兩河口水電站對外交通專用公路Ⅰ標大梁子隧道塌方處理

成義娟, 李浩浩

(中國人民武裝警察部隊水電第十一支隊,四川成都 610036)

1 工程概況

大梁子隧道為兩河口水電站對外交通專用公路全長 5329m的特長隧道,位于四川省甘孜州雅江縣境內,屬于青藏高原的東部邊緣,海拔2641～2650m。隧道起點(K0+129)位于 G318線 K2961+110雅江加油站對面的小河溝右岸,穿越公之噸母山和基俄山,在基俄吊橋下游約500m處的雅礱江左岸岸坡上出隧道。根據區域地質資料和現場調查測繪結果分析,大梁子隧道沿線巖層為三疊系兩河口組第三段絹云板巖夾薄-中厚層石英粉砂巖,巖層走向與隧道軸向的夾角為 45°～50°,隧道洞身圍巖主要為Ⅱ ～Ⅲ級,個別受節理切割或構造擠壓揉皺強烈段圍巖為Ⅳ、V級;進口和出口段為卸荷松動板巖和崩坡積松散堆積物,Ⅳ ～Ⅴ級。

在施工過程中,由于地質原因,隧道局部存在擠壓破碎帶及大的地下水,產生了一些小規模的塌方,其中 K0+350～K0+450、K0+975～K0+977.8為兩處較大規模的塌方,筆者對這兩處塌方的情況與處理方案做一介紹。

2 K0+350 ～ K0+450段(圖 1、2)

2.1 地質條件

隧道開挖至 K0+350時,邊頂拱出現線狀水及涌水。開挖成形后,在地下水的作用下,圍巖裂解加速,節理裂隙發育,三組構造裂隙、開挖面與原生結構面組合形成失穩塊體,導致巖體自然垮塌,加之排危,有水洞段斷面普遍存在地質原因的超挖。當隧道繼續開挖至 K0+392時,由于頂拱存在擠壓破碎帶,在地下水的作用下,開挖 2h后圍巖失穩,邊頂拱出現塌方,塌方范圍為 K0+386～K0+392,塌腔高 3m,塌方量達 210余 m3。鑒于該洞段不良地質條件現狀并經預測,K0+392～K0+450段圍巖屬于 V類,與原設計Ⅲ類圍巖不符,發生大塌方的可能性較大。

圖1 K0+350～K0+450塌方段

2.2 處理方案

2.2.1 處理原則

(1)對已開挖成形的 K0+350～K0+386洞段不進行二次開挖擾動。

(2)K0+350～K0+386洞段由于開挖時按設計的Ⅲ類圍巖斷面開挖,如施作鋼支撐會侵占二襯斷面,故采用 φ22壓網鋼筋、加密錨桿、增補自進式錨桿、噴混凝土等措施進行處理。

(3)對于發生較大塌方的 K0+386～K0+392洞段,采用型鋼拱架、錨桿、自進式錨桿加密、噴混凝土回填塌腔等措施進行處理。

圖2 塌方斷面圖

(4)對 K0+392以后洞段,在開挖時按Ⅴ類圍巖斷面開挖,開挖前采用超前預支護,開挖時遵循“短進尺、弱爆破、強支護”的原則進行。

(5)在開挖前或支護前采用排水孔集中泄水的方式,以減小地下水壓力對圍巖的破壞作用。

(6)初期支護后的斷面平順原則:對發生掉塊或塌方的部位,噴混凝土時要將超挖部分填平同設計初期支護斷面,以保證斷面平順。

2.2.2 處理順序及參數

(1)按設計要求掛 φ6.5@0.2m×0.2m網片。

(2)在以上網片的基礎上采用φ22@0.2m×0.2m鋼筋網進行加強,系統錨桿與 φ22鋼筋網焊牢。

(3)增補泄水孔深 4.5m,在孔內插膠皮管引排長 3m,在出水點位置布孔,數量視出水情況增減。

(4)先噴混凝土將塌腔找平,再復噴至設計厚度。

2.2.3 K0+386～K0+392洞段塌方的處理

(1)進行系統錨桿、鎖腳錨桿施工,視圍巖破碎情況進行加密。錨桿參數 L=4.5m@0.8m×0.8m;由于地下水影響,為及時形成支護能力,將砂漿錨桿改為藥卷錨桿。

(2)按Ⅴ類圍巖要求支立型鋼拱架,間距 0.6～0.8m,視圍巖情況調整。

(3)掛 φ6.5@0.2m×0.2m網片。

(4)增補泄水孔深 4.5m,在孔內插膠皮管引排長 3m,在出水點位置布孔,數量視出水情況增減。

(5)噴混凝土,先噴拱腳,再噴拱部;將塌腔噴平后再復噴至設計厚度。

2.2.4 K0+392～K0+450Ⅴ類圍巖洞段的開挖

(1)按Ⅴ類圍巖開挖斷面。

(2)開挖前采用超前支護;堅持開挖——循環支護——開挖循環的原則。

(3)開挖前視情況采用超前錨桿、自進式注漿錨桿、超前小導管一種或同時三種進行超前支護。超前錨桿長 4.5m,間距 0.3m,布于拱部180°范圍;自進式注漿錨桿長 4.5m,間距 0.3m,布于拱部 180°范圍;超前小導管長 6m,間距 0.3m。根據實際情況局部加密。

