隧洞掘進過程中不同圍巖條件的一次支護措施

■牟 景

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 73 003 0）

隧洞掘進過程中不同圍巖條件的一次支護措施

■牟 景

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 73 003 0）

以引洮3#隧洞進口段為例，介紹了隧洞在各種不同圍巖地質條件下掘進中的一次支護措施。首先介紹了引洮3#隧洞進口段地質條件的復雜性，然后根據工程實施情況總結性地提出了一次支護中系統錨桿、掛鋼筋網、噴混凝土、加強型鋼拱架、超前小管棚以及長大管棚聯合固結灌漿在各種不同圍巖地質條件下的應用，并強調了地質超前預報在隧洞掘進中的重要作用。

隧洞；掘進；圍巖；一次支護；應用

一、工程概況

引洮供水一期工程總干渠3#隧洞總長13.152km，起止樁號6+5000m～19+6520m總干渠進口位于柳林溝,出口位于宗丹溝,并設置2處斜井：1#磨溝峽斜井、2#楊家大莊斜井。3#隧洞為無壓隧洞，設計橫斷面型式為標準馬蹄形，開挖斷面尺寸5.08m×5.08m（寬×高），設計縱坡1/1500，設計引水流量32m3/s，加大流量36m3/s。全段隧洞跨越西秦嶺北緣大斷裂帶，洞身穿越地層最大埋深約750m，地層巖性復雜，屬“活動性斷裂區域的隧洞”、“深埋深隧洞”。隧洞工程進口段自2006年12月1日進洞，截至2008年3月20日完成掘進與一次支護1100m，期間完成已掘進段二次襯砌240m，由于地質條件的復雜性，掘進中采用了各種不同的一次支護措施。

二、隧洞地質水文條件

受到天氣氣候等一些活動的影響，使得該隧洞的圍巖出現了裂縫以及揉皺等現象，這些現象的發生極大程度的破壞了圍巖的完整程度，提高了風化的強度，在實際的隧洞施工中會常常發生隧洞頂拱掉塊以及坍塌等現象。并且隧洞地下的水活動的程度比較高，地下水的滲漏量相對來說也比較大，所以引洮供水一期工程總干渠3#隧洞施工地質水文情況十分的復雜，在對其進行掘進的過程中，還要盡可能的減少施工對隧洞的擾動現象，加強對其的支護工作，多次對相關的數據信息進行測量，采用新奧法的施工技術進行施工，并根據實際的施工情況在圍巖的洞段的附近，加設鋼拱架聯合小管棚。

三、支護施工

（一）錨桿安裝

隨機錨桿采用簡易鉆孔臺車配合手風鉆造孔，錨桿制安工藝如下：錨桿孔徑應比設計錨桿直徑至少大于15mm，錨固長度與就位后的外露長度應滿足設計要求，錨桿所用鋼筋應平直，在安裝前，做除銹、除油處理；錨桿進漿管與錨桿連接牢靠并防止堵死，錨桿注漿采用150L雙層灰漿攪拌機拌制，活塞式注漿泵注漿，并派專職技術人員現場指導監督。

（二）鋼支撐

施工中依據設計圖紙下料，分三片制作成型。由5t汽車運至作業面、人工安裝。鋼支撐應裝設在襯砌設計斷面以外，與系統錨桿或準備測量定位布孔鉆孔清孔檢查驗收灌漿安裝驗收拉拔試驗水電站引水隧洞土建工程隨機錨桿焊接牢固，連成整體后噴砼。

（三）噴射砼施工

1.噴射前工作準備。一是撬挖浮石及松動巖塊，處理欠挖部分。二是用高壓風或水清洗巖面。三是要求掛網均勻，固定牢固。網片搭接20cm，單層網片距巖面3～4cm，鋼筋網隨受噴面起伏鋪設，與受噴面的間隙為3cm，鋼筋網的噴射砼保護厚度大于2c m，鋼筋網與錨桿連接牢固。四是進行電氣設備及機械設備檢查。五是漏水或滲水現象嚴重的地段應做好治水工作。

