復(fù)雜小斷面軟巖地層隧洞洞室開挖施工技術(shù)分析

高文甫

摘 要：隧洞工程施工中，若處于復(fù)雜軟巖地層，則隧洞洞室開挖施工存在一定難度，設(shè)計較深且受到施工交叉的影響，難以有效的控制施工質(zhì)量與安全。本文就四川省武都引水工程蓬溪船山灌區(qū)工程文吉分干渠為例，對復(fù)雜軟巖地層地質(zhì)特征進(jìn)行闡述，明確施工難點，進(jìn)一步對復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工技術(shù)展開探究。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜軟巖地層 隧洞洞室 開挖施工技術(shù)

1.工程概況

四川省武都引水蓬溪船山灌區(qū)工程為綜合性大型水利工程，地處成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)的腹心地帶，全灌區(qū)灌溉面積94.7萬畝（標(biāo)準(zhǔn)畝），灌區(qū)渠線總長174.9km，其中干渠、分干渠渠線長104.76km，支渠、分支渠渠線長70.16km。文吉分干渠從白鶴林水庫右岸羅門埡庫內(nèi)取水，向西延伸，止于廣井灣，總體沿射洪、蓬溪兩縣間分水嶺布置，文吉分干渠渠線總長25.88km，共有27條隧洞，隧洞總長20.37km，工程地質(zhì)常伴有巖體軟弱現(xiàn)象。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

2.軟巖地質(zhì)特點及施工難點

本工程隧洞的地質(zhì)條件差，隧洞巖層主要以砂巖及黏土巖組成，粉砂巖與薄層狀泥巖呈碎裂結(jié)構(gòu)，能夠被擠壓揉皺，水分浸泡促進(jìn)巖層軟化，圍巖自穩(wěn)性不足。觀察巖層與裂隙組合，彼此相互作用會導(dǎo)致邊頂拱塌方，掌子面在水力作用下，核心土?xí)霈F(xiàn)坍塌情況。所處雨季雨水多，并且IV與V兩類圍巖并存，給施工帶來更大難度。在施工作業(yè)過程中，水分會對泥巖產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致崩解成泥，地下涌水洞段施工作業(yè)的開展，需要在淤泥上從事作業(yè)活動，施工難度較大。泥巖弱化系數(shù)不高，在水浸作用下，易出現(xiàn)軟化造成塌方，對施工人員的生命安全造成威脅。隧洞的斷面較小，工期緊張，在隧洞斷面施工設(shè)計中，所采用的斷面為圓形，開挖過程中采取馬蹄形斷面，此種情況下水電設(shè)施安裝、出碴以及道路布置等作業(yè)都存在一定難度。

3.復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工技術(shù)

3.1洞臉處理

在洞臉開挖過程中，要控制好開挖處與洞口之間的距離，一般在5m左右，之后逐次實施爆破作業(yè)，以確保處理的規(guī)范性。復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工中，針對洞臉邊坡，需要科學(xué)應(yīng)用預(yù)裂爆破的方法，對爆破用量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以多段少進(jìn)作為基本原則，科學(xué)計算爆破安全允許距離。施工過程中，錨桿鎖口的處理，需要確保素噴混凝土厚度在5cm以上，結(jié)合洞口位置來對具體方式進(jìn)行選擇，將錨桿設(shè)置于洞頂區(qū)域，混凝土噴射施工流程如圖1所示。

小導(dǎo)管注漿施工過程中，以設(shè)計方案為支持，明確輪廓線外側(cè)具體情況，將小導(dǎo)管科學(xué)放置，以滿足注漿需求。小導(dǎo)管注漿相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。

在這一環(huán)節(jié)中，一般在風(fēng)鉆成孔的基礎(chǔ)上注漿，于高溫環(huán)境下進(jìn)行操作，控制好實際灌漿壓力。觀察孔的狀態(tài)，若不再吃漿，則需采取閉漿處理措施，對于滲水較為嚴(yán)重的部位，可采取雙漿液注漿法，檢查導(dǎo)管并進(jìn)行妥善處理。待施工作業(yè)完成后，將隧洞洞臉進(jìn)行清理，將鋼筋安裝其上，以混凝土澆筑明拱洞形。

3.2隧洞洞室開挖

基于施工要求出發(fā)，在上一環(huán)節(jié)施工完成并且符合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，開挖處理隧洞。在放樣測量之后，裝藥連線，對爆破進(jìn)行安全處理，之后保持良好通風(fēng)，對爆破作業(yè)碎渣進(jìn)行檢查，通過圍欄防護(hù)方式對作業(yè)地點進(jìn)行處理，之后方可開展下一循環(huán)作業(yè)。鉆爆法施工過程中，依據(jù)施工圖紙出發(fā)，計算放樣具體參數(shù)，以參數(shù)為依據(jù)，確保定位處理的科學(xué)性。通過拱部“紅線”的設(shè)置，能夠達(dá)到光爆效果。以鋼尺進(jìn)行測量之后，依據(jù)設(shè)計要求出發(fā)開展爆破，必要情況下需要及時調(diào)整爆破參數(shù)，以避免出現(xiàn)洞軸線偏離或者變形的情況。以YT28鑿巖機(jī)為支持對鉆孔進(jìn)行處理，依據(jù)施工要求來確定孔位、方向以及深度等相關(guān)參數(shù)，保證人員及物資配備的充足化。待施工結(jié)束之后，需及時驗收，對于未達(dá)標(biāo)的作業(yè)，需要規(guī)范鉆孔處理，從而加強(qiáng)施工質(zhì)量控制。