(5)鉆孔開挖,進尺 1～2m。

(6)開挖后初噴混凝土。

(7)進行系統錨桿支護:L=4.5m@0.8m×0.8m,局部可增補加密。為迅速形成支護能力,采用快凝性藥卷錨桿。

(8)按Ⅴ類圍巖要求支立型鋼拱架,間距 0.6～0.8m,視圍巖情況調整。

(9)掛 φ6.5@0.2m×0.2m網片。

(10)增補泄水孔深 4.5m,在孔內插長 3m的膠皮管引排,在出水點位置布孔,數量視出水情況增減。

(11)噴混凝土,先噴拱腳,再噴拱部;將掉塊形成的超挖噴平后復噴至設計厚度。

2.3 處理效果

我部嚴格按照上述處理方案對 K0+350～K0+392段進行了塌方處理和加強支護,在后續段K0+392～K0+450施工中嚴格按照Ⅴ類圍巖要求施工,做好超前支護和加強支護措施,及時調整爆破參數。根據對該塌方段三個月的沉降變形觀測,該處沉降變形數值符合設計規范要求。在對該塌方段的處理過程中,本著安全第一的原則,最大程度地做到了在經濟合理的基礎上施工質量優良,通過查看該段質檢驗收資料,各工序檢驗合格,工期影響達到最小化。

3 K0+975-K0+977.8段(圖 3)

圖3 K0+975-K0+977.8塌方段

3.1 地質條件

當開挖至 K0+977.8樁號時,突然出現一擠壓破碎帶,擠壓破碎帶從 K0+975樁號右邊墻向左發育,與洞軸線夾角呈 40°～45°,同時地下水集中出現,流量達 50m3/h,出渣完成后,出現了大面積塌方,塌方物為地下水挾裹著碎巖塊,平均3～4min掉一次,且持續 4d一直沒有停止掉塊,塌方量約 275m3。

3.2 處理方案

(1)回填掌子面,用編織袋封堵塌腔口。

(2)在用編織袋封口前,預埋 2根混凝土泵輸送管,分別布置在左右兩邊,管口超出渣堆 5 m,以保證澆筑后有效厚度為 3m;預埋一根混凝土泵輸送管,布置在空腔中央,用作再回填水泥砂漿,管口超出混凝土澆筑面 3m,預埋 3根 φ100鋼花管作為引排地下水的通道,管口最終高度應高出兩次回填面 1m,以保證地下水永久排出。

(3)采用 C20泵送混凝土向塌腔內進行回填處理,確保混凝土塞的厚度達到要求。

(4)混凝土達到 3d強度后,對堆渣進行清除,對侵入開挖邊線內的混凝土進行爆破清除,并打 φ22,L=6.0m的隨機錨桿將混凝土及巖體連成一體,適當設置 φ42,L=6.0m的注漿小導管,間距 0.3m。以 1m進尺為一個循環,每個循環采用型鋼拱架、錨桿、噴混凝土及時進行支護,推進至掌子面 K0+977.8樁號處。

(5)支護參數:型鋼拱架間距 0.60m,鎖腳錨桿及榀間聯系同Ⅴ類圍巖。

(6)K0+977.8～K0+990段受擠壓破碎帶的影響巖體仍較破碎。為確保施工安全,采用“短進尺、弱爆破、強支護”的方式開挖,開挖斷面同Ⅳ類圍巖,錨桿參數同Ⅴ類圍巖,噴混凝土厚度為 25cm,將鋼拱架內側噴平。

(7)待該塌方段處理完畢再進行開挖時,根據破碎帶位置設超前注漿小導管與超前錨桿φ25,L=4.5m間隔使用,超前注漿小導管與超前錨桿間距 0.3m。

(8)開挖后及時架立格柵拱架、掛網、噴混凝土支護,支護完畢進行下一循環。

3.3 處理效果

針對該處塌方事件,項目部及時組織施工資源進行塌方治理工作,經過 15晝夜奮戰,順利通過了此不良地質段,恢復了正常施工。該段由于支護及時有效,形成了一個相對穩定的支護體系,變形觀測值均在設計規范之內,洞內結構穩定、堅固,沒有異常變化,從而保證了工程質量、安全,最大程度的降低了該段后期混凝土的澆筑難度。此處塌方段處理方案經濟合理,得到監理、業主的一致認可。

4 結 語

大梁子隧道屬于高原特長隧道,兩處較大塌方段由于處理得當,沒有造成安全事故和留下安全隱患,給以后類似工程的塌方處理積累了一定經驗。處理過程中,充分考慮了人力、物力及財力,合理利用了時間、空間,使塌方段的處理在保證質量和安全的基礎上,節省了時間,為保證工期奠定了基礎。