黄金坪水电站导隧流洞上游段塌方处理施工

　　摘要:应用管棚对地质条件较差的围岩进行超前支护，保证施工的顺利进行。
　　关键词：注浆，固结塌方堆积体，自进式锚杆，管棚
　　1工程概况
　　黄金坪水电站导隧流洞工程位于四川省甘孜州康定县故咱镇大渡河右岸。在大渡河右岸布置1条导流洞，洞身断面为城门洞型，断面净尺寸为15.0×16.0（宽×高）。
　　2进口段隧洞施工具有以下特殊的工程特点
　　2.1地质条件差
　　导流洞0+120处，由于受f23、f23’、f28和f26断层影响，尤其f23和f23’断层直接通向石梯子沟顶部，岩体极为破碎，风化强烈，稳定性极差，用塑料管碰触岩面即发生塌落。
　　2.2塌方次数多、持续时间长
　　在2008年11月29日18:30左右刚开挖到该处时，虽然事先施工了超前小导管仍然出现塌方，掌子面向上游塌方高度约7m、纵向约8m。在2008年12月2日经过现场勘查确定采用拱上拱的方案，经过观察确定塌方稳定后，于2008年12月6日进行内拱施工，在晚上18:00左右，再次出现了塌方，在第一次塌方的基础上向下游方向扩大了，这次塌方一直未稳定（经过1个月后基本稳定），到2008年12月8日上午，将支护好的拱架砸3榀，塌方体已堆至拱部设计开挖线以上。目前根据两次塌方堆积体估算，塌方量约2895m3。
　　2.3开挖跨度大
　　隧洞进口段设计开挖宽度为18.4m高度为19.2m，所穿围岩为Ⅴ类。
　　3施工方案
　　洞内封堵塌体面，注浆固结塌体，分步开挖通过塌方区。
　　3.1封堵塌体面
　　为了防止对塌体进行固结注浆时浆液往外渗和迅速恢复正常隧道施工，必须对塌体面进行封堵。为减少喷射砼的工作量，用细碴填补塌体表面大块石的空洞，用人工对塌体表面进行简单修整（现已施工完毕），然后封闭塌体面，先塌方体表面施工40㎝厚M7.5浆砌片石，在浆砌片石施工完毕后在自上而下，喷射10cm厚的C25混凝土。
　　3.2注浆固结塌方堆积体
　　采用注浆的方法自下而上地对拱部以上塌方堆积体进行注浆固结。拱部以上塌体按间排距0.4×0.4m梅花形布设注浆孔位。注浆管采用φ50无缝钢管，如果钢管无法顶进时改用Φ32自进式锚杆（花管注浆孔间距15cm），为保证注浆固结范围处于同一断面上注浆管长度采用4～8m不等，据现场施工作业空间而定，自下而上注浆管由短变长（注浆管布置示意图如下）。注浆完全有效固结塌体高度；拱部不少于6m、两侧拱腰不少于4m。注浆深度做好记录，在开挖至已固结还剩不少于1m时，再施作下循环注浆，这样循环至塌体全部完成。
　　注浆材料采用水泥、水玻璃浆混合液浆，掺磷酸氢二钠作缓凝剂。所用浆液水灰比采用1:1，0.8:1，0.5:1三个比级。
　　注浆结束条件：注浆最大设计压力下，当注入率不大于1L/min后，继续注浆30min，注浆可结束。
　　注浆固结效果检查：注浆固结塌方堆积体施工完成后采用钻机钻芯取样检查注浆效果。
　　3.3管棚施工方法
　　在注浆固结了塌方堆积体后，采用超前支护修改为φ108钢管管棚，壁厚6mm，外插角5°～10°，管棚环向间距为40cm，钢管内安装3φ32钢筋束，管棚长度初步定为L=20m。
　　采用KBY-80/70注浆机注浆，其中水泥浆水灰比为1：1、0.8：1、0.5:1三个等级，水泥浆由稀到浓逐级变换，即先注入稀浆，然后逐级变浓。注浆压力0.5～1.0Mpa，注浆前先喷10cm厚混凝土封闭掌子面。
　　3.3.1管棚施工工艺流程
　　施工准备（场地平整、施工平台架设、制作钢花管及丝扣）→钻孔就位（校正角度）→上钻具和套管→钻进→退钻杆和钻具→安装花管与钢筋束→封闭管尾→注浆施工。
　　3.3.2注浆参数
　　①水泥浆水灰比为1：1、0.8：1、0.5:1三个等级，水泥浆由稀到浓逐级变换，即先注入稀浆，然后逐级变浓至0.5：1的水灰比；
　　②注浆压力0.5～1MP.
