一、基本情況
青海省貴德縣拉西瓦灌溉工程3#隧洞位于灌區(qū)西南部，西起阿隆溝，東至溫泉溝段，全長(zhǎng)6193m，主要圍巖為Ⅳ類和Ⅴ類。3#隧洞工程，是對(duì)總工程起控制性作用的關(guān)鍵建筑物，隧洞的按時(shí)順利完工，有利于保證拉西瓦灌溉工程總工期；并可以將水引致溫泉溝，確保2015年階段性通水的關(guān)鍵建筑物，便于資金整合和拉西瓦灌區(qū)引水樞紐工程效益的提前發(fā)揮，同時(shí)也可為總工程做好開工建設(shè)的準(zhǔn)備。
二、調(diào)查目的
從客觀、事實(shí)的調(diào)查目前該圍巖情況下是否需要進(jìn)行超前導(dǎo)管支護(hù)。
三、調(diào)查過(guò)程
自3#隧洞出口開工至今，多次對(duì)該圍巖是否需要進(jìn)行超前導(dǎo)管支護(hù)這一問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)、開會(huì)協(xié)商，由于缺乏有效技術(shù)數(shù)據(jù)，各部門意見不統(tǒng)一；為了取得有效技術(shù)數(shù)據(jù)，2014年2月28日工程辦、總工辦研究決定對(duì)3#隧洞進(jìn)行技術(shù)調(diào)查研究。請(qǐng)示局領(lǐng)導(dǎo)同意后于3月3日早晨8時(shí)入住3#隧洞出口進(jìn)行為期一周的調(diào)查研究。
1、掌子面12+828地質(zhì)情況描述：
設(shè)計(jì)圖紙描述：樁號(hào)12+000.00-13+460.61為隧洞段，圍巖巖性為下更新統(tǒng)湖泊-河流相堆積物，主要組成為巖砂和粘土層，主要為粉細(xì)砂、中粗砂、砂礫層，具明顯的沉積韻律，一般單層間自上而下呈由西到粗分布，多為青灰色或灰白色，無(wú)膠結(jié)或輕微膠結(jié)，密實(shí)度較好；一般膠結(jié)部位在粘土巖頂部，膠結(jié)厚度10-20cm，膠結(jié)物為泥鈣質(zhì)。粘土層顏色多樣，一般為棕黃色、青灰色以及淡紅色，成巖較好，單層厚度0.8-5.0m，推測(cè)強(qiáng)風(fēng)化厚度8-10m，砂巖與粘土層呈互層狀，層理面多為水平或者接近水平，層理清晰。該段粘土巖與上第三系粘土巖相比，成巖稍差，同樣存在遇水易軟化、崩解等特本文由論文聯(lián)盟http://www.LWlm.COM收集整理性，故圍巖自穩(wěn)能力差，拱頂極易坍塌變形，洞室穩(wěn)定性差，以IV類圍巖為主，強(qiáng)分化層巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，屬V類圍巖，開挖需及時(shí)支護(hù)，全斷面襯砌。相對(duì)于粘土巖，砂巖強(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)密實(shí)，可短期自穩(wěn)，但頂?shù)酌娑酁榘氤蓭r的粘土巖，具水平層理，拱頂極易風(fēng)化坍塌變形，洞室穩(wěn)定性差，開挖需及時(shí)支護(hù)，全斷面襯砌。
2、實(shí)際情況
該段地質(zhì)編錄為Ⅳ圍巖，其特征為粘土巖，巖石結(jié)構(gòu)密實(shí)，掌子面巖石穩(wěn)定，水平層理，中間夾有呈黑色的巖層，兩側(cè)巖石穩(wěn)定，頂部受風(fēng)化影響易發(fā)生坍塌、掉塊現(xiàn)象。
3、開挖過(guò)程
開挖采用鉆爆法施工，采取光面爆破措施，其目的在于控制開挖斷面尺寸，減少圍巖破壞或少受干擾，減少超挖量。爆破孔共計(jì)31個(gè)，周邊孔孔距為45cm左右，斷面炮孔總裝藥量為21kg，孔深控制在2m之內(nèi)，孔與巖面軸線成5-8°的夾角。所選用的炸藥為2號(hào)巖石硝銨炸藥，雷管為毫秒延期導(dǎo)爆管雷管。
該段支護(hù)形式為超前導(dǎo)管支護(hù)加鋼拱架支護(hù)。3月3日早晨9：15分爆破掌子面樁號(hào)為12+828，9：20分對(duì)爆破情況進(jìn)行觀察，爆破效果良好，超前導(dǎo)管起了一定的作用，拱架頂部距頂拱面20cm左右處出現(xiàn)軟砂層，砂層厚度不詳，走向與洞軸線的方向向下傾斜。爆破沒(méi)有發(fā)生局部坍塌現(xiàn)象，待作進(jìn)一步觀察。11：35分觀察，出渣基本完成，爆破后期頂拱局部地方出現(xiàn)少量掉塊。爆破后新的掌子面12+826圍巖巖石情況與上一個(gè)掌子面一致，19：45分對(duì)掌子面12+826進(jìn)行爆破，其爆破參數(shù)與前一掌子面一致。21：10分對(duì)爆破情況進(jìn)行觀察，爆破效果良好，超前導(dǎo)管起了一定的作用，拱架頂部距頂拱面15cm左右處出現(xiàn)軟砂層，砂層厚度不詳，走向與洞軸線的方向向下傾斜。3月4日凌晨5：10分掌子面12+824進(jìn)行爆破，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)核實(shí)爆破參數(shù)與前面一致，5：30分進(jìn)洞觀察，爆破效果良好，達(dá)到了光面爆破的最佳效果，頂部10個(gè)周邊孔有7個(gè)明顯的看出半孔率，新鮮頂部巖面短期受強(qiáng)分化局部出現(xiàn)掉塊。