3.3支護(hù)方式與支護(hù)參數(shù)選擇

因隧洞開挖斷面均小于10m2，均為特小斷面，采取全斷面開挖法加以科學(xué)應(yīng)用，針對不同地層地質(zhì)條件的圍巖，開挖完成后采取適宜的支護(hù)參數(shù)，嚴(yán)格按照弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)原則進(jìn)行施工，施工完成后采取可行的支護(hù)方式進(jìn)行處理，以確保支護(hù)方式與地質(zhì)情況具有適應(yīng)性。

施工過程中需要對爆破參數(shù)加以科學(xué)設(shè)定，明確裝藥結(jié)構(gòu)，避免人為因素而導(dǎo)致超欠挖的情況出現(xiàn)，這就能夠?qū)κ┕こ杀具M(jìn)行有效控制?；炷练忾]巖體的選擇，以頂拱素噴5cm厚度為最佳，結(jié)合施工項目實際情況出發(fā)，施作系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)，并對鋼架進(jìn)行安裝。結(jié)合圍巖實際情況來對鉆孔深度加以控制，確保達(dá)到理想的循環(huán)進(jìn)尺效果。

3.4落實安全監(jiān)測

為加強(qiáng)復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工，需要結(jié)合地質(zhì)狀況以及水文條件出發(fā)進(jìn)行綜合分析，科學(xué)制定施工工藝，對支護(hù)參數(shù)加以確定，這就有助于順利推動施工環(huán)節(jié)。為確保施工順利開展，施工人員需要對掌子面進(jìn)行觀察，細(xì)致分析并研究圍巖條件，就圍巖類別進(jìn)行判斷，確定開挖支護(hù)方法措施，以順利推進(jìn)復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工。

在安全監(jiān)測的落實過程中，需要以TR802、TR702全站儀為支持，對圍巖各項情況實施全面化監(jiān)控，包括沉降和收斂等，確保變形觀測活動開展的實效性。在這一過程中需要全面整理并分析數(shù)據(jù)，科學(xué)制定預(yù)案，對施工中各項問題進(jìn)行處理。安全監(jiān)測實施過程中，便捷式多參數(shù)測定器的應(yīng)用，能夠?qū)怏w進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，以確保及時排除安全隱患，順利推進(jìn)復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工。

3.5反拱變形處理

在復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工過程中，一旦變形情況出現(xiàn)，會導(dǎo)致隧洞底部出現(xiàn)裂縫，甚至?xí)绊懼ёo(hù)效果，導(dǎo)致巖面狀態(tài)發(fā)生變化，施工時要按開挖的實際情況出發(fā)，找準(zhǔn)剛性良好的環(huán)向支撐，采取錨桿處理方式，或者將腳板焊接于支撐底部，以實現(xiàn)有效固定，從而對隧洞反拱變形進(jìn)行有效處理，切實加強(qiáng)復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工質(zhì)量控制。

3.6鉆孔處理

鉆孔處理是復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工中的一個重要環(huán)節(jié)，基于項目實際情況出發(fā)，為滿足使用需求，并確保隧道孔位與孔徑深度合理，需要科學(xué)應(yīng)用YT28設(shè)備，來進(jìn)行施工作業(yè)，就隧洞洞室爆破性質(zhì)進(jìn)行分析，對技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)配，以便順利開展鉆洞施工作業(yè)。待施工完成后需驗收質(zhì)量并進(jìn)行檢測，確保鉆孔達(dá)標(biāo)，以滿足施工要求，在此基礎(chǔ)上進(jìn)而二次造孔處理，以順利推進(jìn)施工作業(yè)。鉆孔結(jié)束后，需由專門人員進(jìn)行驗收，若存在不達(dá)標(biāo)的孔洞，則需要再次造孔，以加強(qiáng)復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工質(zhì)量控制。

3.7防坍塌措施

地質(zhì)帶較為特殊的情況下，斷層發(fā)育巖石易破碎，加上地下涌水影響易發(fā)生坍塌風(fēng)險。因此在復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工過程中，要充分做好準(zhǔn)備，開挖隧洞表面土層的過程中，需要采取支護(hù)措施，并做好止水工作，將滲水隱患排除。

4.結(jié)語

復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工存在一定難度，為保證施工質(zhì)量與安全性，要結(jié)合工程項目的實際情況出發(fā)，做好洞臉處理、隧洞洞室開挖、安全監(jiān)測等工作，順利推進(jìn)復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工，降低施工過程中的安全隱患，提升施工質(zhì)量，促進(jìn)復(fù)雜地形施工建設(shè)水平的逐步提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]林旭東.淺析水利工程隧洞施工技術(shù)及措施[J].中華建設(shè)，2018.01：136-137.

[2]陳飛.水利工程中引水隧洞施工技術(shù)分析[J].陜西水利，148-149+152.