　　③单管最小注浆量：0.88m3
　　计算公式为：
　　Q=3.14r2lnαβ
　　式中：Q—注浆量（m3）；
　　r—注浆扩散半径，27cm；
　　l—注浆段长度，18m；
　　n—底层空隙率，为21%；
　　α—有效注浆系数，取0.9～0.95；
　　β—浆液损耗系数，取1.1～1.15。
　　④堵孔止浆
　　在钢管最外端1.5m范围内不设置注浆孔，孔口用厚3～5mm钢板凿孔焊接注浆管等直径的小导管来封堵。钢管与孔壁间空隙使用锚固剂封堵，封堵材料装入孔内不小于1m长度。
　　高压注浆：用注浆泵将浆液压入孔内，通过注浆孔来加固围岩。
　　3.4分步开挖通过塌方区
　　当塌方堆积固结已有效做完后，达到强度后，可采用分步开挖的方法通过塌方区。
　　开挖方法采用正台阶留核心土弧形开挖法。
　　支护除按照设计进行系统支护外（Φ28L=9m间排距1.5m×1.5m梅花形布置、Φ28L=6m间排距1.5m×1.5m梅花形布置，喷C25钢纤维砼20cm），另增加拱架支护。
　　3.5施工期安全监测及资料分析
　　塌方段及其上游段洞身开挖后立即进行围岩观测紧密观测围岩变化情况，开挖后一星期内每天早晚各一次围岩收敛观测，开挖后一周以后每晚进行一次围岩收敛观测。每晚将观测数据进行处理，密切关注围岩变化情况。
　　4进度计划
　　塌方处理总体施工计划：2009.4.29～2009.7.1，2009.5.29开始第一循环开挖；2009.6.10塌方处理至0+110；2009.7.1塌方全部处理完成。
　　5安全措施
　　除隧道施工其它应注意事项外，还应特别做到如下几点：
　　①全教育，对法律，法规和安全操作规程进行学习，考试合格后方能上岗。
　　②所有作业过程必须有安全员现场值班僚望。随时观察周围围岩变化情况，如有异常情况及时组织人员撤离作业区。
　　③对空腔进行回填前，必须待支护达到强度后进行。
　　6施工质量保证措施
　　①注浆固结塌方堆积体施工时必须严格控制注浆量及注浆压力；
　　②管棚按设计位置施工，钻机立轴方向必须准确，施工前必须架设管棚施工平台；
　　③注浆结束条件：单孔注浆压力达到设计终压，浆液注入量达到计算的90%以上，待所有注浆孔均符合单孔结束条件、无漏注情况时可结束全段注浆；
　　④管棚注浆时派专人做好注浆纪录，注浆量是否达到设计要求。
　　7、结束语
　　经过2个多月的施工，采用水泥水玻璃浆液固结注浆在塌方体内较好的形成了胶结体。同时采用管棚超前预制护，隧洞顶拱下沉及周边变形量均控制在涉及范围内，达到了预定的效果；对阻止已塌方段继续发生大面积塌方、零星塌方和防止未塌方段发生塌方起到了关键作用，保证了工程的安全施工。