掌子面12+822要求取掉超前導(dǎo)管支護(hù)爆破開挖。14：50分現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)掌子面的爆破參數(shù)與12+828掌子面爆破參數(shù)一致，爆破完后15：05分進(jìn)洞觀察，頂部爆破效果良好，從表面未看出砂層，待出渣完后進(jìn)行觀察，17：00進(jìn)洞觀察，頂部坍塌距拱頂60cm，坍塌量約為1.3m3左右，從現(xiàn)場(chǎng)看頂部左側(cè)還有繼續(xù)坍塌的可能，對(duì)施工人員立拱架等作業(yè)造成大的安全隱患，21：00進(jìn)洞觀察頂部出現(xiàn)局部坍塌，坍塌量約為4 m3左右，施工人員恐慌，不敢進(jìn)一步作業(yè)。
3月5日凌晨0：45分對(duì)掌子面12+820現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)支護(hù)形式、爆破參數(shù)與掌子面12+822一致，凌晨1：00時(shí)對(duì)掌子面進(jìn)洞觀察，頂部出現(xiàn)局部坍塌，坍塌面積較大，坍塌量大，頂部砂層與漏露在拱頂。凌晨3：45進(jìn)洞觀察，頂部繼續(xù)出現(xiàn)局部坍塌，坍塌量大約為6-7m3左右，還有繼續(xù)坍塌的可能。
四、調(diào)查分析
1、樁號(hào)12+828-12+818分析
實(shí)際圍巖與施工圖（QHGD-LXWGQEQ-JS-SJ-03）所描述的基本一致，施工單位在實(shí)施所用爆破參數(shù)符合《水電水利爆破施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5135-2001的平洞鉆孔爆破開挖技術(shù)。
樁號(hào)12+828-12+822段進(jìn)行了超前導(dǎo)管支護(hù)，采用的光面爆破效果良好，后期洞頂受爆破擾動(dòng)和強(qiáng)分化的影響在短期內(nèi)出現(xiàn)的局部地方掉塊體積小，不會(huì)對(duì)施工人員造成重大傷害。
樁號(hào)12+822-12+818段未進(jìn)行超前導(dǎo)管支護(hù)，采用的光面爆破效果良好，初期出渣4小時(shí)內(nèi)發(fā)生少量的局部坍塌和掉塊，立拱架過(guò)程中受通風(fēng)排煙的強(qiáng)分化影響下，頂部局部地方坍塌量大，掉塊體積大，對(duì)立拱架的施工人員造成一定的威脅，坍塌時(shí)沒(méi)有任何提前的預(yù)兆，施工人員安全無(wú)法保障。
2、工藝、進(jìn)尺分析
如進(jìn)行超前導(dǎo)管支護(hù)開挖掘進(jìn)時(shí)，每天可以掘進(jìn)兩個(gè)循環(huán)，進(jìn)尺為4m，每月按正常開挖時(shí)間25天計(jì)，月累計(jì)完成100m，在相同的工藝及工序下如不進(jìn)行開挖超前導(dǎo)管支護(hù)，做到“短進(jìn)尺、弱爆破”每天可掘進(jìn)3個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)掘進(jìn)1m，每月按正常開挖25天計(jì)，月累計(jì)完成75m，按此掘進(jìn)速度無(wú)法完成年內(nèi)計(jì)劃。
3、經(jīng)濟(jì)分析
從經(jīng)濟(jì)角度分析，如進(jìn)行超前導(dǎo)管支護(hù)，每個(gè)循環(huán)所用導(dǎo)管10根，每根按投標(biāo)報(bào)價(jià)174.15元計(jì)，耗資1741.5元。如不進(jìn)行超前導(dǎo)管支護(hù)，每個(gè)循環(huán)有一定的坍塌，估計(jì)量為3 m3左右時(shí)，運(yùn)出洞外耗資53.4元，坍塌空腔內(nèi)回填原木耗資3000元，共計(jì)耗資3053.4元。
五、調(diào)查結(jié)論與建議
經(jīng)過(guò)一周的調(diào)查，進(jìn)洞18次跟蹤了解圍巖類別，確定核實(shí)每個(gè)掌子面的爆破參數(shù)一致的情況下，在類似圍巖施工時(shí)建議采取超前導(dǎo)管支護(hù)，避免大方量坍塌，確保施工人員安全。同時(shí)拱頂出現(xiàn)的空腔必須采用原木和塊石回填，其發(fā)生的工程量不給予計(jì)量，由于地質(zhì)缺陷引起的大面積坍塌的，經(jīng)地質(zhì)工程師確定后，其發(fā)生的工程量可以計(jì)量。
