某排水洞进口塌方段的成功处理

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　　摘  要：在洞室施工过程中，往往会因为地质情况不良而产生程度不同的塌方，我们一方面要加强塌方前的测量和预报工作，避免发生塌方事故。但在塌方不可避免地发生后，如何处理塌方，如何恢复洞室正常施工，是洞室施工工程技术人员的难点和重点。因各个工程项目特殊性以及不同地质情况，如何正确处理塌方必须不同情况不同对待，总的原则是选择安全、方便、快捷、节省，保证人员和结构安全，保证施工方便，保证工期，保证费用最省的方案。本文根某排水洞发生的塌方处理过程，介绍一种比较简单、安全、适应的方案，以供大家参考、借鉴。主题词：洞室施工；洞室塌方；安全；快捷处理
　　
　　前言
　　 某排水洞位于矮子沟大转弯沟道左岸，全长933.42m，全洞设计采用厚0.4～0.5m钢筋混凝土衬砌，衬砌后净断面为6.0m×5.0m城门洞型，主要承担矮子沟渣场前期沟水排泄功能，兼具防洪防汛功能，是白鹤滩水电站前期规划的重要工程之一。
　　 矮子沟排水洞沿线分布有三叠系下统飞仙关组（T1f）第二段~第四段（T1f2~T1f4）、三叠系上统须家河组（T3x）第一段（T3x1）地层，岩性以紫红、灰绿色砂岩、粉砂岩、泥灰岩为主夹少量薄层泥岩，岩性为厚层状砂岩、泥质粉砂岩夹中薄层粉砂质泥岩，岩体以Ⅳ围岩类为主，部分围岩为Ⅲ类。
　　 塌方洞段（K0+215）垂直埋深在150余米，地表为缓坡，没有流水冲沟，洞段上部地层分为两层，上层为冰水堆积物组成，厚度约70余米，成份以玄武角砾和岩碎块为主，呈密实-半胶结状态；下层为滑坡堆积体，成分为混合土夹砂岩或粉砂砾石块等，其结构均为粗粒或巨粒的骨架，细粒土填充之间，总体呈密实状结构，围岩类别属“V”类。
　　一排水洞塌方情况
　　 由于塌方洞段（K0+215）上覆150m崩坡积含细粒土砾，渗透性强，位于地下水位以下，洞段下伏为碎石混合土，为相对隔水层，地下水较丰富，稳定条件差。12月14日20：30左右，矮子沟排水洞桩号K0+215掌子面支护施工过程中，左侧拱顶出现小面积渗水，随后发生坍塌，坍塌规模为：沿洞轴5.0m 深11～12m、宽6～8m 左右，呈锥形。渗水量约为6～8m3/h。
　　 塌方事故发生后，业主、设计、地质、监理、总承包及施工方人员立即到现场勘察了塌方情况。由于现场持续听到渗水及掉块声，判定塌方体尚未全部稳定，现场决定待塌方稳定后进行处理，并提出了处理的指导意见。
　　 根据地质进一步补充完善勘测资料揭示，排水洞沿线堆积巨厚的崩坡积砾石土、混合碎石土，工程地质条件差，且延伸将近500m，结合矮子沟平面展布形态，矮子沟左岸曾经是古河床，排水洞无法避开深厚覆盖层。
　　二 排水洞塌方处理方法
　　 1、封堵反滤
　　 由于塌方体持续扩大，首先从洞外运输石渣对掌子面实施封堵，封堵桩号为：K0+200～K0+212段。封堵过程中埋设排水管和顶拱灌浆管。排水管采用Φ150钢管分布于两侧，每侧各两根共24m长；注浆管采用Φ50钢管分布于顶拱120°范围，间距1m，共10根。并于K0+200桩号附近开挖一集水井（尺寸为5m×1.5m×0.5m），以便将渗水集中并及时排除洞外。
　　 2、固结灌浆
　　 封堵反滤完成后，待塌方相对稳定时，先通过预留的顶拱灌浆管向塌方体灌注浆浓度为1:1～1:2纯水泥浆（固结灌浆）。灌浆压力采用0.2～0.5MPa。
