廈門市汀溪水庫除險加固二期工程

摘要：隨著社會的不斷發展，工程建設中的施工與管理安全越來越引起社會公眾的關注，本文就作者在此次施工過程中所遇到的隱患 及事后所采取的措施，處理方案做了詳細的介紹。

關鍵詞：建設內容;施工方法;處理方案

1" 工程主要建設內容：

1）、進口箱涵：水平距離52.213M，主要建設內容有土石方開挖，進水段箱涵噴射混凝土，鋼筋制作，控制閘啟閉房、控制閘門、砌筑等其他附屬工程。

2）、尾水隧洞：水平距離1212.664M，內容包括：洞身開挖、隧洞襯砌混凝土、初期支護噴射混凝土，隧洞鋼筋等。

3）、出口箱涵：水平距離108.611M，內容包括：土石方開挖，出口段箱涵噴射混凝土，鋼筋制作、砌筑等其他附屬工程。

4）、水保和環境保護：尾水系統進口施工區、尾水系統出口施工區、棄渣場區、施工道路區及臨時堆表土場區。

尾水隧洞總長1212.664m，截止目前隧洞進口方向已開挖872m，出口方向已開挖82.864m，隧洞還剩余257.8m未開挖。當施工單位由出口方向開挖至樁號1+129.8處（82.864m處）時，出現突發性涌水及涌砂的坍塌現象，由于該部位地質具有遇水軟化的特性，在承壓水作用下，坡積土層呈液態涌出，涌砂量達到120立方米。由于坍塌的突發性及地質的不可預見性，各參建單位以及主管部門一致認為此處坍塌處理、變更是非常有必要的。為保證能安全順利通過該段地下水豐富不良地質地段，施工單位編制了該處理實施方案，該處理實施方案主要包括對隧洞上方坍塌土體固結灌漿處理和洞內1+135～1+100段超前支護處理兩大方面內容。

2 坍塌后采取的措施

（1）、施工人員及相關機械全部撤離洞內。

（2）、洞內流砂坍塌事故發生后，施工項目部立即啟動“預防坍塌事故應急預案”，成立了以項目經理為組長的應急小組。并安排人員24小時值班，隨時觀察現場情況。

（3）、對隧洞出口進行了封閉，未經允許任何人不得進入隧洞。

1. 、準確定位洞內坍塌處在山體的位置，方圓20m范圍內已拉起警戒線，禁止任何人入內。

（5）、利用洞渣進行設置兩道土石圍堰，以保持掌子面處的壓力平衡穩定，防止流砂進一步擴展、發生較大的涌砂破壞。

（6）、設計及地勘單位相關人員到達現場，對洞內的巖性、洞外的地形地貌進行了查看，并對洞內泥砂進行取樣。

3" 坍塌處理方案

隧洞坍塌處理的主要步驟：

坍塌周圍管井降水→隧洞內封堵→塌坑回填處理→坍塌處土體固結補強灌漿→隧洞開挖超前支護。

3.1坍塌周圍管井降水

根據廈門地質工程勘察院出具的“廈門市汀溪水庫除險加固二期工程A標段坍塌點工程物探勘查報告”及“設計尾水洞工程地質圖紙”，坍塌處周圍地下水豐富，施工前須先對坍塌周圍富水區域進行降水后，才能進行對土體固結補強灌漿。根據坍塌處周邊環境情況、工程地質條件、水文地質條件等，結合地區降水經驗，采取管井降水較為經濟合理，便于施工和質量控制。

3.1.1降水方案設計

（1）、基坑總涌水量（Q）

Q=1.366K（2H-S）S÷lg（1+R0/r0）=461.33m3/d

H-含水層厚度，取值為9.0m。S-水位降深，取值為7.0m。

R0――假想半徑，R0=R+r0=93.91+7.83=101.74m

影響半徑R""nbsp;"""""" R=2S√KH=93.91m

等效影響半徑r0""""" r0=0.29（a+b）=7.83m

K----" 滲透系數5

a----場地（灌漿范圍）長，取值為15m

b----場地寬（灌漿范圍），取值為12m

1. 、單井涌水量（q）q=120πdL√K=168.50

式中：L--有效過濾器長度，取值為2.0m。

d---濾水井管半徑，取值為0.1m。

（3）、降水井數量計算""" N=1.1Q/q =2.74（口）

根據“物探報告”，坍塌處周圍存在4個“富水區”分別為“1-1富水區，1-2富水區，2-1富水區，2-2富水區”，其中“2-1富水區”距離坍塌處較遠（約20m），所以在另外3個“富水區”各布置1口降水井。另外，該區域地下水豐富，且水源補充充分，根據專家組建議，在坍塌處外圍再布置4口管井進行降水，降水井的數量可根據現場情況進行增減。同時為了觀測地下水位降低情況，在離外圍管井約5m處布置4個水位觀測井（做法同管井）。

