吉合庫河隧洞施工重難點分析及對策探討

代李輝

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司第二公司，甘肅 蘭州 730046）

1 施工項目條件

1.1 施工支洞工程地質(zhì)條件

洞身圍巖巖性較堅硬，巖體完整性系數(shù)0.55～0.6，巖層走向與洞線交角33°，巖層傾角68°。屬Ⅲ類圍巖，圍巖局部穩(wěn)定性差，而毛洞能拱頂局部坍落變形并在短時間內(nèi)具有穩(wěn)定性，需進(jìn)行噴混凝土或噴錨支護(hù)措施，拱頂系統(tǒng)錨桿[1]。

1.2 施工供水條件

各施工點均離周邊村莊較近，部分施工點靠近博拉河或常流水溝道。博拉河的河漫灘及Ⅰ級階地下部砂礫卵石層中地下水儲存豐富同時該河水徑流量大，通過對河水及第四孔隙進(jìn)行潛水取樣分析，符合砼拌制和養(yǎng)護(hù)使用要求，也可作為生活用水使用，各砼骨料場均位于博拉河河邊，沖洗水源充足、方便，各主要建筑物區(qū)均可就近采用。施工用水及生活用水由承包人自行解決。

1.3 施工棄渣場地

本工程的棄渣場地布置：棄渣場地位置在隧洞進(jìn)、出口及各施工支洞進(jìn)口周圍的草地、耕地或荒地當(dāng)中。具體位置由發(fā)包人現(xiàn)場指定。其中2#隧洞進(jìn)口處棄渣場地位于隧洞進(jìn)口西南方向（1#隧洞出口處）的草地中，運(yùn)距約為2km；2#隧洞出口、3#洞進(jìn)口以及陡坡暗渠處棄渣場地位于隧洞出口正北方向的荒地中，運(yùn)距約為3km；1#施工支洞棄渣場地位于支洞進(jìn)口近處的耕地中；2#施工支洞棄渣場地位于支洞進(jìn)口東南方向的耕地中，運(yùn)距約為1.3km；3#施工支洞棄渣場地位于支洞進(jìn)口東北方向的草地中（現(xiàn)狀為一棄渣場），運(yùn)距約為4km；4#施工支洞棄渣場地位于支洞進(jìn)口近處的草地中（現(xiàn)狀種有林木）；3#洞出口處棄渣場地位于隧洞出口西北方向的荒地中，運(yùn)距約為2km。

2 工程的重點和難點分析

2.1 施工戰(zhàn)線長，工作面多

本工程主要是隧洞，且長度在16 km 以上，施工戰(zhàn)線長，工作面多，斷面小，本標(biāo)段單面掘進(jìn)超過1km，同時工作面大于2km 的有兩個。因此各隧洞的掘進(jìn)支護(hù)與砼二次襯砌如何進(jìn)行合理安排是該工程保證計劃工期完成的重點內(nèi)容。

2.2 隧洞洞口基巖弱風(fēng)化

施工支洞進(jìn)出口段，表層為坡積碎石土，洞口位于基巖弱風(fēng)化巖體中，必須慎重對待隧洞洞口支護(hù)加固。如何保證隧洞洞口正常施工是本工程的重點。

2.3 隧洞的洞身圍巖巖性軟弱、裂隙發(fā)育

2#隧洞洞身中存在有裂隙發(fā)育及巖體軟弱破碎等狀況，施工中需采用管棚支護(hù)進(jìn)行超前防水處理和加強(qiáng)支護(hù)，增加了施工循環(huán)時間，影響施工進(jìn)度。如何安排好施工工序的銜接，不延誤工期也是本工程的重點。

2.4 支洞進(jìn)口各溝道可能因暴雨或大雨形成洪水

本工程各隧洞支洞進(jìn)口，各溝道因暴雨或大雨容易形成洪水，如何解決溝道防洪和隧洞支洞的正常施工不受洪水的威脅是本工程的重點。

2.5 惠民工程質(zhì)量要求高

該工程位于甘南藏族自治州，是甘肅省引洮（博）濟(jì)合供水的重要惠民工程，對于工程質(zhì)量的要求非常高，因此，如何確保本工程的施工安全和施工質(zhì)量，是本工程的重點。

3 解決方案

3.1 針對隧洞戰(zhàn)線長及斷面小的特點，擬采取的相關(guān)措施

針對1、2#施工支洞上下游側(cè)開挖進(jìn)尺均超過1 km；隧洞進(jìn)口側(cè)開挖也超過1 km；施工支洞和主洞內(nèi)采用無軌出碴方式，每個工作面配置1 臺LW-120（長×寬×高=7.95×1.93×2.22m）扒渣機(jī)和8 臺0.75m3小型自卸汽車（長×寬×高=1.70×0.98×1.25m）。確保施工隧洞出渣設(shè)備滿足施工要求。支洞開挖完成、支護(hù)完畢后，進(jìn)行主洞開挖及支護(hù)、完成掘進(jìn)支護(hù)后，進(jìn)行襯砌及回填灌漿施工。

