导流隧洞塌方分析及处理探究

第第页导流隧洞塌方分析及处理探究【摘要】本文将结合隧洞的具体实例，对导流隧洞塌方的原因进行分析，提出隧洞塌方的具体解决办法，并探讨在具体实例中的应用。

【关键词】水库；导流隧洞；塌方；处理

拟建扭倮水库工程位于丘北县天星乡扭倮村，南丘河下游左岸的一条支流上，属珠江流域西江水系。坝址以上控制径流面积7.65km2，河流长度4.53km，河流平均坡降42.0‰，多年平均来水量347万m3，P=75%年径流量261.7万m3，水资源条件较好，是解决规划区人畜饮水及农业灌溉较为理想的水源。扭倮水库为小（一）型水库，总库容为174万m3，兴利库容为142.9万m3。扭倮水库主体工程主要包括拦河坝、右岸引水系统和溢洪道。导流设施以10年一遇洪水标准建设。施工导流应用一次拦断河床、枯水期土石围堰挡水、汛期通过坝体临时断面挡水或坝面过水、隧洞导流方式。

导流隧洞的位置在坝址右岸。进水口的底板高程为1520.82m，出水口的底板高程1517.52m，截面为城门洞型，断面尺寸1.5m×2.25m，全长181m。隧洞沿线地层为寒武系八村群下亚群∈bca-3（1）～∈bca-3（4）岩组：∈bca-3（1）岩组岩性为浅灰色、灰绿色变质石英砂岩，呈厚层状；∈bca-3（2）岩组岩性为浅绿色变质中细粒石英砂岩，夹长石英砂岩和薄层绢云母板岩，砂岩呈厚层状；∈bca-3（3）岩组岩性为深灰色、白灰色和浅灰色变质粉粗粒石英砂岩夹绢云母板岩，板岩夹层比较多，粉粗粒石英砂岩呈中厚层和巨厚层状，岩石质地坚硬；∈bca-3（4）岩组岩性为灰色、灰绿色变质中粗粒石英砂岩，夹杂部分青色绢母板岩，砂岩为厚层至巨厚层状；∈bca-4岩组岩性为上部为青色绢云母板岩夹浅灰色厚层状变质石英砂岩，下部位浅至深灰色青色变质石英砂岩夹绢云母板岩。

隧道沿线有断层，断层以N15°～30°E/SE∠60°～80°为主，由角砾岩、糜棱岩组成，宽0.5m～1.0m，规模不大，只有f1与洞线交角为25°，其他条与洞线交角均为60°～70°，对围岩影响不大。岩体风化由构造和岩性控制，石英砂岩抗风效果好，风化不深；长石英砂岩、粉砂岩、板岩抗风化效果差，风化深。

一、导流隧洞开挖和支护方案

根据之前勘测得到的地址状况和施工设备状况，挖掘导流隧洞分两部分进行施工，先开展上半洞地挖掘，完成后，在进行下半洞地挖掘。因围岩类型一般为Ⅲ类Ⅳ类，岩层较薄，稳定性不高，岩层倾向于隧洞轴线夹角较小，应当依照“短进尺、弱爆破、快循环、勤支护”的原则进行，临时支护方案为：Ⅱ类围岩段侧墙和顶拱喷C20砼100mm厚；Ⅲ类围岩洞段侧墙和顶拱喷C20砼100mm厚，同时布置间、排距2.0m、长4m地系统锚杆，设4m至8m地随即锚杆备用；Ⅳ类围岩段侧墙和顶拱喷C20砼150mm厚，同时布置间、派距2.5m、长4m和8m地系统锚杆和125a型钢拱架、间距0.8m，结合超前锚杆、钢筋网、喷砼等组合支护方式；Ⅴ类围岩段主要位于隧洞口位置，采用超前管棚支护洞顶进洞，锚杆和喷砼与Ⅳ类围岩段相同，125a型工字钢拱架间距650毫米，边墙挂网喷砼的支护方式。

二、处理塌方常用方法

（一）超前锚杆、随机锚杆、管棚法

对质地差的隧洞进行施工时，隧洞围岩大多破碎、松散，稳定力不强，挖掘后不久就会发生塌方，所以超前支护是基本手段。隧洞施工应用超前锚杆支护方式，利用超前锚杆进行超前支护，降低超挖和预防塌方，起到预防作用。应用超前锚杆支护进行挖掘，挖掘面显露后应立即进行喷混凝土支护，对岩体质地差、危险性高的重点部位，结合实际情况应用钢支撑支护，确保隧洞施工的安全[1]。