（4）、井深設計：

公式Hw=H+Δh+iLh+L+T計算，井深為28米。

式中：H――深度（固結灌漿深度），23m;Δh――降水水位到坑底的距離，1.0m;

iLh――水力坡度與井點管到基坑中心的水平距離，1m;

L――過濾器有效工作部分長度，2.0m;T――沉砂管長度，1.0m。

地下水位須降至洞底高程以下1.5m后，再進行土體固結灌漿。

3.2隧洞內封堵

（1）、考慮到拆除的方便，在隧洞1+147處用漿砌條石擋墻進行封堵。

（2）、砌筑擋墻涌砂側先封堵一道砂袋擋墻，同時用砂將擋墻內部填滿，以免灌漿時漿液滲漏嚴重。

（3）、擋墻底部埋設5～8根Φ50mm的PVC排水管，以利于洞內涌水排出，待土體固結灌漿時再將排水管封堵。

3.3洞頂地面塌坑回填處理

洞內封堵完成后，先對洞頂地面灌漿范圍進行地表清理，后再對塌坑進行回填粘土并密實處理。回填粘土范圍寬于塌坑約2m、高于地面約50cm，并用防水薄膜覆蓋，并在灌漿范圍四周布置截水溝。

3.4土體固結補強灌漿

因隧洞坍塌處已經冒頂，坍塌的土體在兩道碎石圍堰的封堵下已經處于應力平衡狀態，暫時不會坍塌，但如果冒然進行洞內開挖施工，會致使坍塌土體失去平衡，可能會造成更大面積的坍塌和安全事故。根據施工現場的實際情況，并考慮開挖的穩固安全性，采取對坍塌處及周圍（約塌坑邊線外2m范圍）的土體采用固結補強灌漿的施工方案，將水泥漿低壓注入松動的土體，對松動土質進行固結，具體施工方案如下：

（1）、布孔：

在坍塌處橫向約10m、縱向約10m范圍內進行補強固結注漿，布孔暫時按已擾動的土體600mm*600mm、原狀土1300mm*1300mm的方格型布置（共布置約165孔），具體布置需根據現場實際灌漿情況而定（布孔間距需根據現場實際情況調整，間距不一定均勻布置，工程量按實計算）。

（2）、主要施工方法：

1）、固結灌漿施工工藝流程為：

定孔——鉆孔——下注漿管——灌漿——封孔

2）、定孔

首先對灌漿孔進行孔號編排，進行定點，再由鋼卷尺將具體孔位現場標出。

3）、鉆孔

固結灌漿孔鉆孔采用地質鉆機，孔徑采用φ110mm，孔位、孔向和孔深應滿足要求。鉆孔一次成孔，并用泥漿護壁。固結灌漿孔深度為隧洞底標高以下1m。

4）、下注漿管

鉆孔完成，下φ108mm的注漿管，注漿管采用無縫鋼管，注漿管中間部位鉆φ10mm的注漿孔，注漿孔呈梅花形布置（防止注漿出現死角），間距為150mm。

5）、制漿

固結灌漿采用水泥漿并摻加適量的水玻璃（體積比為1：0.5，具體比例現場試驗為準），制漿的水泥用普通硅酸鹽水泥，標號不低于PO.42.5。攪拌時間高速攪拌機應不少于30s，普通攪拌機應不少于3分鐘，從開始備制到用完的時間宜小于4h。漿液溫度應保持在5～40C，低于或超過此標準的應視為廢漿。

6）、水泥灌漿

固結灌漿采用分段灌注（每段不宜超過6m）;灌漿孔分為兩序，按照分序加密的原則進行;先施工 I序孔，后施工II序孔。灌漿方式采用純壓式進行，固結灌漿壓力暫定為0.3～0.5MPa，具體壓力以現場灌漿試驗為準。

固結灌漿采用純水泥漿，灌漿漿液濃度應由稀變濃、逐級變漿，水泥漿液的水灰比比級可采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四個比級。漿液變換標準：

①灌漿壓力保持不變而注入率持續減少，或注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比。

②當某一級漿液注入量達到300L以上，或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率無改變或改變不明顯時，可加濃一級。

③當注入率大于30L/min時，可視情況越級變漿。

④若遇漿液注入量小，查看地質情況，可視具體選改用超細水泥制漿。

每次灌漿前均要用比重計測讀漿液比重，符合要求后才能開始進行灌漿。

在灌漿過程中，若有冒漿、漏漿，應根據具體情況采用表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇等方法進行處理。

有灌漿孔串漿時，若串漿量大且不能并灌時，應封閉被串孔，待灌漿結束后，將被串孔洗凈后再補灌。

因故中斷灌漿時，應及早復灌;時間超過30min時，應將灌漿孔沖洗干凈后再灌;若沖洗無效，要求掃孔復灌，復灌采用開灌水灰比，若注入率與中斷前相近，可采用中斷前水灰比繼續灌注。

