簡談注漿技術在得宜水庫輸水隧洞塌方處理中的應用

吳 劍（宣威市水務局，云南 宣威 655400）

簡談注漿技術在得宜水庫輸水隧洞塌方處理中的應用

吳 劍
（宣威市水務局，云南 宣威 655400）

宣威市得宜水庫在新建輸水隧洞工程與大壩灌漿交叉施工中，由于勘察設計期的地質情況與工程開挖后的實際地質情況未完全吻合，隧洞開挖時在全強風化地層中出現坍塌。該塌方段位于隧洞軸線與帷幕軸線的交叉部位，經研究采用注漿回填加固后再進行開挖處理。

注漿；塌方處理；支護

1　概況

得宜水庫位于珠江流域西江水系北盤江的一級支流的倘塘河上，距宣威市區約65 km。水庫始建于1958年，但未完成設計規模，經過1978年冬至1979年春續修后，完成現有規模。水庫樞紐由大壩、溢洪道、輸水涵洞組成。水庫壩身、壩端結合部及兩壩肩均有嚴重的滲漏及繞壩滲漏問題存在，輸水涵洞均為壩下圬工箱形涵洞，頂板、兩側邊墻散浸現象嚴重，砌石體結構老化現象明顯，溢洪道防洪標準低，進口段為毛渠，未襯砌，道內嚴重淤積，已不能正常運行。

水庫大壩壩高25.9 m，壩型為均質壩。設計總庫容158.79萬m3，控制徑流面積4.5 km2。是一座承擔著水庫下游215.667 hm2農田灌溉，集鎮20.7 萬m3供水任務，及倘塘鎮0.83萬人，倘可公路、倘松公路、沿河兩岸的村莊、農田防洪安全任務的小（一）型水利工程。

工程除險加固的主要任務是：對大壩進行壩體整修、防滲處理，封堵原輸水涵洞，新建輸水隧洞，整修溢洪道。

1.1工程地質與水文地質條件

工程區處于揚子準地臺滇東臺褶帶曲靖臺褶束宣威凹褶帶南西側，為龍潭短軸向斜北西翼與得宜背斜南東翼的過渡地帶。庫區及樞紐出露地層為二疊系上統峨眉山玄武巖組（P2β），性為灰綠—深灰色，厚層狀—塊狀玄武巖及拉斑玄武巖，夾薄層疑灰巖，巖層產狀平緩，出露連續.地表山坡多為第四系全新統（Qap l）沖洪積層.為砂、卵礫石夾淤泥質黏土，區內除節理裂隙較發育外，無大的斷層通過.巖石風化強烈，基巖含較豐富的裂隙水，松散堆積層中也含有少量孔隙水，主要受大氣降水及地表水補給。

1.2塌方情況

得宜水庫除險加固工程新建輸水隧洞屬于施工中的控制性節點工程，洞身段長 99.6 m， 輸水隧洞斷面均為城門洞形，斷面尺寸1.5 m×1.8 m，底板和邊墻厚度為0.4 m，圓拱半徑0.75 m， 輸水隧洞底坡為1∶100；隧洞的按期貫通是確保整個工程施工度汛安全及來年水庫發揮正常效益的關鍵。因此，該隧洞在施工至距壩軸線下游5.0 m（里程0+063～0+072 m）處，隧洞頂圍巖部分由弱風化漸變為全風化，形成較厚的軟弱夾層。這與設計有所出入，加之施工期時逢雨季，地表水充沛，巖石裂隙水豐富，在隧洞初期開挖過程中，塌方前圍巖均為堅硬的弱風化玄武巖（內摩擦角26.5°，凝聚力45.0kPa），開挖均采取短臺階全斷面爆破，而實際此處（里程0+063～0+072 m）地質較差，由于受設計階段地質勘探鉆探范圍等客觀條件的限制，地質情況與實際不相吻合，以致在開挖時破壞掉部分較好巖層，且未作超前管棚支護，加之上面松散層含水較高，導致該段上面軟弱夾層持續垮塌，并連上部強風化黏土巖、粉砂巖層也隨之塌落，形成空洞，塌方情況見下簡圖1。

圖1　塌方情況

2　塌方處理方案及措施

由于塌方點巖層在塌方體部位形成倒漏斗體，不時仍有松散物掉落，圍巖仍不穩定，對施工人員安全構成威脅，對施工工期造成影響，經業主、監理、設計、施工4個方面現場會商，結合分析可能會繼續發生的情況，分析后處理方案主要分為封閉加固工作面、排水注漿、破除堆積物、該段特殊圍巖的開挖支護，以及與壩軸線交叉部分的防滲檢查5個部分。

2.1封閉工作面

在松散塌落體基本穩定后，清除掉一部分泥沙，同時用石塊或土袋做好回填工作，以避免松散體的流動導致繼續坍塌，待坍塌、流動現象減弱后，再用裝好土石的袋子沿松散體對整個塌方面進行封堵。并在封堵的同時考慮在不同高程處安放排水管。在土袋封堵好后并在土袋外部采用模板配合鋼管對其整個袋面進行進一步加固，以避免在回填空洞時受壓垮塌造成再一次的塌方。

