復(fù)雜軟巖地層隧洞洞室開挖施工技術(shù)

劉超

摘 要：文章以科哈拉水電站的引水隧洞工程為例，主要從洞臉處理、隧洞開挖和安全監(jiān)測這3個方面對洞室開挖施工技術(shù)展開了詳細的探討，并綜合對比不同地質(zhì)環(huán)境提出相應(yīng)的隧洞巖爆防治措施，從而確保了洞室開挖的安全性，提升了工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：軟巖地層 隧洞施工 支護方式

中圖分類號：TV554

1.工程概況

科哈拉水電站位于巴基斯坦境內(nèi)，項目對應(yīng)的引水隧洞總長為17.4km，引水流量達到425m3/s，共配備了4臺水輪發(fā)電機，共同構(gòu)成1100MW的總裝機組。在科哈拉水電站引水隧洞工程施工中，施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件較差，普遍存在巖體軟弱以及節(jié)理裂隙現(xiàn)象，并伴有滲水情況，給工程穩(wěn)定性提出了巨大的挑戰(zhàn)。

2.洞室開挖施工技術(shù)

2.1洞臉處理

（1）洞臉開挖。在進行溝槽開挖作業(yè)時應(yīng)確保開挖區(qū)域與洞口有5m的間距，爆破作業(yè)分兩次完成。在對洞臉邊坡區(qū)域進行施工時，采用的是預(yù)裂爆破的方式，此過程應(yīng)控制爆破用料量，通過多段少進的方式進行施工，確?；鶐r的穩(wěn)定性。

（2）洞臉部位錨桿鎖口。在結(jié)束洞口開挖作業(yè)后，需要隨即進行素噴混凝土作業(yè)，當厚度達到5cm后，應(yīng)展開錨桿鎖口處理。基于洞口部位的不同，需要用不同的方式。對于洞頂區(qū)域而言，鎖口錨桿只需布設(shè)一排，而側(cè)面區(qū)域則需有所改變，應(yīng)再增設(shè)一排，兩排之間保持0.5m距離。錨桿使用的是規(guī)格為Φ20mm的螺紋鋼，入巖深度為5m。

（3）拱部小導(dǎo)管注漿預(yù)加固。參考方案中的設(shè)計輪廓線，在其外側(cè)布置小導(dǎo)管，從而為注漿提供通道，以便對頂部圍巖區(qū)域進行預(yù)加固處理。小導(dǎo)管的間距有所講究，彼此之間應(yīng)達到30cm，同時每一根管的外傾角都應(yīng)介于5～10°范圍內(nèi)，管長以4～6m為宜。運用風(fēng)鉆成孔的方法，將孔徑控制在5Omm水平。當完成小導(dǎo)管安裝作業(yè)后便可進行注漿處理，整個過程應(yīng)在高壓環(huán)境中進行，控制水灰比介于1：1～0.5：1范圍內(nèi)，講求先稀后濃的原則，灌漿壓力≥0.3MPa。當孔內(nèi)不再吃漿時，應(yīng)進行閉漿處理，整個過程時長≥5min，對應(yīng)壓力應(yīng)>O.5MPa。在嚴重滲水區(qū)域施工時，可采用雙漿液注漿法，此時各管搭接長度≥1m。

（4）洞臉明洞澆筑。結(jié)束上述作業(yè)后，應(yīng)對洞臉進行清理，并搭建安裝鋼筋，通過混凝土澆筑的方式形成規(guī)格為1m的明拱洞形。

2.2隧洞開挖

在結(jié)束上述作業(yè)環(huán)節(jié)，且各部分均達到相應(yīng)強度要求后，便可進行隧洞開挖處理，具體工藝流程如下：測量放樣→鉆孔→裝藥連線→爆破通風(fēng)→安全處理→出碴清底→圍巖支護→清理工作面→測量放樣（進行下一循環(huán)施工）。