3.2 針對隧洞進(jìn)口處加強(qiáng)段施工問題，擬采取的相關(guān)措施

（1）在洞口施工區(qū)內(nèi)設(shè)置明顯的安全警示牌和安全防護(hù)欄，對附近公路設(shè)置減速和限速裝置，并安排專職交通疏導(dǎo)員進(jìn)行不間斷管理[2]。

（2）在做好洞口防洪導(dǎo)流和洞簾開挖后，首先進(jìn)行部分明洞施工，然后進(jìn)行隧洞施工。

（3）在進(jìn)行洞口掘進(jìn)施工時，導(dǎo)管管材使用直徑42 mm 鋼管，長度為5.0 m，方向設(shè)置為軸線方向，上仰傾角設(shè)計為7.5°，洞頂圓弧段導(dǎo)管42 mm，采用上打鉆灌漿孔的方式，即施工原則遵守“新奧法”，管棚超前支護(hù)，短進(jìn)尺，弱爆破掘進(jìn)，鋼拱架支撐，掛網(wǎng)、噴砼聯(lián)合支護(hù)方式進(jìn)行一次強(qiáng)支護(hù)，采用先掘進(jìn)支護(hù)后進(jìn)行洞身砼二次襯砌，只有在巖石不穩(wěn)定的情況下采用邊開挖邊襯砌的施工方法[3]。

具體施工工藝為進(jìn)洞之前先施作一段6m 長的護(hù)拱段，護(hù)拱采用I ＝12 工字鋼加工而成，因護(hù)拱外側(cè)不封閉，噴混凝土之前在拱架外側(cè)采用沙袋壓頂后再噴射混凝土。在護(hù)拱施工作完成后，沿護(hù)拱拱部120 度范圍施作隨機(jī)錨桿（L ＝3.0m），并將隨機(jī)錨桿與拱架焊接。在護(hù)拱施工作完成后，即開始洞身施工，施工開挖爆破方式使用弱爆破法，依據(jù)圍巖類型設(shè)計開挖每循環(huán)進(jìn)尺，ⅣⅤ類圍和Ⅲ類圍巖進(jìn)尺分別為0.5～1.0m和1～1.5m。開挖后立即進(jìn)行噴錨支護(hù)，圍巖不穩(wěn)定立即安裝工字鋼拱架，工字鋼拱架間距根據(jù)巖石穩(wěn)定情況設(shè)計為50—100cm 范圍內(nèi)[4]。同時將直徑22 mm 鎖腳錨桿設(shè)置在沿鋼支撐環(huán)向，并用直徑22 mm 連接筋設(shè)置在縱向，對鋼支撐的整體穩(wěn)定性起到保障作用，間距為1m。噴射砼作業(yè)在安裝完鋼支撐后進(jìn)行，作業(yè)時應(yīng)全部覆蓋鋼支撐，保證兩者共同受力。噴射砼時為避免墻底部被回彈涂料虛掩，造成墻底部不密實、墻角失穩(wěn)以及強(qiáng)度不夠等問題，應(yīng)采取分層從側(cè)墻底部處向上噴射，且每層厚度在5～6cm 之間。鋼拱架在安裝過程中，應(yīng)在拱架下部墊15cm 厚的砼預(yù)制塊，確保鋼拱架整體受力、不變形。隧洞完成初期支護(hù)后，在圍巖不穩(wěn)定的情況下，及時襯砌砼，確保隧洞施工安全。施工支洞洞口加強(qiáng)段30m 和與主洞交接點的30m 采用噴錨+拱架+管棚支護(hù)形式進(jìn)行一次支護(hù)，及時襯砌C25 砼，保證洞口穩(wěn)定。

3.3 2#隧洞洞身中存在有裂隙發(fā)育及巖體軟弱破碎等狀況，施工中需采用管棚支護(hù)進(jìn)行超前防水處理和加強(qiáng)支護(hù)，增加了施工循環(huán)時間，影響施工進(jìn)度。如何安排好施工工序的銜接，擬采取的相關(guān)措施

對于隧洞洞室易發(fā)生變形、坍塌和涌水現(xiàn)象，隧洞排水系統(tǒng)根據(jù)滲水情況而定，出水量較大的地方采用布設(shè)集水井（凈直徑50cm，深1m，C20 砼澆筑），架設(shè)直徑75mm 鋼管將水排出洞外，同時可將風(fēng)管接于三通排水來排除涌水險情，出口段盡量采用自流排水方式[6]。

