小導(dǎo)管在隧洞塌方處理過程中的應(yīng)用.doc

超前小導(dǎo)管和管棚在隧洞塌方處理中的應(yīng)用摘要：引水隧洞開挖屬于典型的地下洞室開挖，一般洞身較長，短則上千米，長則數(shù)千米，其經(jīng)過的地質(zhì)條件也因此變得較為復(fù)雜，塌方就成了洞挖施工中比較常見的施工現(xiàn)象。塌方處理方案一般無固定方案，須視具體情況而定。本文根據(jù)工程中塌方處理的具體情況，淺議超前小導(dǎo)管和管棚在隧洞塌方處理中的應(yīng)用。主題詞：塌方 小導(dǎo)管 管棚 灌漿一、工程概述碧水電站位于布爾哈通河下游、吉林省圖們境內(nèi)，電站裝機(jī)容量為1.6萬千瓦，多年平均發(fā)電量5575.6千瓦時(shí)，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)為3485.1小時(shí)。電站為引水式電站，主要建物由攔河建筑物、引水建筑物、電站廠房及升壓站組成。主要引水建筑物為一條長4196m的引水隧洞，引水隧洞進(jìn)口接進(jìn)水閘，出口接前池。引水隧洞為無壓洞，凈寬為5.7米，凈高為6.94米，底坡為1/2000。引水隧洞在開挖至樁號(hào)1+517時(shí)，右側(cè)頂拱和右側(cè)邊墻出現(xiàn)圍巖大量掉塊，極不穩(wěn)定情況。見此情況，施工人員立即組織撤離。隨后當(dāng)前開挖范圍（約1.5m）的右側(cè)頂拱和右側(cè)邊墻發(fā)生大塌方，塌方發(fā)生后，一直未停止。塌方停止時(shí)，坍塌面向后擴(kuò)至樁號(hào)1+529，長度增加至12m。本次塌方渣體由破碎巖石和大量的構(gòu)造夾泥構(gòu)成，并將整個(gè)洞身填滿，塌方形成的空腔為屋脊形。二、小導(dǎo)管及管棚施工從塌方量和塌方渣體來看，若采用常規(guī)方式進(jìn)行施工，則會(huì)因?yàn)樵w破碎和圍巖風(fēng)化嚴(yán)重不能成洞，而無法完成塌方處理施工。為此，施工方先在塌方渣體上向前以一定仰角打入超前小導(dǎo)管，再利用小導(dǎo)管灌漿，將頂拱范圍內(nèi)的渣體進(jìn)行固結(jié)。同時(shí)，在小導(dǎo)管之間以小角度，再打入一排鋼管作為管棚，并以前方渣體和施工掌子面支立的鋼支撐作支撐，利用鋼管制作棚架，形成管棚，在棚架防護(hù)下進(jìn)行人工開挖，向前進(jìn)尺。1.1鋼支撐支立鋼支撐在塌方處理過程中主要起兩個(gè)作用：一是支撐小導(dǎo)管和管棚，以便于支撐塌方渣體，開挖成洞；二是加強(qiáng)塌方處理過程中的支護(hù)，以確保支護(hù)穩(wěn)定。鋼支撐分兩段支立，先頂拱后邊墻，其間距為50cm，自施工掌子面開始，沿洞軸線支立，鋼支撐間以連接筋連接，并設(shè)置鎖腳錨桿固定。1.2小導(dǎo)管及小管棚制作安裝小導(dǎo)管采用40無縫鋼管，長度為46m，頭部軋成錐形，管壁以梅花形布孔，孔間距：縱向?yàn)?5cm，環(huán)向?yàn)?cm，孔眼大小為8mm。小導(dǎo)管沿拱頂環(huán)向布置，環(huán)向間距為30cm左右，管棚設(shè)置在小導(dǎo)管之間，間距約為1015cm，小導(dǎo)管與管棚相互作用，形成棚架支護(hù)頂拱。前兩排緊靠已支立完的鋼支撐，外插角為45左右。前兩排小導(dǎo)管施工完畢后，用反鏟逐漸向前扒上部石渣，露出下一環(huán)小導(dǎo)管位置時(shí)，停止反鏟扒渣，開始進(jìn)行小導(dǎo)管施工。然后，以此為一個(gè)循環(huán)，向掌子面進(jìn)行小導(dǎo)管施工（由于施工空間較小，為保證塌方安全施工，此后開挖全部采用人工開挖）。自第三排開始，排距為1m左右，并施工至開挖撐子面（小導(dǎo)管和管棚布置見下圖）。1.3固結(jié)灌漿施工1.3.1灌漿實(shí)驗(yàn)灌漿實(shí)驗(yàn)主要目的為確定灌漿壓力和灌漿范圍，灌漿實(shí)驗(yàn)場地選在未被破壞的塌方渣體上，以保證取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能有效地指導(dǎo)塌方灌漿，實(shí)驗(yàn)過程如下：首先按擬定的小導(dǎo)管制作參數(shù)制作幾根4m長的灌漿導(dǎo)管，然后，在塌方渣體上選擇一處合適位置，按水平間距1m擊入。