2.2.1鉆爆法施工

（1）測量放樣。以施工圖紙為基準，計算出放樣點的具體參數(shù)，并在現(xiàn)場進行定位。應(yīng)使用紅油漆對具體點位進行標識，特殊情況下可以繪制拱部“紅線”，以此達到光爆效果。使用鋼尺對炮眼孔位進行測量，并以設(shè)計圖紙為基準做好爆破孔布設(shè)工作。適時對斷面間距以及斷面對應(yīng)點數(shù)進行測量，當出現(xiàn)洞軸線偏離基準水平或頂拱變形等現(xiàn)象時，應(yīng)對爆破參數(shù)做以適度調(diào)整。

（2）鉆孔。成孔設(shè)備以YT28鑿巖機較為合適，在施工時應(yīng)確保孔位、方向、孔徑以及深度等參數(shù)滿足工程要求，依據(jù)施工區(qū)域以及爆破性質(zhì)的實際情況配備不同的人員數(shù)量，結(jié)束鉆孔作業(yè)后應(yīng)進行及時驗收，對于非達標空洞而言應(yīng)再次造孔。

（3）爆破施工?；诓煌牡刭|(zhì)條件以及支護方式，需針對性地采用對應(yīng)方式，具體為：①全斷面開挖：此方式普遍適用于III、IV類圍巖。②正臺階開挖：此方式首先應(yīng)對上半斷面進行鉆爆，并進行支護處理，而后方可對下半斷面進行鉆爆施工。③反臺階開挖：此方式首先應(yīng)對下半斷面進行鉆爆，并將殘渣清除干凈，而后方可對上半斷面進行施工，由此形成掌子面并做以支護處理。

2.2.2圍巖支護

此環(huán)節(jié)設(shè)計的主要結(jié)構(gòu)有掛網(wǎng)混凝土、錨桿以及鋼支撐等。不同類型的工程圍巖對應(yīng)的支護厚度均有所差異，具體為II類厚度100mm、IV類厚度120mm以及V類厚度180mm。對于破碎帶等穩(wěn)定性較差的地段，應(yīng)采用鋼筋柵拱架網(wǎng)噴砼結(jié)構(gòu)，由此形成厚度為300mm的支護厚度。除了III類圍巖外，其余類型在進行支護作業(yè)時應(yīng)與開挖作業(yè)交替進行。

2.3安全監(jiān)測

（1）對于圍巖穩(wěn)定性較差的部位而言，在開挖過程中應(yīng)密切關(guān)注結(jié)構(gòu)變形情況，具體可采用收斂觀測以及測量儀器兩種方法進行。通過分析可掌握圍巖的穩(wěn)定情況，并由設(shè)計單位檢測，以此為基礎(chǔ)制定后續(xù)施工方案。

（2）注重底板圍巖的狀況。在進行安全洞開挖作業(yè)時，難免會出現(xiàn)部分區(qū)域底板過度滲水的現(xiàn)象，加之巖石的強度較弱，當運輸車輛在施工區(qū)域長期來回時，將形成大范圍碾壓。基于此，應(yīng)對該部分進行換填混凝土施工處理，可有效避免底板過度超挖現(xiàn)象，并提升鋼支撐的穩(wěn)定性，對隧道安全具有促進作用。

（3）事先進行二襯混凝土作業(yè)。本工程施工區(qū)域地質(zhì)條件普遍較差，基于提升施工安全性的目的，在開挖時應(yīng)兼并進行永久混凝土襯砌施工，工程對二襯混凝土施工提出了較高的要求，其施工區(qū)域距掌子面應(yīng)保持在100m的間距，并使用鋼模臺車進行施工，但應(yīng)為下部施工區(qū)域騰出充足的空間，以便車輛的順利通行。

3.隧洞巖爆防治措施

如表1所示為具體的隧洞巖爆防治措施。

4.結(jié)束語

綜上所述，隧道開挖支護施工本就存在一定的難度，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中施工時難度再次增大，加之區(qū)域內(nèi)地下水過于豐富，對工程提出了更多挑戰(zhàn)。文章圍繞隧洞洞室開挖施工技術(shù)進行研究，提出了具體的可行方法，從而提升了工程質(zhì)量，確保施工在安全條件下進行，對于復(fù)雜軟巖地層施工具有積極意義。

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