1、浅析隧道塌方处理技术内容摘要：本文以古城水电站 C标为例，介绍、分析了该引水隧洞 3#洞下游软弱围岩已开挖支护 K3+607K3+635 塌方段塌方原因及处理措施关键词： 隧道 塌方处理 泵送砼 1.工程概况古城水电站位于四川省平武县境内的涪江上游干流上，是涪江上游干流水电梯级开发的第二级，为低闸引水式电站。引水隧洞采用高压引水形式，全长约 6998m，隧洞底坡 i= 3.25。引水隧洞断面为圆形，内径 9.5m，全线采用钢筋混凝土衬砌和固结灌浆的支护方式，2 和类围岩洞段衬砌厚 40cm，类围岩洞段衬砌厚80cm。2.塌方段地质描述K3+607K3+660 段围岩为通化组上段第二层绢云英千枚
2、岩夹少量粉砂质千枚岩，岩层走向与洞轴线夹角 1520。岩体呈灰黑色，微新状，片理极发育，节理不甚发育，多短小闭合，侧壁多见顺层节理，顶拱极少量短小闭合缓倾角节理发育，伴有少量石英脉发育及地下水渗出，围岩类别属类。该段岩体中有一些小的挤压破碎或揉皱带发育，部分夹有少量炭质千枚岩，局部属类围岩。3.塌方原因及分析2011 年 4 月 16 日下午 14：30 左右，3#洞下游在进行掌子面（K3+675）出碴施工过程中，在 K3+620K3+635 已开挖支护段发生大面积塌方。2011 年 4 月 22 日凌晨 3:15 在 K3+607-K3+620 里程已开挖支护段再次出现大面积塌方，造成刚支立
3、完成 4 榀型钢拱架及支护台车彻底报废。现场施工专职安全员巡视发现围岩有变化，急时通知现场施工人员撤离，没有造成人员伤亡。塌方发生后业主、设计、监理、施工单位立即到现场查看实际情况，并召开塌方处理专题会议，经过各方对塌方情况的分析，塌方主要原因为岩石不利裂隙组合、节理发育导致无征兆塌方。借鉴以往类似的处理经验，并提出了相对可行的方案进行比选、论证，在保证安全的前提下，充分考虑了处理过程中将会出现的诸多不利因素以及应采取的相应对策，在现场人员、设备配置允许的条件下，最后一致同意先对塌方影响段进行加强支护，待塌方段稳定后，采第 3 页，共 10 页用机械及人工对砸坏台车、拱架及部分石渣进行清除，然
4、后利用泵送砼回填封闭塌方段空腔，再利用新加工支护台车以 K3+607 桩号起采用 I18 工字钢（间距 50cm）进行支护，再利用泵送砼回填封闭塌方段空腔，最终通过塌方段的综合处理方案。4.塌方段处理根据 2011（专）第 14 期引水隧洞塌方处理及开挖支护施工方案专题会议纪要指示精神，先对塌方段进行封堵，采用泵送混凝土对顶部进行混凝土回填施工，再清理两侧边墙，支立钢支撑后进行混凝土浇筑。4.1施工工艺流程塌方影响段加强支护 预埋及架设砼泵管 塌方段碴体端头模板封堵、支立 泵送 C20 砼 模板拆除、测量放样 二次开挖进尺 锚网喷及 I18 型钢钢支撑联合支护 进入下一循环4.2塌方处理过程4
5、.2.1塌方影响段加强支护在 3+580-3+607 塌方影响段进行锚网喷及 I18 型钢钢支撑联合加强支护，确保塌方段不继续扩大范围。钢支撑榀间间距 0.5m，环向连接筋 28mm1m，L=1m，焊接牢固；锁脚锚杆28mm，L=4.5m，每榀 8 根；系统锚杆 28mm1m，L=6m；全断面挂 815cm15cm 钢筋网；喷射 C20 砼，厚度以覆盖工字钢为准。钢 拱 架 (工 18)， 间 距 0.5m连 接 钢 板 连 接 钢 板 ,环 向 间 距 1m型 钢 间 布 设 连 接 钢 筋双 排 28锁 脚 锚 杆L=4.5m 锁 脚 锚 杆外 露 0.5m（ 其 中 弯 折 0.2m）
6、。拱 架 锚 杆 8,总 长 6， 入 岩 5，喷 射 C20混 凝 土 厚 .15m,加 强 支 护 段 钢 拱 架 支 护 断 面 图4.2.2预埋及架设砼泵管自塌方段碴体端头（3+607 桩号）位置，纵向埋设 125mm 砼泵管 3 根，泵管端头架设垂直顶拱，高度为 2 根 3m（其中一根备用）、1 根 10m（用于后期砼回填） ，架立牢固。第 5 页，共 10 页侧 面 示 意 图 平 面 模 板 示 意 图封 碴 体 端 头 模 板 示 意 图 125m 泵 管 0 、 2节 泵 管 3m组 合 钢 模 板脚 手 架I14型 钢 斜 支 撑支 护 台 车 架 子 塌 方 碴 体 12
