水利隧洞工程的開(kāi)挖施工和塌方處理

水利隧洞工程的開(kāi)挖施工和塌方處理路隆郡（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）0引言在水利工程建設(shè)項(xiàng)目中，水利隧洞工程是重要的基礎(chǔ)工程之一。加強(qiáng)水利隧洞工程施工管理，能夠有效提升水利工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在工程施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)水利工程隧洞開(kāi)挖特點(diǎn)，采用相應(yīng)的施工技術(shù)，確保施工得以順利進(jìn)行。1水利隧洞工程開(kāi)挖施工要點(diǎn)施工測(cè)量階段的要點(diǎn)控制在水利隧洞工程施工中，應(yīng)安排專(zhuān)人測(cè)量開(kāi)挖施工中所需要的數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)和隧洞爆破施工設(shè)計(jì)方案和參數(shù)，進(jìn)行開(kāi)挖爆破布孔。此外，在測(cè)量斷面時(shí)，應(yīng)在混凝土施工前期，對(duì)測(cè)量距離進(jìn)行控制，通常情況下，會(huì)選擇在5?10m處對(duì)隧洞軸線開(kāi)展全方位檢測(cè)，并確保檢測(cè)的精準(zhǔn)性，合理制定工程總量，科學(xué)布置施工工序。在隧洞開(kāi)挖施工準(zhǔn)備階段，還需對(duì)隧洞洞壁和洞頂相隔20m的位置，設(shè)置樁號(hào)和標(biāo)志牌［1］。鉆孔施工階段的要點(diǎn)控制在隧洞開(kāi)挖過(guò)程中，工作人員應(yīng)根據(jù)測(cè)量的腰線、爆破布孔、開(kāi)挖的周邊線等，采取相應(yīng)的鉆孔技術(shù)開(kāi)展鉆孔施工。還應(yīng)仔細(xì)檢查鉆孔施工所用到的機(jī)器，包含機(jī)器卡套、機(jī)器內(nèi)部彈簧、緊固件、支架等，確保鉆孔施工機(jī)器正常工作。爆破施工階段的要點(diǎn)控制爆破施工存在一定的危險(xiǎn)性，因此，在作業(yè)開(kāi)始前，應(yīng)制定詳細(xì)周全的施工方案，保證開(kāi)挖面具有良好的平整性，并對(duì)炸藥進(jìn)行嚴(yán)格控制,使爆破對(duì)周?chē)鷰r層的影響降到最低。在爆破開(kāi)始前，應(yīng)進(jìn)行多次爆破試驗(yàn)，準(zhǔn)確判斷周?chē)鷰r石的具體情況，這一過(guò)程也需要制定較為詳細(xì)的試驗(yàn)方案，并上報(bào)相關(guān)監(jiān)管部門(mén)，審核通過(guò)后才可以開(kāi)展爆破試驗(yàn)活動(dòng)。試驗(yàn)時(shí)，要做好爆破參數(shù)的收集與整理，包含巖石物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及變化程度等相關(guān)數(shù)據(jù)，并制定相應(yīng)的爆破方案［2］。2水利隧洞工程常用的開(kāi)挖施工技術(shù)水利隧洞工程的開(kāi)挖施工，應(yīng)根據(jù)隧道周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)，對(duì)洞身的穩(wěn)定有影響的巖體類(lèi)型、底層的穩(wěn)固性，選擇開(kāi)挖施工技術(shù)，如全斷面開(kāi)挖施工技術(shù)、導(dǎo)洞開(kāi)挖技術(shù)等。隧洞高度相對(duì)較高時(shí)，可以采用臺(tái)階法開(kāi)挖方案，以防止超挖，保證隧道開(kāi)挖作業(yè)的安全性，提高施工質(zhì)量。1全斷面開(kāi)挖施工技術(shù)這種開(kāi)挖施工技術(shù)，主要適用于隧道圍巖穩(wěn)定性較好的開(kāi)挖段。開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)的巖石比較堅(jiān)固時(shí)，可以通過(guò)鉆孔、裝藥、爆破開(kāi)挖隧道的方法實(shí)施作業(yè)，之后再進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。選用全斷面開(kāi)挖施工技術(shù)，可以提高施工速度，使水利工程隧洞施工質(zhì)量和效率顯著提升。導(dǎo)洞開(kāi)挖施工技術(shù)導(dǎo)洞開(kāi)挖是先掘進(jìn)斷面的一部分，而后擴(kuò)大至全斷面，通常適用于斷面較大、地質(zhì)條件差的情況。導(dǎo)洞開(kāi)挖技術(shù)用于水利隧洞工程，具有一定的靈活性，能根據(jù)隧洞施工區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)，為接下來(lái)的排水、隧洞不良地質(zhì)處理等創(chuàng)造了極為便利的條件，保證了隧洞施工過(guò)程中良好的通風(fēng)效果。