固結灌漿結束標準：固結灌漿在達到設計壓力（試驗壓力）下，當注入率不大于0.4L/min后，繼續灌注30min可結束灌漿。

7）、封孔

封孔采用壓力封孔法，待灌漿結束后采用0.5：1的水泥漿進行封孔，當注入率小于0.4L/min持續20min后結束封孔，并將孔口抹平。

8）、灌漿質量檢查

固結灌漿壓水檢查在灌漿結束后3天進行。檢查孔數為總孔數的5%。固結灌漿檢查用壓水試驗，采用單點法，透水率q≤3Lu即為合格，壓水結束后采用壓力封孔法直接進行封孔，當注入率小于0.4L/min持續30min后結束封孔。

固結灌漿質量的壓水試驗檢查，其孔段合格率應在80%以上;不合格孔段的透水率值不超過設計規定值的50%，且不集中，灌漿質量可認為合格。

3.5隧洞開挖超前支護：

根據現場地質及地勘報告推斷樁號1+129.8～1+100極有可能跟坍塌處的地質一樣，為粉質砂土。為確保施工安全，從樁號1+135開始采取以下超前支護方案：

（1）、進行拱頂及側墻的超前地質勘探。

（2）、加密超前排水管，按間距1m布置，側墻同樣要布置（原設計只有拱頂布置3根排水管）。

（3）、鋼支撐的間距采用30～50cm（原設計為50～70cm），每榀鋼拱架之間增加間距1m的Φ25的鏈接筋，同時工字鋼支撐立柱底加設一根[20槽鋼（橫向）并澆筑20cm厚的C20混凝土，使拱架形成一個整體結構。

（4）、開挖需“短進尺，勤支護”。每次進尺控制在30～50cm，掛網噴錨要及時，材料與設備需準備充分。鋼筋網在原設計間距200mm的φ8鋼筋網的基礎上增加細鋼絲網片。

（5）、采用超前小導管注漿的方案進行超前支護。小導管注漿施工方案如下：

① 小導管布置

小導管采用直徑為Φ42，厚3.0mm的熱軋無縫鋼管，長5m/根，每個斷面布置兩排。小導管環向間距25cm、排拒25cm、縱向間距150cm，第一排外插角為15°，第二排外插角為10°。

②" 小導管結構

小導管前端加工成錐形，以便插打，并防止漿液前沖。小導管中間部位鉆φ10mm的注漿孔，注漿孔呈梅花形布置（防止注漿出現死角），間距為150mm，尾部1m范圍內不鉆孔以防漏漿，末端焊直徑為6mm的環形箍筋，以防打設小導管時端部開裂，影響注漿管聯接。

③ 小導管安裝方法

在預定的位置用YT28風動鑿巖機鉆孔。鉆孔時采用普通鉆桿，鉆頭采用直徑Φ50釬頭，以滿足成孔后孔徑大于鋼管直徑3～5mm的要求。把管子插入孔內，帶好絲扣保護帽，專用頂頭頂入到要求的深度，使麻絲柱塞與孔壁充分擠壓緊。然后再用CS膠泥填充孔口。注漿管的外露長度為30cm。以便連接孔口閥門和管路。頂管時注意保護鋼管尾部不被損壞，以便與高壓注漿管連接。

④ 小導管注漿

注漿采用ZYB70/80D型雙漿液注漿機，注漿時必須連續進行。當出現有串孔和漏漿現象發生時，可采用間隔一段時間后再行補注的方式進行。為加快注漿速度和發揮設備效率，可采用群管注漿，每次3～5根。注漿時遵循從下到上，從無水至有水的原則進行。

a" 漿液的選擇

漿液采用水泥漿液，水灰比1：1（重量比），施工時由試驗室選定，使用42.5強度的水泥。

b 注漿量

為了獲得良好的固結效果，必須注入足夠的漿液量，確保有效擴散范圍。注漿范圍按開挖輪廓線外0.3～0.5m設計并且漿液在地層中均勻擴散。

漿液單孔注入量Q和圍巖的孔隙率有關，根據擴散半徑及巖層的裂隙進行估算，其值為：

Q=πR2Lη（m3）

式中：R—漿液擴散半徑（m）;

L—壓漿段長度（m）;

η—巖層孔隙率，砂土取40%，粘土20%，斷層破碎帶5%。

c 注漿壓力

注漿壓力不高于0.2Mpa，施工中根據施工現場試驗確定較合理的注漿參數。

d 止漿盤

由于采用低壓加固注漿，止漿盤為5～10cm厚噴射混凝土封閉，防止跑漿。

⑤ 注漿注意事項

注漿前檢查注漿泵、管路及接頭牢固程度，防止漿液沖出傷人。

注漿時密切監視壓力變化，發現異常及時處理。

注漿時注意防止串漿和跑漿，若發生串漿和跑漿要停止注漿，分析原因隨時解決。做好注漿壓力、注漿量、注漿時間等各項記錄。

錨桿、噴射混凝土、鋼支撐等施工方法按原支護方案施工。