摘要:烏宋崗水電站遂洞洞口穿過(guò)強(qiáng)風(fēng)化巖層,為維持進(jìn)口邊坡穩(wěn)定,對(duì)邊坡噴錨支護(hù),洞口采用鋼拱架支護(hù)及側(cè)向支撐,并掛鋼筋噴錨。根據(jù)既有資料分析不良地址構(gòu)造的位置、邊界、組成、特性及對(duì)工程的影響,并通過(guò)常規(guī)計(jì)算和工程類比提出相應(yīng)的開(kāi)挖和支護(hù)設(shè)計(jì)。
1 不良地質(zhì)洞段施工實(shí)例
1.1 在強(qiáng)風(fēng)化巖層中的洞口工程 烏宋崗水電站遂洞洞口穿過(guò)強(qiáng)風(fēng)化巖層,為維持進(jìn)口邊坡穩(wěn)定,對(duì)邊坡噴錨支護(hù),洞口采用鋼拱架支護(hù)及側(cè)向支撐,并掛鋼筋噴錨。施工中采用上半洞正臺(tái)階式開(kāi)挖,并對(duì)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè),根據(jù)變形曲線,圍巖開(kāi)挖后在10~14d內(nèi)趨于穩(wěn)定。最終實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)風(fēng)化巖層中進(jìn)洞。
1.2 斷層破碎帶洞段 在樁號(hào)0+96~0+134處,是隧洞通過(guò)的一大斷層破碎帶,總長(zhǎng)38米,含黃色斷層角礫巖,糜棱巖及斷層泥。地下水呈股狀溢出,流量為0.1L/s.該段隧洞設(shè)計(jì)為組合式襯砌,噴混凝土厚5~8cm,設(shè)置徑向錨桿及超前錨桿,內(nèi)襯混凝土邊強(qiáng)厚60cm,拱厚50cm,底板厚80cm,與邊墻連接,呈封閉式整體結(jié)構(gòu)。
該洞段開(kāi)挖采用控制爆破(周邊孔距0.25~0.4m),用上臺(tái)階法掘進(jìn),超前錨桿與徑錨桿相結(jié)合。施工時(shí),在主斷層部位設(shè)置監(jiān)控?cái)嗝,埋設(shè)單點(diǎn)位移和收斂計(jì)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表時(shí),圍巖變形在7~8d后,即趨于穩(wěn)定,而內(nèi)襯時(shí)間則在8個(gè)月后,在此期間未發(fā)現(xiàn)圍巖失穩(wěn)的跡象。
此列說(shuō)明,在此不良地質(zhì)條件下,采用控制開(kāi)挖,噴錨支護(hù)、監(jiān)控測(cè)量能夠安全、高效地完成開(kāi)挖與襯砌工作。由于初期支護(hù)效果良好,在大斷層破碎帶洞段實(shí)現(xiàn)了單薄型新型組合式襯砌。
1.3 通過(guò)溝谷淺埋段的洞段 隧洞通過(guò)草坑坳的洞段,為黑云斜長(zhǎng)片麻巖,有多處巖脈侵入,該洞段設(shè)計(jì)采用組合式襯砌,噴混凝土厚5~8cm,內(nèi)層混凝土厚50cm,由于地處溝谷,地下水出露較多,能否在“大淋水”條件下進(jìn)行開(kāi)挖與襯砌,成為該洞段工程的關(guān)鍵。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察,地下水出露較多,主要以線流、股流形式溢出,有豐沛的補(bǔ)給源。處理的方式是結(jié)合工程地質(zhì)資料,查清主水源的通道,然后打排水孔(或群孔)將主流集中導(dǎo)出,并在排水孔內(nèi)插入帶孔的鋼管,鋼管與孔壁的間隙用棉紗封緊,用速凝水泥沙漿堵在棉紗外部,再用塑料軟管與鋼管聯(lián)結(jié),將滲水導(dǎo)引到底板,防止?jié)B水沿洞壁下流,影響混凝土澆筑作業(yè)。在完成上述步驟后,開(kāi)始以排水孔為中心,由四周向中心圍噴混凝土。對(duì)于開(kāi)挖面的深水,則采用超前排水錨桿,即由鋼板卷焊成開(kāi)口式的“摩擦錨桿”,既可加固圍巖又可排水。在處理完淋水后,進(jìn)行該洞段的施工,最后順利通過(guò)草坑坳洞段。
2 不良地址洞段的施工經(jīng)驗(yàn)
2.1 查明地址情況是打通不良地質(zhì)洞段的基礎(chǔ) 根據(jù)既有資料分析不良地址構(gòu)造的位置、邊界、組成、特性及對(duì)工程的影響,并通過(guò)常規(guī)計(jì)算和工程類比提出相應(yīng)的開(kāi)挖和支護(hù)設(shè)計(jì)。開(kāi)挖后則應(yīng)加強(qiáng)超前勘探,做好地址預(yù)報(bào),并通過(guò)監(jiān)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)調(diào)整開(kāi)挖方案和支護(hù)參數(shù)。
