shè)計(jì)間距安裝控制鉆孔方向的φ140mm導(dǎo)向鋼管，鋼管長(zhǎng)度3m，導(dǎo)向管與鋼拱架焊成一體，保證導(dǎo)向管穩(wěn)定可靠，為準(zhǔn)確控制鋼管仰角，4榀拱架的安裝角度按照設(shè)計(jì)仰角不大于2°推測(cè)。為保證鋼拱架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，拱架基礎(chǔ)進(jìn)行拋石混凝土置換，鋼拱架底腳沿洞軸線方向安裝地腳加固鋼，拱架之間采用φ25榀間聯(lián)系鋼筋焊接，拱架上焊接4mm鋼板，掛雙層鋼筋網(wǎng)，噴20cm混凝土。

管棚布置：管棚沿洞口起拱線及兩側(cè)邊墻布置，管棚間距40cm，單根管棚鋼管設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為15m，管徑Ф108mm，管棚平行于通風(fēng)兼出線洞洞線布置，不得內(nèi)傾，誤差外傾角不大于2°，呈放射狀布置。

管棚施工：棚管鋼管單根長(zhǎng)度18m、直徑為Ф108mm、壁厚8mm的熱軋無縫鋼管，接頭錯(cuò)開布置（相鄰管棚鋼管接頭錯(cuò)開1m），每根鋼管前端13.3m范圍按15cm間距鉆設(shè)一對(duì)φ14mm出漿孔（掌子面附近1.7m的鋼管不鉆設(shè)出漿孔）。鋼管鏈接接頭采用φ89mm壁厚8mm的鋼管套在108mm管內(nèi)銜接對(duì)焊（銜接鋼管長(zhǎng)400mm）管口打450坡口焊接。鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊接Ф16加勁箍。

鉆孔選用315型管棚鉆機(jī)（S850鉆機(jī)配套設(shè)備），利用預(yù)留核心土作為鉆孔操作平臺(tái)，將鉆機(jī)調(diào)整到設(shè)計(jì)位置后按照布好的孔位、鉆孔的方向、傾斜度鉆孔，一次性鉆孔15m，每鉆進(jìn)一根鉆桿后，利用鉆機(jī)來回帶動(dòng)鉆桿，分析是否在鉆進(jìn)時(shí)孔內(nèi)發(fā)生塌孔、卡鉆現(xiàn)象。當(dāng)鉆至砂層易塌孔，不能成孔時(shí)，可采用注漿預(yù)固結(jié)后，繼續(xù)鉆孔，直至成孔。根據(jù)孔口管的傾角和方向，利用鉆桿的延伸與吊錘準(zhǔn)確確定鉆孔的方向，固定鉆機(jī)。管棚施工完成后，成傘形輻射狀。

鉆孔完成后及時(shí)安裝管棚鋼管，防止時(shí)間過長(zhǎng)造成塌孔而影響頂管，利用鉆機(jī)的沖擊力和推力低速頂進(jìn)鋼管，將鋼管送至孔底。

防偏措施：鉆機(jī)擺放時(shí)要保證底面平整，鉆機(jī)固定牢靠、穩(wěn)定；鉆機(jī)軸向與已埋設(shè)好的孔口管方向平行，鉆孔前精確核定鉆機(jī)位置；鉆機(jī)開孔時(shí)，采用低轉(zhuǎn)速，根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速；鉆進(jìn)過程中確保動(dòng)力器，扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進(jìn)。

糾偏措施：鉆孔測(cè)斜用經(jīng)緯儀直接看插入鉆孔內(nèi)專門制作的光源。如果發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜立即在偏斜處進(jìn)行糾斜。

① 鉆孔向下偏斜：一般因地層軟弱，鉆具太重等原因?qū)е?。傾斜時(shí)，首先要減輕鉆具重量，加長(zhǎng)導(dǎo)向，同時(shí)要輕壓、慢轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)。根據(jù)鉆進(jìn)進(jìn)尺及鉆機(jī)負(fù)荷等情況來判斷鉆孔是否已經(jīng)糾正，若鉆具進(jìn)尺均勻，鉆機(jī)稍有負(fù)荷，一般表明已糾正。