2.2排水注漿

在清理泥沙封閉工作面后，在預留排水管的同時在隧道兩側打一些水孔。由于此次塌方體位于防滲軸線與隧洞交叉處，空洞的主要回填采取從壩頂地面鉆孔注漿回填，根據測量數據了解塌方的在地面所處位置，結合塌方所涉及的范圍，首先采取暫停隧洞軸線左右20 m以內的一切施工，并在該段地面處鋪設鋼軌木板，并選取質量較輕的鉆機從塌方脫落較高的地方鉆Φ150的孔徑，并從孔口注入砂漿進行回填。

整個注漿回填因考慮封閉工作面能承受的壓力不宜過大，根據同類工程經驗，采取注12小時間隔8小時直至注入滿，在注入砂漿的同時及時觀察封閉面模板的變換及排水管的情況，在排水管口有砂漿或較濃水泥漿液流出時及時封堵排水管。在第一個孔不能注入砂漿后開始鉆取第二個孔注入砂漿，其封堵及鉆孔等處理方法的布置可見簡圖2。

圖2　塌方段封堵及回填簡圖

通過對壩頂地面所鉆9個孔的回填砂漿，空洞大部分空間已經由砂漿所填滿，考慮砂漿的流動性能差，在砂漿無法注入時開始改注0.5∶1的純水泥漿液。在此注漿過程中均采用無壓力自流注入，直到注入漿量明顯減小后方停歇。在等待砂漿凝固有一定強度后，對三排9個孔分別采取先兩邊后中間逐步加密的灌漿方式，對塌方的松散體及回填的砂漿堆積體進行加固灌漿。對每個孔施工均鉆孔到塌方體下弱風化玄武巖層上，灌漿時參照壩體充填灌漿的壓力，取防止壩土劈裂的壓力0.05 MPa，采用表壓控制。在灌漿的同時均對塌方封堵面加大觀察力度。灌漿結束標準以根據觀察封堵面的情況表壓力到0.05 MPa持續10至20分鐘后便結束。

2.3破除堆擋物

在灌漿結束7天后，經灌漿后的松散固結體已有一定強度變開始進行堆擋物的拆除，拆除主要步驟有：①沿頂拱及邊墻地質情況差的部位的周邊打Φ42的小管棚（鋼管），加大仰角，間距為0.2 m，長4.5 m，管棚前端打入松散體段有1.5 m為花管。②打管棚鉆孔時觀察孔內流出物，對泥沙流出大的孔，再通過管棚注入水灰比為0.5∶1的水泥漿。③在管棚都安裝并待凝8個小時后，開始邊觀察邊拆除上部部分堆擋物，通過對拆除堆擋物的部位觀察塌方段的灌漿效果，通過觀察灌漿效果好便開始對余下的堆擋物進行開挖。

2.4塌方段的開挖與支護

在拆除堆積物后，在超前管棚的支護下開始對塌方體進行開挖，超前小管棚打入松散體的長度接近4 m，在開挖中采取保守開挖每次開挖不大于1.0 m。開挖的同時及時架立鋼支撐，在第一次開挖后根據情況，把超前小管棚縮短為3.5 m，間距0.2 m，花管段1.0 m，采取每開挖進尺1 m，打管棚一排并管棚注漿一次，漿液水灰比0.5∶1。在整個開挖支護過程中嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量”的原則進行，見圖3。

2.5洞軸線與帷幕軸線交叉部分的防滲檢查

因隧洞軸線位置位于大壩防滲設計帷幕范圍內，在對該段進行開挖臨時支護后，及時對該段進行了混凝土襯砌澆筑，并在帷幕軸線上下20 m范圍內的隧洞混凝土澆筑凝固時間達到28天后，方才對該部位的壩體及帷幕灌漿進行施工。當施工到塌方段時依舊對其注漿的9個鉆孔進行掃空并按壩體灌漿的設計壓力及相應帷幕灌漿的結束標準進行了灌漿處理，在掃孔中嚴格控制鉆孔深度保證鉆孔對隧洞的混凝土襯砌不造成影響。在該段灌漿結束14天后再對布置原帷幕灌漿檢查孔的基礎上在隧洞左右兩側混凝土外0.5 m處增加布置了兩個檢查孔進行檢查。檢查結果均滿足該水庫的防滲標準q＜10 Lu。同時，在隧洞的回填灌漿施工結束后，也對該段也有意識布置的相應檢查孔，檢查結果均為合格。

圖3　超前小管棚示意圖

3　結語

在此次隧洞塌方處理當中，涉及回填灌漿，帷幕灌漿，固結灌漿，管棚注漿，并有效地利用了這些注漿技術對塌方體進行了加固，并用注漿技術對已加固的塌方體進行了進一步強有力的支護，為下步隧洞的順利施工奠定了基礎。由此可見注漿技術在改善不良地質情況運用得當可以起很大的作用，在工程實踐中，需要通過不斷學習與總結，以保證工程正常推進。

U455.4

A

1004-1168（2015）04-0073-03

2015-06-24

吳 劍（1980-），男，云南宣威人，工程師，主要從事水庫出險加固工程研究工作。