錨桿加固支護(hù)技術(shù)錨桿加固支護(hù)技術(shù)，主要應(yīng)用在隧洞出口邊坡、開(kāi)挖深度超過(guò)5m,或深度雖未超過(guò)5m,但地質(zhì)條件和周?chē)h(huán)境特別復(fù)雜的工程，以及隧道、正在生產(chǎn)的采掘工作面等地下洞室施工過(guò)程中。錨桿支護(hù)技術(shù)具有節(jié)約成本、效果明顯、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)。由于隧洞的開(kāi)挖施工具有多種方式，支護(hù)方式也隨之不同。如果隧洞圍巖基本質(zhì)量較好，表面平整，可以掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片，噴射混凝土；如果開(kāi)挖斷面不具備一定的穩(wěn)定性，則應(yīng)先選擇隨機(jī)錨桿的方法開(kāi)展支護(hù)作業(yè),再進(jìn)行隧道襯砌混凝土施工作業(yè)?；炷烈r砌隧道施工技術(shù)在水利隧道工程中，襯砌是沿隧洞周?chē)ㄖ?、具有永久性支護(hù)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，能夠有效避免隧洞圍巖變形或者圍巖坍塌。施工前要做好勘測(cè)，在全面掌握施工巖石及其工程地質(zhì)性質(zhì)后，才可以進(jìn)行混凝土襯砌作業(yè)。當(dāng)隧洞水平收斂速度與實(shí)際要求相符，隧道凈空位移和拱頂位移速度滿足襯砌要求，同時(shí)支護(hù)表面沒(méi)有出現(xiàn)裂縫，才可以進(jìn)行襯砌施工［3］。3水利隧洞開(kāi)挖施工技術(shù)應(yīng)用案例1工程概況以甘肅中部生態(tài)移民開(kāi)發(fā)供水工程1標(biāo)段為例，主體隧洞工程長(zhǎng)2778.77m,隧洞進(jìn)口段在開(kāi)挖掘進(jìn)過(guò)程中(樁號(hào)24+346.5-24+417),掌子面失穩(wěn)，洞頂發(fā)生大量涌砂。該段隧洞穿越古溝槽，布置第四系中更新統(tǒng)地層之中，埋深38?53%圍巖巖性為(Q2pl)洪積粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂及砂礫石，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，呈交互狀沉積，土層結(jié)構(gòu)密實(shí)，其粉細(xì)砂層、砂礫石層中賦存地下水，水量較小，地下水沿側(cè)墻滴滲及底板處涌出，地下水活動(dòng)輕微?中等，水質(zhì)差，對(duì)普通混凝土具硫酸鹽強(qiáng)腐蝕性。圍巖物理力學(xué)指標(biāo)：天然密度1.7?1.9g/cm3,內(nèi)摩擦角20°?28°，凝聚力0.024?0.(MMPa,泊松比0.29?0.40,堅(jiān)固系數(shù)0.4?0.5。判定(Q2pl)圍巖類(lèi)別為極不穩(wěn)定的V類(lèi)圍巖。隧洞(Q2pl)圍巖成洞條件差，賦存地下水，開(kāi)挖中圍巖不能自穩(wěn)。其中24+346.5?24+417.0段圍巖為粉細(xì)砂層，在開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生圍巖坍塌、變形，出現(xiàn)涌砂、涌土現(xiàn)象。洞身頂部形成空腔，該空腔存在重大安全隱患，為保證隧洞工程質(zhì)量，施工前準(zhǔn)備充分，先防護(hù)后施工，安全進(jìn)洞，嚴(yán)格按“新奧法”施工技術(shù)組織施Xo開(kāi)挖時(shí)堅(jiān)持安全第一的原則，采用“弱爆破(或不爆破)，少擾動(dòng)，早支護(hù)，勤測(cè)量，快封閉”的方法，采取適宜的輔助施工措施,各工序緊密銜接，確保施工安全。3.2開(kāi)挖施工技術(shù)2.1土石方明挖施工技術(shù)(1)隧洞進(jìn)口和出口土方明挖施工。將土和巖石按照施工設(shè)計(jì)圖紙，從上到下分層進(jìn)行松動(dòng)、破碎、挖掘并運(yùn)出，每一層的厚度都應(yīng)嚴(yán)格控制在4m內(nèi)。開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)安排工作人員專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)監(jiān)督、檢查，對(duì)高度大于30嘰小于100m的巖質(zhì)邊坡位移變形加強(qiáng)監(jiān)控，并采用鏟斗容量為1.2rn3的反鏟挖掘機(jī)實(shí)施挖裝，15t自卸卡車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸。(2)隧洞進(jìn)口和出口石方明挖施工。