2.噴射作業及工藝要求。一是采用干噴工藝，嚴格執行噴射機操作規程，連續向噴射機供料，保持噴射機工作風壓穩定。二是作業開始時，先給風、后送電、再供料，作業結束時先停料，待料噴完，再停電，最后停風。三是調整好噴嘴槍頭供水量，控制好水灰比。四是固定噴射操作人員，噴射人員應受過專門技術培訓，有一定的實踐經驗。隧洞開挖素噴砼找平支撐段危石處理錨桿制安鋼支撐加固就位封閉噴砼掛網水電站引水隧洞土建工程。五是噴砼應自下而上分層進行，每層厚度不超過50mm，噴射時，插入比設計厚度大5cm的鐵絲，1～2m設一根，并作標記，保證噴層厚度，噴層表面要平整。六是噴槍到受噴面的距離，應控制在0.7～1m左右，噴射方向與巖壁垂直。七是回彈出來的砼不能再次使用。八是終凝2h后，開始噴水養護，在周圍空氣條件濕度達到或超過85%時，可自然養護，養護時間不少于7天。九是噴射砼完成至少4h以上，方可進行爆破開挖。

3.施工機械設備。選用三臺PZ-7型砼噴射機，生產能力15m3/h。砼拌制選擇一臺0.5m3強制拌和機，生產能力30m3/h，可滿足施工要求。

4.安全及勞動保護。施工前應認真檢查作業圍巖穩定情況，必要時應進行適當處理。應檢查噴射砼輸送膠管磨損程度，以防炸裂膠管，混合料傷人。操作人員及上料人員應佩戴防塵口罩、防護眼鏡、風帽、雨衣、雨褲、長統膠鞋和乳膠手套等勞保用具。加強洞內通風，綜合防塵降塵，降低洞內作業區粉塵濃度。

四、施工技術的運用

（一）錨桿、掛網、噴砼以及加強鋼拱架聯合一次支護

每循環開挖后要及時對周邊圍巖及掌子面實施一層3～5cm的素砼封閉，以形成初期簡單的柔性支護環，同時抑制圍巖的進一步風化，增長圍巖的自穩時間。利用掌子面的素噴封閉措施，保持開挖掌子面與洞軸線大致垂直，以方便了機械作業，加快循環進度。素噴后要及時打設一定數量的系統錨桿，盡早發揮其懸吊及支承拱作用，進一步的加強圍巖的穩定，同時快速的進行工字鋼拱架的安裝，掛網噴混凝土跟進。以上支護措施適用于Ⅳ類圍巖洞段。

（二）超前小管棚聯合工字鋼鋼拱架支護

對于側頂拱塌落較為嚴重的地質段在采用光面爆破時，與光爆孔之間間隔打空孔作為減震孔，循環進尺控制在1.0m以內，最大單響藥量不得大于200g；下一循環開始之前，沿周邊以5°～15°的角度向前方打入超前小管棚，小管棚直徑φ48，深度3.5m，環向間距30mm，鉆爆開挖后系統支護采用I18工字鋼拱架，間距為60～100cm。工字鋼拱架加工制作及安裝方便快捷，易于及時支護跟進，超前小管棚與鋼拱架搭接后焊接，以上支護措施適用于Ⅴ類圍巖洞段。

五、質量、安全保證措施

（一）建立保證體系

水電站引水隧洞土建工程建立完善的質量、安全保證體系及組織機構，配備足夠量質安人員，對施工項目實行有效管理。執行質量、安全責任制，質量、安全人員享有獨立檢查、判定權。推行目標管理，將質量、安全放在首位。質量合格率100%，優良率85%以上。

（二）優化施工工藝流程，推動標準化施工

處理好質量、安全與進度的關系。守行質量、安全簽證制，沒有取得質檢人員的檢查簽認，不得進入下一工序施工，質檢人員實行全過程檢查。爆破采用爆破證”制度，沒有取得爆破證的人員，不得裝藥爆破。

（三）工程安全保證措施

爆破周邊采用密集造孔光爆和預爆。控制爆破單響藥量及開挖進尺，加強噴錨支護。預備隨機錨桿和超前錨桿。開挖作業要加強現場的觀測檢查，發現險情，隱患要及時處理。收集地質預報與現場觀察相結合，制定預防措施。對于Ⅳ類以上圍巖強調噴錨支護的及時性、重要性。

（四）人員設備安全

進洞人員必須戴安全帽及必要的勞保品，洞內施工人員應在爆破前撤出至交通外，爆破經通風半小時后，才能進入作業面。爆破后，首先進行危石處理，方可進行出渣作業，對IV、V類圍巖洞挖作業時，必須有專職安全人員在場方可施工。

（編輯：王駿杰）

牟景，1975年生，男，甘肅會寧人，工程師，主要從事項目管理工作。