② 鉆孔向上偏斜：一般是因地層較密實(shí)或較硬、排渣不暢產(chǎn)生墊底抬高鉆具等原因造成。糾斜時(shí)，要增加鉆具重量，加長(zhǎng)導(dǎo)向，同時(shí)要輕壓、慢轉(zhuǎn)，泵量可適當(dāng)加大，進(jìn)行鉆進(jìn)。判斷方法同上中所述。

管棚注漿：采用水泥漿，水灰比為0.5～1，注漿初壓力為0.2～0.3MPa，終孔壓力為0.3MPa。漿液使用制漿機(jī)制作，采用液壓雙液注漿機(jī)注漿，注漿采用分段注漿方式。管棚注漿采用奇、偶數(shù)間隔注漿；先頂拱后邊墻分區(qū)灌注。注漿結(jié)束后，先對(duì)鋼管進(jìn)行清孔，清孔完畢后立即用M30砂漿進(jìn)行充填，增加鋼管強(qiáng)度。

2.2進(jìn)口段開挖施工

通風(fēng)兼出線洞進(jìn)口段開挖采用預(yù)留核心土法開挖，根據(jù)洞口段開挖揭露的地質(zhì)情況，擬定采用三步臺(tái)階法或兩步臺(tái)階法相結(jié)合進(jìn)行施工。上層開挖采用反鏟開挖，人工輔助反鏟沿隧洞頂拱開挖線在開挖斷面上開挖一個(gè)深約1.0m的溝槽（根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)加大），并及時(shí)進(jìn)行工字鋼支立和錨噴支護(hù)，中間預(yù)留核心土，以利用自身土體保持掌子面的穩(wěn)定。

三步臺(tái)階法開挖：開挖分為上、中、下三層進(jìn)行，上層開挖斷面為拱腳線以上3m的頂拱范圍內(nèi)，中、下層臺(tái)階開挖高度控制在3米左右，中、下層開挖以洞中軸線為分界線分兩次將中、下層斷面挖除，并且每開挖一側(cè)，工字鋼馬上進(jìn)行接長(zhǎng)并噴砼到設(shè)計(jì)厚度。中、下層開挖采用反鏟配合風(fēng)鎬（根據(jù)圍巖情況配置液壓錘）進(jìn)行施工。

兩步臺(tái)階法開挖：開挖分為上、下兩層進(jìn)行，上層開挖斷面為拱腳線以上3m的頂拱范圍內(nèi)，下層臺(tái)階開挖高度控制在5.4米左右，開挖至洞底混凝土頂面高程，剩余開挖待底板混凝土澆筑時(shí)開挖。下層開挖以洞中軸線為分界線分兩次將中、下層斷面挖除，并且每開一側(cè)，馬上進(jìn)行噴混凝土封閉，然后安裝工字鋼并繼續(xù)噴混凝土到設(shè)計(jì)厚度。下層開挖采用反鏟配合風(fēng)鎬（根據(jù)圍巖情況配置液壓錘）進(jìn)行施工。

3、監(jiān)控測(cè)量

為保證施工安全進(jìn)行，檢測(cè)開挖施工時(shí)對(duì)周圍土體的影響及施工過程中圍巖變化，設(shè)觀測(cè)點(diǎn)在施工期間進(jìn)行定時(shí)和不定時(shí)的監(jiān)測(cè)。

監(jiān)控量測(cè)設(shè)置：洞頂▽723m馬道高程設(shè)置兩處洞外觀察測(cè)斷面，在洞內(nèi)設(shè)K0+010、K0+020觀測(cè)斷面，每斷面設(shè)3個(gè)觀測(cè)樁，用以沉降觀測(cè)和收斂。

4、結(jié)束語(yǔ)

吉林敦化抽水蓄能電站通風(fēng)兼出線洞洞口段在開挖巖體為全風(fēng)化帶巖體，巖體破碎極度松散、破碎，地下水發(fā)育，圍巖無自穩(wěn)性，成洞施工條件復(fù)雜的情況下，施工中采用了大管棚等超前預(yù)支護(hù)和開挖措施，是通風(fēng)兼出線洞進(jìn)口段能成功順利貫通的重要保障，也為今后類似施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。