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(zé)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(zé)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(zhì)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(zhì)條件的復(fù)雜性，然后根據(jù)工程實施情況總結(jié)性地提出了一次支護中系統(tǒng)錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、噴混凝土、加強型鋼拱架、超前小管棚以及長大管棚聯(lián)合固結(jié)灌漿在各種不同圍巖地質(zhì)條件下的應(yīng)用，并強調(diào)了地質(zhì)超前預(yù)報在隧洞掘進中的重要作用。

隧洞；掘進；圍巖；一次支護；應(yīng)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(shè)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(shè)計橫斷面型式為標(biāo)準(zhǔn)馬蹄形，開挖斷面尺寸5.08m×5.08m（寬×高），設(shè)計縱坡1/1500，設(shè)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(fù)雜，屬“活動性斷裂區(qū)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(zhì)條件的復(fù)雜性，掘進中采用了各種不同的一次支護措施。

二、隧洞地質(zhì)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(xiàn)了裂縫以及揉皺等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的發(fā)生極大程度的破壞了圍巖的完整程度，提高了風(fēng)化的強度，在實際的隧洞施工中會常常發(fā)生隧洞頂拱掉塊以及坍塌等現(xiàn)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(zhì)水文情況十分的復(fù)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(xiàn)象，加強對其的支護工作，多次對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進行測量，采用新奧法的施工技術(shù)進行施工，并根據(jù)實際的施工情況在圍巖的洞段的附近，加設(shè)鋼拱架聯(lián)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(fēng)鉆造孔，錨桿制安工藝如下：錨桿孔徑應(yīng)比設(shè)計錨桿直徑至少大于15mm，錨固長度與就位后的外露長度應(yīng)滿足設(shè)計要求，錨桿所用鋼筋應(yīng)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(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)監(jiān)督。

（二）鋼支撐

施工中依據(jù)設(shè)計圖紙下料，分三片制作成型。由5t汽車運至作業(yè)面、人工安裝。鋼支撐應(yīng)裝設(shè)在襯砌設(shè)計斷面以外，與系統(tǒng)錨桿或準(zhǔn)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(zhǔn)備。一是撬挖浮石及松動巖塊，處理欠挖部分。二是用高壓風(fēng)或水清洗巖面。三是要求掛網(wǎng)均勻，固定牢固。網(wǎng)片搭接20cm，單層網(wǎng)片距巖面3～4cm，鋼筋網(wǎng)隨受噴面起伏鋪設(shè)，與受噴面的間隙為3cm，鋼筋網(wǎng)的噴射砼保護厚度大于2c m，鋼筋網(wǎng)與錨桿連接牢固。四是進行電氣設(shè)備及機械設(shè)備檢查。五是漏水或滲水現(xiàn)象嚴(yán)重的地段應(yīng)做好治水工作。

2.噴射作業(yè)及工藝要求。一是采用干噴工藝，嚴(yán)格執(zhí)行噴射機操作規(guī)程，連續(xù)向噴射機供料，保持噴射機工作風(fēng)壓穩(wěn)定。二是作業(yè)開始時，先給風(fēng)、后送電、再供料，作業(yè)結(jié)束時先停料，待料噴完，再停電，最后停風(fēng)。三是調(diào)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(yīng)受過專門技術(shù)培訓(xùn)，有一定的實踐經(jīng)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(wǎng)水電站引水隧洞土建工程。五是噴砼應(yīng)自下而上分層進行，每層厚度不超過50mm，噴射時，插入比設(shè)計厚度大5cm的鐵絲，1～2m設(shè)一根，并作標(biāo)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(yīng)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(yǎng)護，在周圍空氣條件濕度達到或超過85%時，可自然養(yǎng)護，養(yǎng)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(shè)備。選用三臺PZ-7型砼噴射機，生產(chǎn)能力15m3/h。砼拌制選擇一臺0.5m3強制拌和機，生產(chǎn)能力30m3/h，可滿足施工要求。

4.安全及勞動保護。施工前應(yīng)認真檢查作業(yè)圍巖穩(wěn)定情況，必要時應(yīng)進行適當(dāng)處理。應(yīng)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(yīng)佩戴防塵口罩、防護眼鏡、風(fēng)帽、雨衣、雨褲、長統(tǒng)膠鞋和乳膠手套等勞保用具。加強洞內(nèi)通風(fēng)，綜合防塵降塵，降低洞內(nèi)作業(yè)區(qū)粉塵濃度。

四、施工技術(shù)的運用

（一）錨桿、掛網(wǎng)、噴砼以及加強鋼拱架聯(lián)合一次支護

每循環(huán)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(huán)，同時抑制圍巖的進一步風(fēng)化，增長圍巖的自穩(wěn)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(yè)，加快循環(huán)進度。素噴后要及時打設(shè)一定數(shù)量的系統(tǒng)錨桿，盡早發(fā)揮其懸吊及支承拱作用，進一步的加強圍巖的穩(wěn)定，同時快速的進行工字鋼拱架的安裝，掛網(wǎng)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(lián)合工字鋼鋼拱架支護

對于側(cè)頂拱塌落較為嚴(yán)重的地質(zhì)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(huán)進尺控制在1.0m以內(nèi)，最大單響藥量不得大于200g；下一循環(huán)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(huán)向間距30mm，鉆爆開挖后系統(tǒng)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(zhì)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(zhì)量、安全保證體系及組織機構(gòu)，配備足夠量質(zhì)安人員，對施工項目實行有效管理。執(zhí)行質(zhì)量、安全責(zé)任制，質(zhì)量、安全人員享有獨立檢查、判定權(quán)。推行目標(biāo)管理，將質(zhì)量、安全放在首位。質(zhì)量合格率100%，優(yōu)良率85%以上。

（二）優(yōu)化施工工藝流程，推動標(biāo)準(zhǔn)化施工

處理好質(zhì)量、安全與進度的關(guān)系。守行質(zhì)量、安全簽證制，沒有取得質(zhì)檢人員的檢查簽認，不得進入下一工序施工，質(zhì)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(yù)爆。控制爆破單響藥量及開挖進尺，加強噴錨支護。預(yù)備隨機錨桿和超前錨桿。開挖作業(yè)要加強現(xiàn)場的觀測檢查，發(fā)現(xiàn)險情，隱患要及時處理。收集地質(zhì)預(yù)報與現(xiàn)場觀察相結(jié)合，制定預(yù)防措施。對于Ⅳ類以上圍巖強調(diào)噴錨支護的及時性、重要性。

（四）人員設(shè)備安全

進洞人員必須戴安全帽及必要的勞保品，洞內(nèi)施工人員應(yīng)在爆破前撤出至交通外，爆破經(jīng)通風(fēng)半小時后，才能進入作業(yè)面。爆破后，首先進行危石處理，方可進行出渣作業(yè)，對IV、V類圍巖洞挖作業(yè)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。