水利工程隧洞破碎帶施工技術處理措施

□李彥濱

（新疆額河建管局）

水利工程隧洞破碎帶施工技術處理措施

□李彥濱

（新疆額河建管局）

文章結合實際案例，對水利工程隧洞破碎帶施工中的處理措施進行論述，如破碎帶的注漿方案設計、注漿設備的選型、超前支護施工工藝、方法、技術業績施工質量管控等方面。系統研究水利工程隧洞破碎帶施工技術的運用，為水利工程隧洞破碎帶施工質量和進度保證提供了重要的參考資料。

隧洞開挖；破碎帶施工；技術措施

1 工程概況

雙三2#勘探試驗洞（樁號0+000～1+711，長度為1 711 m）主要由洞口明挖段、洞身段組成；喀拉卡特隧洞（樁號SD21+ 031.160～SD22+878.160，長度為1 847 m）主要由TBM1通過洞、三通鎖口段、連接洞段、TBM2組裝洞段、TBM2步進洞段、始發洞段組成。

工程區基巖大多裸露，溝谷內洪坡積物厚度一般不超過1 m，結構松散，其中洪積物主要為含礫砂土，坡積物主要為含土碎石。基巖為下石炭統南明水組下亞組地層，巖性主要為灰黑～青灰色凝灰質砂巖，局部夾黑色沉凝灰巖，中厚～厚層狀為主，巖層產狀290～305°NE∠75～86°。巖體表部順層面的片理構造特發育，多呈薄片狀，風化強烈，強風化層一般厚3～6 m，弱風化層厚11～20 m。新鮮的凝灰質砂巖飽和抗壓強度一般50～70 MPa，屬中硬～堅硬巖；沉凝灰巖飽和抗壓強度一般30～50 MPa，屬中硬巖。支0+018—0+682沿線基巖基本裸露，洞頂上覆巖體厚20～87 m，巖性主要為下石炭統凝灰質砂巖，局部夾沉凝灰巖，巖體呈中厚—厚層狀，0+387—0+408m和0+ 657—0+663m分別有f2、f4斷層穿過，帶內以碎裂巖為主。

2 隧洞破碎帶各段施工處理措施

2.1 支0+345—0+455段處理措施

此段圍巖破碎，巖體表部順層面的片理構造特發育，多呈薄片狀，風化強烈，裂隙發育強烈，拱部線狀涌水。按照雙三2#勘探試驗洞2015年005號《工程現場情況四方確認單》0+ 345-0+455段支護型式按Ⅳ施作，對此段實施超前小導管支護及鋼結構支撐。采用Φ42小導管超前支護，環向間距30 cm，單根長度4.50 m；I16工字鋼拱架，榀距1.00 m，布設Φ8鋼筋網20 cm×20 cm，Φ25連接筋環向間距100 cm，Φ25自進式錨桿或藥卷錨桿，間排距1.50 m，單根長度3.00 m，C25噴護混凝土厚200 mm。并對后期出現的初支不足或者滲水引起的初支剝落部位進行錨噴加固。

2.2 支0+455—0+460段處理措施

暫停掌子面掘進施工，對本段本著“先支撐再成環后注漿固結”的理念進行處理，穩步推進，確保安全。

2.2.1 在0+455—0+458段套拱上架設三角形斜撐

拱部三點，分散支撐于套拱上，底部支立于上導底部一點；采用Φ200無縫鋼管支撐，法蘭盤連接，之間搭配Φ25聯接鋼筋連系成整體；與套拱盡量焊接牢固。上導表面清理虛碴，必須保證裸露出相對堅實的基巖，上鋪枕木和鋼板，防止下沉。三角形斜支撐見圖1。

圖1 三角型斜撐示意圖

2.2.2 多臺階預留核心土分部法開挖技術

上導坑掌子面繼續采用預留核心土環形開挖支護形式，“短進尺，強支護”，穩步前進。同時，選擇巖體較差的線右側先行下臺階開挖，一次性開挖控制高度在2～3 m/循環，進尺≤1.00 m，個別石塊采用非爆破或弱爆破開挖；當左右兩側錯開3 m以上時，開始跟進下邊墻，左右側交替開挖。同樣，據實際情況適時跟進其下層左右兩側的開挖支護。鋼架采用Φ42鎖腳錨管，長度4 m，角度斜向下，與水平夾角15～20°。期間一直保留中間核心土。