7、5m 、 节 泵 管 3m 125m 、 节 泵 管 10m4.2.3塌方段碴体端头模板封堵、支立模板采用组合钢模支护(150cm30cm5cm)，保证模板具有足够的刚度和稳定性，外面支撑体系选择钢、木组合体系。相互连接的模板，模板面要对齐，连接螺栓不要一次紧到位，整体检查模板线形，发现偏差及时调整后再锁紧连接螺栓，固定好支撑杆件脚手架搭设方案采用钢管搭设，钢管尺寸采用 40mm，并使用钢扣件。满铺脚手板，严禁探头板，不得高低不平。4.2.4泵送 C20砼砼采用拌合站集中搅拌， 2 台 8m3砼罐车运输，1 台 HB60 电动输送泵泵送砼，C20 砼回填塌方段两侧边墙及顶拱空腔，前期砼顶拱空
8、腔回填浇筑厚度 3m，两侧边墙空腔回填密实。 表 1 主要机械设备表设备名称 型号及规格 数量 制造厂家挖掘机 Dhan225 1 韩国侧卸式装载机 ZL50C 1 柳州空压机 LWJ20/7 3 咸阳通风机 SDDY-1N011A 1 咸阳手风钻 YT28 15 天水自制凿岩台架 1 自制砼罐车运输 8m3 2 成都电动输送泵 HB60 1 成都表 2 主要人员配置表序号工种 数量 序号 工种 数量第 7 页，共 10 页1 测量 2 6 混凝土工 52 打锚杆 10 7 装载机 23 挂网、喷砼 15 8 电工 24 管理 4 9 安全员 25 模板工 9 10 技术 4合计: 55(人)
9、第 一 次 泵 送 C20砼 第 二 次 泵 送 C20砼 第 三 次 泵 送 C20砼 第 四 次 泵 送 C20砼 第 五 次 泵 送 C20砼 第 六 次 泵 送 C20砼塌 方 处 理 泵 送 砼 示 意 图塌 方 石 碴3+6073+612.83+61.43+620.3+62.83+62.83+6.4爆 破 混 凝 土4.2.5二次开挖该段塌方段空腔砼终凝后，进行二次开挖施工，采取“短进尺，弱爆破” ，每循环进尺控制在 0.51m 范围内，确保已浇筑段砼稳定，爆破后先采用机械及人工将砸坏台车、拱架及部分石碴进行清除，塌方空腔利用机械及人工在保证安全的情况下进行排险作业，待碴体稳定后素
10、喷 C20 砼 15cm。 。4.2.6锚网喷及型钢支撑联合支护利用新加工支护台车从 K3+607.5 桩号起采用 I18 型钢支护，型钢钢支撑间距 0.3m，28mm 环向连接筋间距 0.5m，长度 1m，连接牢固，28 锁脚锚杆，L=4.5m，每榀 8 根，系统锚杆采用 28mm螺纹钢，长度 L=6m，间距 1.5m，空腔部位采用“模喷法”进行处理。第 9 页，共 10 页钢 拱 架 (工 18)， 间 距 0.3m连 接 钢 板 连 接 钢 板 ,环 向 间 距 0.5m型 钢 间 布 设 连 接 钢 筋双 排 28锁 脚 锚 杆L=4.5m 锁 脚 锚 杆外 露 0.5m（ 其 中 弯
11、 折 0.2m） 。拱 架 锚 杆 8,总 长 6， 入 岩 5，喷 射 C20混 凝 土 厚 .15m,塌 方 段 钢 拱 架 支 护 断 面 图5.塌方处理主要施工时间5.1第一次泵送砼回填封闭塌方段空腔2011 年 5 月 18 日预埋及架设砼泵管，塌方段碴体端头模板封堵、支立；2011 年 5 月 20 日泵送 C20 砼，泵送砼总计约381m；2011 年 5 月 22 日模板拆除；2011 年 5 月 23 日至 2011 年 5月 25 日补喷 3+5723+607 段加强支护钢支撑；2011 年 5 月 25 日测量放样，进行二次开挖，塌方段石碴清运（出碴 82 车） 、扒碴、