（1）滲漏水處理。當(dāng)洞身在開挖過程中發(fā)生大面積滲水狀況下需利用鉆孔將滲水集中起來并引入排水溝；當(dāng)洞身施工場地下存在大量大下水或者滲水量比較大時可利用超前固結(jié)灌漿技術(shù)進(jìn)行止水[7]。

（2）承壓水處理。當(dāng)開挖前方有承壓水親排放過程中不影響周圍圍巖的穩(wěn)定性，可采取超前鉆孔排水方法[8]；當(dāng)開挖前方有承壓水同時排水過程中對周圍圍巖穩(wěn)定造成威脅時可利用超前固結(jié)灌漿進(jìn)行止水[9]。

（3）突涌水處理。突水可能發(fā)生在隧洞洞身開挖過程中破壞儲水構(gòu)造的隔水層，若此時圍巖構(gòu)造是破碎的松散體則會產(chǎn)生突泥。針對以上情況的主要措施為在施工前制定應(yīng)對涌（突）水發(fā)生的預(yù)案。地質(zhì)預(yù)報工作在施工中非常重要，可借助紅外探水與超前探孔等多種手段提前感知施工前方是否發(fā)生突水與突泥等狀況。同時制定注漿封堵等多種工程措施以防止突水、突泥等事件的發(fā)生[10]。當(dāng)隧洞開挖施工時發(fā)生突水情況可及時利用現(xiàn)有的供風(fēng)風(fēng)管與備用水泵進(jìn)行排水作業(yè)，為確保涌水險情被順利排出，在直徑108 mm 送風(fēng)管安裝時每間隔100m 設(shè)置一個三通，同時可保證施工人員與設(shè)備的安全，之后在根據(jù)現(xiàn)場突水狀況來制定施工方案。

3.4 針對各洞口均在峽谷地帶，受雨水、洪水影響嚴(yán)重，擬采取的相關(guān)措施

（1）洞口導(dǎo)流施工時應(yīng)依據(jù)地形情況并結(jié)合施工設(shè)計圖紙來實施，圍堰可采用黏土心墻砂礫石圍堰，其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)按照當(dāng)?shù)厮馁Y料來進(jìn)行設(shè)計。

（2）加強(qiáng)對山上雨水、洪水的觀測，在施工期間備用防洪設(shè)施，保證隧洞正常施工。

3.5 針對本工程的重要性，制定相關(guān)措施確保施工過程中的施工質(zhì)量和施工安全

該工程2#隧洞圍巖主要類型是砂質(zhì)板巖夾長石石英砂巖，這種圍巖的巖性比較軟弱且表層被風(fēng)化破碎且?guī)r體也較為破碎。隧洞圍巖主要以ⅣⅤ類圍巖為主，在開挖過程中原則上先進(jìn)行開挖支護(hù)，再進(jìn)行隧洞混凝土二次襯砌。隨機(jī)鋼拱架增設(shè)時圍巖類型須為Ⅳ類。各工作面同時進(jìn)行施工；若出現(xiàn)不良地質(zhì)及斷層破碎帶等特殊地質(zhì)情況應(yīng)及時管棚法施工，進(jìn)行洞身砼襯砌后方可繼續(xù)進(jìn)行隧洞掘進(jìn)施工。各工作面配置1 套鋼模臺車進(jìn)行施工以保證砼澆筑速度。

4 總結(jié)

吉合庫河隧洞施工面臨戰(zhàn)線長、工作面多，隧洞洞口基巖弱風(fēng)化、洞身圍巖巖性軟弱、裂隙發(fā)育，支洞進(jìn)口各溝道可能因暴雨或大雨形成洪水等問題，因此針對隧洞戰(zhàn)線長及斷面小的特點，主要采取支洞開挖完成支護(hù)完畢后，進(jìn)行主洞開挖及支護(hù)、完成掘進(jìn)支護(hù)后，進(jìn)行襯砌及回填灌漿施工措施；針對隧洞進(jìn)口處加強(qiáng)設(shè)施問題，主要采取洞口防洪導(dǎo)流和洞簾開挖后，進(jìn)行部分明洞施工，然后進(jìn)行隧洞施工措施；針對洞身中存在有裂隙發(fā)育及巖體軟弱破碎等問題，主要采取超前固結(jié)灌漿技術(shù)進(jìn)行止水、制定注漿封堵等多種工程措施以防止突水、突泥等事件的發(fā)生；針對各洞口均在峽谷地帶，受雨水、洪水影響嚴(yán)重等問題，主要采取加強(qiáng)對山上雨水、洪水的觀測，在施工期間備用防洪設(shè)施等。