軟弱水平圍巖隧道施工技術及安全管理應用

駱 鋒

（中國水電十五局第二工程有限公司， 陜西 西安 710021）

1 工程概況

貴州省黃家灣水利樞紐工程位于貴州省紫云縣境內，工程等別為Ⅱ等大（2） 型。倒流兼泄洪放空洞為城門洞型，凈斷面尺寸：寬×高=6m×7.01m。隧洞進口自然邊坡為斜向巖質邊坡，地形坡度15°～30°，坡體穩定。洞身段洞室最大埋深94m，圍巖為三疊系中統邊陽組第二段的砂巖及泥巖，主要呈弱至微風化狀態，節理裂隙較發育，巖體完整性較差，為平層狀結構泥巖，地下水位比洞室高3m～80m，地下水活動中等至較強烈，傾角35°左右，屬Ⅳ類和VI 類圍巖，預計VI 類圍巖占20%，Ⅳ類圍巖占80%。

黃家灣水利樞紐工程導流兼泄洪放空遂洞巖體破碎，地質條件復雜。在開挖過程中發現：洞身段施工地質條件和設計文件中提供地質情況參數有差別，洞身段VI 圍巖達到約45%，實際施工過程中發現，開始洞身段爆破時無法形成較為完整頂拱，坍塌非常嚴重而且面積較大，安全隱患突出。（如圖1）。

圖1 巖層水平結構

施工中經常會出現頂部脫落而造成大面積坍塌，洞身及拱頂超挖量都嚴重超出了設計。根據實測斷面分析（如圖3），巖石的自身情況和走向是影響控制開挖的關鍵因素，巖石走向夾角越小造成超挖越嚴重，所以掌握巖石走向不斷修正施工方法是開挖控制的關鍵環節。

圖2 實測開挖與設計開挖線對比

正常的施工條件下，在遭遇不良地質環境特別是水平軟弱的泥巖情況下，隧道的超挖在所難免。那么在施工管理中，對超前挖的控制反映了隧洞開挖管理的水平，直接關系到項目的經濟利益。超挖帶來一系列的不良后果，比如增加作業循環的時間，增加運渣的工程量，增加不安全因素，更增加后期二次襯砌的混凝土量等。黃家灣水利樞紐工程導流兼泄洪放空遂洞在前期施工過程中，施工人員對軟弱水平層泥巖地質經驗不足，初期施工進度慢效果差。

2 施工作業控制

2.1 控制并修正爆破參數

爆破施工作業采用預裂和光爆技術，對炮孔布置設計間距間隔30mm 布設，線性爆破藥量控制在0.15Kg/m。造孔作業挑選常年從事隧洞開挖的工人和技術人員，開挖造孔選用TY28 型手風鉆造孔。

2.2 及時實施初期支護

爆破完成后初漏新鮮巖石極容易被氧化，盡早進行初噴約20mm 初期支護層，這樣在噴射混凝土的壓力下及時封閉巖石層間縫隙，預防應力變化而導致坍塌。黃家灣水利樞紐工程導流兼泄洪放空遂洞采用每次爆破完成進行人工配合挖機對頂部排危。

2.3 布設鎖肩和鎖腳錨桿

在初期噴護作業和一次鋼拱架支撐結構完成后及時優先布設鎖肩和鎖腳錨桿，個別地方增加錨桿的數量和入巖深度，確保格柵鋼拱架整體剛度和穩定性。

3 安全檢測與管理

3.1 嚴格實施動態監測

監測技術的應用是現代施工安全管理非常重要工作，也是落實安全生產關鍵技術管理環節，對于隧道監測我們必須掌握圍巖動態變化和支護結構工作狀態，實現數據動態統計分析，修正施工技術參數，實現動態控制和信息化施工，預見事故隱患和可能出現的險情，以便及時采取有效措施，防患于未然，工程實踐監測必測項目如下表1。

表1 隧道施工監控量測必測項目表

除以上必測項目外，還可以選測錨桿軸力、圍巖壓力、爆破震動以及滲水壓力等。所以監測工作貫穿于整個隧道施工過程中。

3.2 認真落實安全管理

施工安全措施的落地是保證安全生產的前提，施工中要嚴格落實各級人員的責任，認真履行自己的職責義務，在技術的支撐和資金保障的同時我們務必做到施工各個環節的責任落實，不間斷排查隱患和安全教育，堅持每天巡查工作區域發現任何異常情況，及時動態匯總實時監測的數據并及時科學分析，科學指導施工。

4 結語

通過對黃家灣水利樞紐工程導流兼泄洪放空遂洞水平層軟弱圍巖的整個施工過程實踐和管理，嚴格遵循公路隧道施工技術規范的施工原則，按照“以實際施工地質情況改變或者修正爆破開挖方法”的思想，黃家灣水利樞紐工程導流兼泄洪放空遂洞拱頂和洞身段坍塌及超挖的問題基本解決，進度、質量、安全等能得到有效保障，實現施工生產“零事故”目標。