漿液采用純水泥漿，水灰比為0.8:1，注漿采用5Mpa注漿泵。開始注漿前，將鋼管編好序號(hào)，部分作為灌漿孔，部分作為觀察孔。灌漿最大壓力按0.3Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa三種壓力控制，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定最大值時(shí)，則延緩灌漿速度，直到達(dá)到最大壓力值時(shí)，并持續(xù)30分鐘后，停止灌漿。灌漿結(jié)束之后，待水泥漿達(dá)到初凝后，按孔序檢查其灌漿效果。灌漿實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)最大灌漿壓力按0.3Mpa控制時(shí)，灌漿范圍為30cm；當(dāng)最大灌漿壓力按0.5Mpa控制時(shí)，灌漿范圍為50cm；當(dāng)最大灌漿壓力按0.8Mpa控制時(shí)，灌漿出現(xiàn)串漿和冒漿現(xiàn)象。由此表明，本次塌方灌漿最大灌漿壓力應(yīng)選擇0.5Mpa為宜（灌漿實(shí)驗(yàn)詳見下圖）。1.3.1塌方灌漿灌漿前，先對灌漿渣體采用噴C20混凝土進(jìn)行封閉，以減少在灌漿過程中出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象。灌漿按實(shí)驗(yàn)確定的灌漿參數(shù)施工，灌漿分為I序孔和II序孔，施工時(shí)先I序孔后II序孔，自兩側(cè)拱角向中間施工。在灌漿過程中，若出現(xiàn)長時(shí)間無壓力，但吃漿量很大的情況，則出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象，應(yīng)該立即停止灌漿，選擇附近的灌漿管繼續(xù)灌漿。為提高灌漿效果，加快施工進(jìn)度，在水泥漿拌制過程中加入外加劑，外加劑分別為：膨脹劑、早強(qiáng)劑、減水劑，摻量通過實(shí)驗(yàn)確定。三、施工效果整個(gè)12m的塌方從事件發(fā)生到處理結(jié)束，共用了65天。整個(gè)施工過程均很順利，自第二輪灌漿始，施工就進(jìn)入了一個(gè)良性循環(huán)。且從灌漿吃漿量來看，除第一輪灌漿吃漿量較大（達(dá)到了60T）外，其余每輪灌漿吃漿量并不大，均在20T左右。塌方處理結(jié)束后，施工方在塌方段設(shè)置了一些觀測點(diǎn)，對處理完后的塌方面進(jìn)行觀測。通過自塌方處理結(jié)束后的連續(xù)近一個(gè)月的測量觀測，塌方面一直很穩(wěn)定。直至半年后，在進(jìn)行此段混凝土襯砌前，施工方又做了一次測量觀測，整個(gè)塌方面仍然很穩(wěn)定，無變形情況發(fā)生。四、總結(jié)和思考此次塌方處理完畢后，在引水隧洞的上游處，又出現(xiàn)一次大塌方，塌方情況與此次相似，塌方長度達(dá)到15m。施工方再次采用超前小導(dǎo)管和管棚配合的方法進(jìn)行塌方處理施工，只用了79天，便很順利地完成塌方處理。超前小導(dǎo)管灌漿和管棚配合進(jìn)行塌方處理，之所以能達(dá)到很好的效果，主要原理是：小導(dǎo)管灌漿將頂拱以上2m左右范圍內(nèi)的渣體均進(jìn)行固結(jié)，坍塌體由原來的松散體變成了穩(wěn)定的固結(jié)體，再對其進(jìn)行開挖，就可以安全地進(jìn)行相應(yīng)的其他工序施工，順利完成塌方處理。在此過程中，施工方又加入了鋼支撐、錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土等強(qiáng)支護(hù)措施，使得塌方處理完后的塌方段非常堅(jiān)固，確保了塌方段在引水隧洞長期運(yùn)行中的安全穩(wěn)定。本次塌方?jīng)]有造成人員傷亡，處理速度也較快，對整個(gè)電站施工未造成太大的影響。然而，塌方