2.2.3 對于0+456—0+460段塌腔進行腔壁的封閉處理

利用Φ42鋼管一頭固定20 cm×20 cm Φ8鋼筋網片，緊貼塌腔內腔壁，另一頭支撐于上導坑平臺，落穩牢靠。盡量使腔內鋼筋網片能相互搭接在一起，連成一體，立即用C25噴護混凝土封閉。待噴射混凝土凝固達到強度后，將Φ42鋼管沿設計斷面鋼架位置割除，并將其焊接在鋼拱架上。腔體處理過程中，一定注意減少對塌體和散落物的侵擾和撓動，見圖2。

圖2 塌腔處理示意圖

2.2.4 徑向注漿加固

利用預留的Φ100鋼管，同時梅花形100 cm×100 cm打設Φ 42漏孔式注漿導管，導管鉆注漿孔，注漿孔直徑5 mm，間距200～300 mm，梅花形布置，注水泥漿，使鋼拱架上方的塌腔以及落壓在鋼架頂部的松散體固結，形成一層堅實的殼體。

2.2.5 重新支立鋼拱架

該段落施工完畢，加固并穩定后，逐榀拆除原有的所有套拱等，并清除所有侵入設計輪廓線的初支結構，按設計重新支立鋼拱架，噴射混凝土至設計要求，并保證與其他相鄰鋼拱架的有效連接和線性平順。

2.2.6 初期支護埋設監控量測點

第一時間形成初始值，及時采集數據，實時掌握和分析其拱頂下沉及收斂值，監控其穩定情況，保證施工安全。每期沉降量超過5 mm/d或累計沉降量超過100 mm，應停止施工，分析原因并采取措施處理。

2.3 支0+460—0+530段施工措施

現場原地面勘察后，此段圍巖應與0+455—0+460段相類似，巖體表部順層面的片理構造特發育，呈薄片狀破碎結構，裂隙發育強烈，拱部線狀涌水。

為保證安全，對此段實施雙層小導管超前支護及鋼結構支撐錨噴相結合。采用雙排Φ42小導管超前支護，環向間距30 cm，單根長度4.50 m，上層外插角30～35°，下層外插角10～15°，層間距20 cm；前方斷面開挖支護中，I16工字鋼拱架加密，間榀距30～50 cm，拱架間鋪設Φ8鋼筋網20 cm×20 cm，Φ25連接筋環向間距100 cm，Φ25自進式錨桿或藥卷錨桿，間排距1.50 m，單根長度3.00 m，C25噴護混凝土厚200 mm，如圖3所示。

圖3 雙層小導管示意圖

開挖每循環進尺應控制在0.50～1.00 m，個別石塊采用非爆破或弱爆破開挖；自0+460開始，必須確保鋼拱架符合設計輪廓要求，以免初支下沉致使侵占設計凈空，支立鋼拱架時預留變形量3 cm。

對支0+345—0+530段施工根據現場情況，采取小導管徑向注漿、加設錨桿等措施進行加固，隨時觀察監控，防患于未然。結合實際需要，依據新奧法原理，監控量測結果顯示初支達到相對穩定后，在不計工期影響的情況下組織二襯跟進。前期準備工作要提前進行：組織襯砌混凝土專業工人上場；做好C25洞襯混凝土配合比；備足砂石料，特別是碎石；制作簡易二襯臺車，臺車門架應保證裝載機等大型機械和車輛的正常通行；制定切實可行的技術交底和資料等。

3 隧洞破碎帶施工注意事項

提高各個工序的施工質量，堅決不允許出現返工現象，以免貽誤最佳支護時機。備足原材以及物資供應，后勤保障有力。注意排水，防止積水侵泡拱腳導致圍巖軟化，引起下沉。施工中，安排專人加強安全監控，一旦出現任何異常情況，所有施工人員立即撤離至安全區域。圍巖沉降觀測，加強圍巖量測，通過對圍巖的施工監控量測、信息反饋，及時調整支護參數與預留變形量，以確保施工安全與結構穩定。

4 結語

工程采用的破碎帶施工技術為斷層破碎帶處理創造了有利條件。經對斷層破碎帶觀測數據的統計結果顯示：該破碎帶在開挖后收斂變形和拱頂下沉發生了減小的趨勢，圍巖變形基本得到穩定，證明該斷層破碎帶開挖和一次支護措施是安全可靠、切實可行的。在其它施工部位和類似地質條件下進行廣泛使用是可行的。

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TV542

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1673-8853（2017）07-0038-02

2017-05-09

編輯：劉青

李彥濱（1981.4.13-）男，工程師，主要研究方向是水利水電工程施工與管理。