　　 3、管棚超前支护
　　 固结完成后，采取管棚进行超前支护。单循环设计35根，环向间距40cm，自底板向上2.5m布置。管棚支护开始桩号自K0+208段，穿过塌方段，深入后续未开挖岩层3～4m，即端头桩号预计为：K0+219.58m，则单循环管棚长按13.5m计，外倾角10°。
　　 4、拱架加固支护
　　 管棚支护完成后，采用I16钢拱架对管棚施工前端（即K0+209.6～K0+212段）进行加固，即在原每两榀拱架之间增1榀拱架，底部采用I16工字钢连接以防止变形下沉。
　　 5、塌方段开挖、支护
　　 1）在管棚支护的基础上增加超前锚杆（即在2管棚之间增加超前锚杆）。超前锚杆施工起始桩号为K0+211.6，超前锚杆为Φ32的自进式锚杆，L=4.5m，环向间距40cm。
　　 2）管棚注浆和超前自进式锚杆施工完成后待强3天后，对塌方段进行开挖，拟采用I20工字钢支护，故开挖段断面按比原设计断面略大5cm进行开挖（即7.4m×6.2m），开挖严格按照60～80cm进尺，小药量松动爆破进行开挖。
　　 3）每开挖完成一循环后及时进行支护，支护参数如下：采用钢拱架（Ⅰ20工字钢）进行支护，间距为50cm，纵向采取Ⅰ16型钢联接（后部），底部采用［20槽钢垫底并埋入开挖断面以下。为增加拱架刚度，边墙底部采用C25砼浇筑将拱脚浇筑。该部位系统锚杆取消，钢拱架锁腰、锁脚锚杆加密并采用自进式锚杆Φ32型间距1.25m（L=4.5m）布置在拱架两侧，其余以挂钢筋网（Φ6.5@15cm×15cm）、喷C25砼20cm，然后进行下一开挖循环。
　　 6、管棚开挖支护
　　 1）开挖断面按原设计断面进行开挖（即7.2m×6.0m）。
　　 2）开挖严格按照60～80cm进尺，小药量爆破进行开挖。
　　 3）每开挖完成一循环后及时进行支护，支护参数如下：采用钢拱架（Ⅰ16工字钢）进行支护，间距为60cm，纵向采取型钢（Ⅰ16）联接，底部采用［20槽钢垫底。该部位系统锚杆取消，钢拱架锁腰、锁脚锚杆加密并采用自进式锚杆Φ32型,@1.25m×1.25m,L=4.5m，其余以挂钢筋网（Φ6.5@15cm×15cm）、喷C25砼20cm；然后进行下一开挖循环。
　　 7、安全监测及安全警戒
　　 在塌方区附近范围（K0+208桩号处）布置一组围岩收敛变形观测装置，采用全站仪对围岩变形进行观测并对监测数据及时收集、整理、分析反馈，一旦发现围岩发现异常，立即将所有人员撤离到安全区域。
　　 施工过程中，派专人进行安全警戒，一旦有异常声响或者加剧坍塌的危险，发出警告，保证人员安全。在塌方处理时，不可预见性及危险性的因素较多，施工安全要得到高度地重视，加强施工量测及现场情况变化的观察，提高预警能力，确保施工人员的人身安全。
　　三施工效果评析
　　 确定施工方案恢复施工后，在经过两个月的实践，塌方段（K0+215～K0+237段）安全顺利通过，进入崩坡堆积体的开挖掘进施工。施工中管棚起到了预期的支撑效果，开挖过程虽有小的掉块和落渣，但很安全，穿过塌方段后，初支很稳定，没有出现异常裂纹和沉降偏大的现象，从收敛观察结果来看，效果非常好！塌方段及时进行型钢拱架支护更加稳定了该位置的特殊围岩，对后期施工无任何不良影响。
　　

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