選擇yt-28手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔,在鑿巖深度相同的情況下，其轉(zhuǎn)速較低，更加耐用，并配有消音罩,有效改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，與同類(lèi)型機(jī)具相比較，具有重量輕、噪音小、效率高、經(jīng)濟(jì)效果好等特點(diǎn)。在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)從上到下分層操作，每層實(shí)際厚度為3m,采用鏟斗容量為1.2m3的反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行裝渣，15t自卸卡車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸。(3)在主爆孔爆破施工中，應(yīng)使用臺(tái)階微差松動(dòng)爆破技術(shù)，2號(hào)巖石硝核炸藥，非電毫秒雷管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)串聯(lián)起爆技術(shù)。周邊孔爆破施工中則先采取光面爆破技術(shù)實(shí)施鉆爆，之后再進(jìn)行主爆孔起爆。(4)在渠道開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)采取全斷面法施工，結(jié)合實(shí)際隧洞挖深分層逐級(jí)式開(kāi)挖，每段劃分成多個(gè)作業(yè)面，挖掘機(jī)械和裝載機(jī)同時(shí)開(kāi)挖，每一臺(tái)挖掘機(jī)應(yīng)按照實(shí)際運(yùn)輸距離，配備一定數(shù)量的自卸汽車(chē)進(jìn)行運(yùn)土［4］。3.2.2石方洞挖施工技術(shù)石方洞挖施工中采用yt-28手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆爆，ZL50C輪式裝載機(jī)裝渣，15t自卸卡車(chē)運(yùn)輸。四級(jí)圍巖和五級(jí)圍巖段在施工過(guò)程中，應(yīng)遵循“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”的原則進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。根據(jù)不同圍巖位置，進(jìn)行爆破施工方案設(shè)計(jì)。(1)隧洞H類(lèi)圍巖洞段?？咨?.3m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔間距0.3m,崩落孔距0.9m,排距0.8m,周邊爆破的炮孔間距0.55m,從裝藥重心到自由面的距離0.7m,隧洞周邊孔裝藥量1kg中含0.35mg；(2)隧洞IV類(lèi)圍巖洞段?？咨?.5m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔間距0.3m,崩落孔距0.9%排距0.8%周邊爆破的炮孔間距0.5m,從裝藥重心到自由面的距離0.65m,隧洞周邊孔裝藥量1kg中含0.24mg；(3)隧洞V類(lèi)圍巖洞段?？咨?m,隧道直孔掏槽爆破的炮孔間距0.3m,崩落孔距0.9m,排距0.8m,周邊爆破的炮孔間距0.45m,從裝藥重心到自由面的距離0.6m,隧洞周邊孔裝藥量1kg中含0.2nig。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，實(shí)際爆破參數(shù)須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的爆破效果。4水利隧洞工程塌方處理措施在水利隧洞工程的開(kāi)挖施工中，一旦發(fā)生塌方現(xiàn)象，應(yīng)遵循“小塌清，先支后清”、“大塌穿，先棚后穿”的原則，開(kāi)展具體的塌方處理工作。(1)如果塌方體積不大，并已進(jìn)行噴錨支護(hù)或架設(shè)構(gòu)件支撐時(shí)，可以在兩端或者在一端從上至下將坍渣清除干凈，并在開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)頂部實(shí)行噴錨支護(hù)或架設(shè)構(gòu)件支撐，避免再次出現(xiàn)坍塌。(2)如果塌方體積比較大，或者出現(xiàn)坍體堵塞的情況，施工人員不能進(jìn)到塌方區(qū)域開(kāi)展支護(hù)時(shí)，可以通過(guò)注漿的方法對(duì)塌體進(jìn)行加固，再采用“穿”的方法在塌方區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行開(kāi)挖。(3)針對(duì)隧洞塌方洞段，可以采用管棚預(yù)注漿施工工藝，或沿著開(kāi)挖隧道的外輪廓線，從一定角度打入管壁帶孔的小導(dǎo)管，向管內(nèi)壓注漿液，這樣不僅能夠?qū)λw進(jìn)行加固，與鋼拱架組合，還發(fā)揮了支撐塌體的棚架作用［5］。5結(jié)束語(yǔ)加強(qiáng)水利隧洞工程施工管理，不僅對(duì)隧洞工程施工質(zhì)量和進(jìn)度的提升具有促進(jìn)