2.2 短進(jìn)尺、少擾動(dòng)、分部開(kāi)挖和及時(shí)支護(hù) 不良地址洞段巖體破碎,圍巖穩(wěn)定性差,一般宜不放炮或放小跑,以盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),進(jìn)尺宜控制在1.0m以下,必要盡可采用鋼管超前頂進(jìn)形成管棚,鋼管間距40cm,一次頂進(jìn)2~2.5m.一般不良地址洞段可采用正臺(tái)階法開(kāi)挖,對(duì)不大的隧洞可全斷面開(kāi)挖或一次開(kāi)挖頂拱分層下臥,避免先挖中導(dǎo)洞再挖頂拱兩側(cè)。開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)往往是保證圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵,許多工程實(shí)踐都證明,只要及時(shí)支護(hù),工程事故就大為減少。
2.3 治塌先治水 治水前先查明水源和補(bǔ)給關(guān)系,若層間局部存水,其水量一般不大,且一定時(shí)間后水量將逐漸減少,應(yīng)以堵排為主,將大股水排走,其余則封閉。若有較大補(bǔ)給源,則應(yīng)以排為主,打排水孔,設(shè)排水錨桿。施工中應(yīng)先挖底導(dǎo)洞或先挖雙側(cè)壁導(dǎo)洞,形成排水洞,再逐步擴(kuò)挖。
2.4 采用早強(qiáng)水泥和噴鋼纖維混凝土 不良地質(zhì)洞段巖體破碎,圍巖早期變形大,變形速率快,易于失穩(wěn)。為盡早發(fā)揮噴錨作用,可采用加速凝劑硫鋁酸鹽水泥,8h強(qiáng)度較同期硅酸鹽水泥提高了7倍。也可采用噴鋼纖維混凝土,摻入鋼纖維80kg/m3,同時(shí)摻10%硅粉,噴混凝土回彈率下降到8%,1d抗壓強(qiáng)度可達(dá)15.6Mpa.2.5 采用早強(qiáng)錨桿 采用硫酸鹽水泥作為錨桿注漿材料,Φ25mm錨桿長(zhǎng)1.5m,安裝后5h抗拔力可達(dá)1.0t,22h后抗拔力可達(dá)7.8t.在地下水豐富的地區(qū),既要求早強(qiáng),又要排水,采用Φ40mm鋼管排水錨桿。該錨桿為空心,以水利排水,眼錨桿全長(zhǎng)有1道縫,鋼管打進(jìn)小于其直徑的鉆孔中,受到擠壓,依靠其彈性對(duì)孔壁產(chǎn)生壓力,錨桿打進(jìn)去即可承載。
2.6 鋼拱架及其側(cè)向支撐 不良地質(zhì)洞段為采用鋼筋拱架噴錨支護(hù)法加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)。鋼拱架既可快速抑制毛洞徑向變形,又可為超前錨桿提供支座,還可與噴錨聯(lián)成整體,加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)強(qiáng)度,是一種快速、有效的臨時(shí)搶險(xiǎn)支護(hù)措施。鋼拱架側(cè)向剛度較差,為增強(qiáng)鋼拱架側(cè)向穩(wěn)定性,鋼拱架間宜焊聯(lián)系桿或澆筑混凝土板。
2.7 洞臉噴錨支護(hù)及鋼筋混凝土的組合式襯砌 洞臉噴錨支護(hù)是保證在強(qiáng)風(fēng)化巖層中洞口穩(wěn)定的有效措施。對(duì)進(jìn)出口巖坡噴錨支護(hù),基本不改變山坡面貌,避免了高邊坡開(kāi)挖。在隧道進(jìn)出口施工中先打超前錨桿,然后開(kāi)挖洞口頂拱分層下臥,進(jìn)尺不超過(guò)超前錨桿長(zhǎng)度1/2,一般為0.5~0.8m,架設(shè)鋼拱架,及時(shí)噴錨、及時(shí)內(nèi)襯、及時(shí)鎖口,是處理強(qiáng)風(fēng)化巖體中隧洞進(jìn)出口的成功經(jīng)驗(yàn)。利用噴錨的速效、堵縫、緊密結(jié)合等特性使支護(hù)與圍巖聯(lián)成整體,快速形成臨時(shí)支護(hù),再利用鋼筋混凝土襯砌確保長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定和較好的過(guò)流條件。
2.8 查明淺埋洞段頂巖體情況,采用相應(yīng)的技術(shù)措施 對(duì)于穿過(guò)溝谷淺埋段的隧洞,施工主要面臨兩個(gè)問(wèn)題:一是如何保護(hù)洞頂?shù)膯伪r層(或風(fēng)化土石);二是如何處理鄰近河谷的大量滲水。據(jù)上述工程實(shí)例應(yīng)首先查明洞頂單薄巖層的厚度,巖體結(jié)構(gòu)的特征及其與洞室開(kāi)挖邊線的交匯形式,然后針對(duì)洞頂單薄巖體的情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施。這些技術(shù)措施包括:打拱部超前錨桿或超前插鋼管、超前排水;正臺(tái)階掘進(jìn)或斜坡短正臺(tái)階掘進(jìn);噴錨支護(hù),必要時(shí)加設(shè)鋼拱架跟進(jìn);根據(jù)需要在鋼拱架間打掛板混凝土等。
2.9 監(jiān)控測(cè)量、信息化設(shè)計(jì) 通過(guò)監(jiān)控測(cè)量既可監(jiān)測(cè)圍巖的穩(wěn)定情況,及時(shí)發(fā)出監(jiān)測(cè)結(jié)果,為工程處理提供信息,又可根據(jù)反饋信息、計(jì)算巖體力學(xué)參數(shù),為信息化設(shè)計(jì)提供條件。實(shí)踐證明,監(jiān)控測(cè)量、信息化設(shè)計(jì)對(duì)于穿越不良地址洞段非常有效。