12、素喷碴体（16 次） ；2011 年 5 月 26 日至 2011 年 6 月 5 日锚网喷及I18 型钢钢支撑联合支护（3+6073+612.8） 。模板拆除 泵送砼5.2第二次泵送砼回填封闭塌方段空腔2011 年 6 月 5 日预埋及架设砼泵管，塌方段碴体端头模板封堵、支立；2011 年 6 月 7 日泵送 C20 砼，泵送砼总计约 365m；2011 年6 月 9 日模板拆除；2011 年 6 月 10 日测量放样，进行二次开挖，塌方段石碴清运（出碴 61 车） 、扒碴、素喷碴体（14 次） ；2011 年 6月 11 日至 2011 年 6 月 16 日锚网喷及 I18 型钢钢支撑联合
13、支护（3+612.83+616.4） 。扒碴 爆破完碴体5.3第三次泵送砼回填封闭塌方段空腔第 11 页，共 10 页2011 年 6 月 16 日预埋及架设砼泵管，塌方段碴体端头模板封堵、支立；2011 年 6 月 20 日泵送 C20 砼，泵送砼总计约308m；2011 年 6 月 22 日模板拆除；2011 年 6 月 23 日至 2011 年 6月 28 日测量放样，进行二次开挖，塌方段石碴清运（出碴 58 车） 、扒碴、素喷碴体（14 次） ，锚网喷及 I18 型钢钢支撑联合支护（3+616.43+620.6） 。模板支立 模板拆除5.4第四次泵送砼回填封闭塌方段空腔2011 年 6
14、 月 29 日预埋及架设砼泵管，塌方段碴体端头模板封堵、支立；2011 年 6 月 30 日泵送 C20 砼，泵送砼总计约365m；2011 年 7 月 2 日模板拆除，测量放样，进行二次开挖，塌方段石碴清运（出碴 61 车） 、扒碴、素喷碴体（13 次） ；2011 年 7月 3 日至 2011 年 7 月 8 日锚网喷及 I18 型钢钢支撑联合支护（3+620.63+623.8） 。素喷碴体 泵送砼5.5第五次泵送砼回填封闭塌方段空腔2011 年 7 月 8 日预埋及架设砼泵管，塌方段碴体端头模板封堵、支立；2011 年 7 月 9 日泵送 C20 砼，泵送砼总计约 323m；2011 年
15、7 月 11 日模板拆除；2011 年 7 月 12 日测量放样，进行二次开挖，塌方段石碴清运（出碴 71 车） 、扒碴、素喷碴体（8 次） ；2011 年 7月 12 日至 2011 年 7 月 17 日锚网喷及 I18 型钢钢支撑联合支护（3+623.83+626.8） 。 5.6第六次泵送砼回填封闭塌方段空腔2011 年 7 月 18 日预埋及架设砼泵管，塌方段碴体端头模板封堵、支立；2011 年 7 月 19 日泵送 C20 砼，泵送砼总计约429m；2011 年 7 月 22 日模板拆除；2011 年 7 月 23 日测量放样，进行二次开挖，塌方段石碴清运（出碴 76 车） 、扒碴、
16、素喷碴体（8 次） ；2011 年 7 月 23 日至 2011 年 8 月 4 日锚网喷及 I18 型钢钢支撑联合支护（3+626.83+636.4） 。孤石解爆 型钢支护第 13 页，共 10 页5.7塌方影响段加强支护塌方段于 2011 年 8 月 12 日顺利安全完工，3+645-3+660 属塌方影响段，为了确保塌方段不继续扩大范围，需加强支护确保安全，采用锚网喷及 I18 型钢钢支撑联合支护。I18 型钢钢支撑榀间间距0.5m，环向连接筋 28mm1m，L=1m，焊接牢固；锁脚锚杆28mm，L=4.5m，每榀 8 根；系统锚杆 28mm1m，L=6m；全断面挂 815cm15cm
17、钢筋网；喷射 C20 砼，厚度以覆盖工字钢为准。6. 塌方处理效果本次塌方处理已于 2011 年 8 月 17 日结束，围岩趋于了稳定，确保了塌方段的安全，掌子面已经开始继续开挖进尺。7结束语7.1 由于采用了上述施工方案对 K3+607K3+635 段两次地质原因引起的塌方进行了及时处理，该塌方段达到预期的效果：7.2 按照监理、业主的预期塌方处理时间完成，确保了掌子面的继续开挖进尺；极大的确保了施工的安全性，自发生塌方到塌方处理完成，未出现一起安全事故。参考文献1DL/T5181-2003水电水利工程锚喷支护施工规范 ；2GB50086-2001锚杆喷射混凝土支护技术规范 ；3DL/T5099-1999水工建筑物地下开挖工程施工技术规范 ；4DL/T5109-1999水利水电工程施工地质规程 ；