一些部位，开始挖掘后岩体产生塌方，但塌方范围较小，对于这种情况应当仔细分析岩石塌方的原因，并制定相应解决方案。如果岩石是块体、薄层塌方，岩层塌方后稳定时间长，且没有产生连续性塌方，对于这种情况，应首先对塌方段岩石喷射混凝土进行封闭，减小不稳定位置范围，之后用随机锚杆进行支护，将未塌方部位锁住后在进行施工，并用钢支撑对该部位进行支护，预防产生二次塌方[2]。

（二）回填法

发生隧洞岩石塌方后，波及方位较大，塌方体有一定的稳定时间，每发生岩块连续塌落，此时应当迅速进行清渣，用混凝土回填拱背，回填的高度应当和塌方的范围一致，塌体内支撑应尽量撤除。在塌体的护拱与拱圈间应关不回填密实，塌体护拱以回填厚度视具体情况而定。

（三）灌浆法

发生隧岩石塌方后，如果岩石塌方块体直径较小，塌方量过大，无法确定塌方体的范围，进行一段时间出渣后，没有出现塌方体空间，此时应当在塌方体上、隧洞顶拱打入灌浆钢管，灌浆管的深度一般为五米左右，进行塌方体灌浆操作。在灌浆前应先进行支撑面喷混凝土封闭，在进行灌浆，具体压力应依据实际吸浆情况而定，先进性试灌，并及时调整灌浆压力。灌浆时应根据灌浆吸浆量的大小，采用间隙或加速凝剂灌浆，快速固结岩层；灌浆结束后二十四小时，进行出渣，出渣时还需进行观察，发现问题则停止出渣，并继续进行灌浆操作，直至全部通过[3]。

三、扭倮水库导流隧洞塌方处理实例

（一）塌方情况简介和原因分析

该导流隧洞进行下半洞挖掘时，在0+059～0+076靠左侧洞顶处发生塌方，经监理、施工单位、设代组、业主进行联合调查研究后得出隧洞塌方因地质原因而产生，塌方是由一条20°缓倾角和两条60°～80°陡倾角节理切割形成的三角体滑移产生。0+045～0+050洞段为节理延伸段，局部渗水量过大，若不及时处理，会对下半洞挖掘造成极大安全隐患。

（二）塌方处理方案

结合现场的实际地质情况，采用钢拱架、锚喷网复合支护加固、塌空区回填混凝土的方案，支护范围0+035～0+076。

第一，对塌空区暴露面喷射C20砼进行封闭，厚度为10cm，分两次喷射，每次喷射砼厚度5cm，以保证围岩稳定，不掉块，创造相对稳定的作业面。

第二，0+035～0+066段临时支护采用“钢拱架+随机锚杆+挂钢筋网喷射混凝土支护”的方法，支护流程为：钢拱架架立―系统锚杆―钢筋网喷射混凝土10cm厚。

钢拱架主要参数：钢拱架此用125工字钢制作，间距为0.8m，拱架接腿至96m高程，相邻拱架间采用钢筋焊接，间距1m；每榀钢拱架分四个单元，单元间用钢板绑焊连接。

拱部利用随机锚杆支护，锚杆规格为32，L=8m，侧墙采用32，L=4m；钢筋采用8钢筋制作，间距@200mm×200mm，钢筋网铺设在联系钢筋与岩石之间，并与钢拱架焊接为整体，喷护混凝土厚度为10cm。

第三，0+066～0+076段根据现场地质情况增设随机锚杆，锚杆规格为22，L=4m。

（三）处理方案的实施

在回填砼前按照要求对塌方段及影响段进行刚工架、锚喷网复合支护，在这个基础上，对塌空区进行泵送砼回填，塌方回填的同时，对0+035～0+066段地钢拱架支撑在砼回填过程中进行变形观测。

结语：

通过以上的分析研究，我们能够知道，隧洞塌方处理具有较高的时间要求，一旦出现隧洞塌方应立即采取措施；同时处理隧洞塌方的技术性要求较高，应结合隧洞塌方原因、规模等采取科学有效的处理方法。相关技术人员应当不断在实践中完善相应处理措施，保证正常施工和人员安全。

参考文献：

[1]刘新平.水电工程2～#导流洞塌方分析及处理[