引水工程施工支洞軟巖變形控制工程

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摘要：某引水工程施工支洞軟巖洞段開挖施工中，出現(xiàn)不同程度中等及輕微變形，根據(jù)圍巖變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整初期支護(hù)方案、適時(shí)進(jìn)行二襯施工，最終將變形量控制在1cm～2cm，控制效果良好，對后續(xù)主洞施工及其他工程具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：軟巖；變形控制；監(jiān)測；鋼支撐

1工程概述

某引水工程施工支洞長660m，支洞傾角23.4°，為斜井支洞，采用鉆爆法施工、四線雙車道有軌運(yùn)輸。支洞斷面為圓拱直墻型，斷面尺寸6.5m×6.0m（寬×高），采用50cm厚C25鋼筋混凝土襯砌。支洞斷面布置見圖1：本支洞自進(jìn)口0+000m至0+100m樁號處，洞身埋深約7～110m，圍巖物質(zhì)成分以D1l弱風(fēng)化鈣質(zhì)砂巖夾強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r為主，飽和抗壓強(qiáng)度Rb=8～15MPa，局部發(fā)育泥化夾層，呈碎裂結(jié)構(gòu)；全洞段巖體處于地下水位以下，洞頂及洞壁有面狀滴水，局部有線狀水流，洞頂及洞壁穩(wěn)定性差，綜合評判整體為Ⅴ類圍巖，屬特殊不良地質(zhì)軟巖洞段[1]。該洞段原初期支護(hù)方案如下：超前小導(dǎo)管L=4.5m，+鋼支撐I20a型@60cm+縱向Φ25鋼筋@100cm+掛網(wǎng)噴C20混凝土厚20cm+L=4.5m、Φ25系統(tǒng)中空注漿錨桿2.0×0.6m+工字鋼底腳及起拱處每側(cè)各2根Φ25、L=4.5m普通砂漿鎖腳錨桿，斷面見圖2。

2變形情況

施工支洞軟巖段開挖過程中，現(xiàn)場按間隔約5m布置了安全監(jiān)測斷面進(jìn)行圍巖收斂監(jiān)測，各斷面監(jiān)測頻次為埋設(shè)后一周以內(nèi)監(jiān)測2次/天，一周后監(jiān)測1次/天，待變形基本穩(wěn)定后監(jiān)測頻次為3天一次。本施工支洞開挖至0+060m樁號時(shí)，根據(jù)0+025m～0+055m段變形監(jiān)測成果，顯示該洞段存在中等及輕微變形問題，各監(jiān)測斷面變形主要發(fā)生在開挖初支后的10日內(nèi)，之后趨于收斂。沉降變形量一般2cm～7cm，收斂變形一般2cm～5cm，最大變形量發(fā)生在0+025斷面，頂拱豎向最大沉降量為14cm，兩側(cè)邊墻內(nèi)縮4cm。變形后對實(shí)際凈空斷面進(jìn)行了測量，0+025m、0+030m斷面下沉變形后均侵入襯砌凈空2cm～14cm不等，與監(jiān)測數(shù)據(jù)基本一致。

3變形控制措施

3.1已開挖洞段變形控制

根據(jù)變形監(jiān)測成果，為控制變形速率及變形量，已開挖洞段在原初期支護(hù)的基礎(chǔ)上采取以下措施：（1）在變形最大處鋼支撐及前后各兩榀鋼支撐底腳增加橫向鋼支撐，共五榀。（2）鋼支撐底腳采取塊石換填處理。（3）及時(shí)澆筑已開挖洞段二襯混凝土底板襯砌，并盡快完成邊頂拱混凝土襯砌。

3.2后續(xù)軟巖洞段變形控制

（1）在掌子面掘進(jìn)前，采用超前注漿小導(dǎo)管超前注漿對軟巖地層進(jìn)行超前支護(hù)[2]。（2）采用錨、噴、鋼筋網(wǎng)及鋼拱架聯(lián)合支護(hù)的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)緊跟開挖面進(jìn)行施工，使變形量控制在允許范圍內(nèi)。（3）鋼支撐底腳增設(shè)30cm×30cm×30cm（長×寬×高）C20預(yù)制混凝土墊塊墊腳，必要時(shí)底腳工字鋼增加橫撐進(jìn)行加固。（4）將L=4.5m、Φ25普通砂漿鎖腳錨桿調(diào)整為L=4.5m、φ42鎖腳錨管，管內(nèi)注漿填實(shí)。加強(qiáng)支護(hù)后，斷面見圖3。（5）根據(jù)圍巖變形量、變形速率控制允許值[3]，確定以下施工支洞軟巖段施工期間變形監(jiān)測預(yù)警值：a.當(dāng)支洞埋深小于50m時(shí)，支洞單日變形量達(dá)12mm或累計(jì)變形量達(dá)60mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行報(bào)警。b.當(dāng)支洞埋深大于50m時(shí)，支洞單日變形量達(dá)24mm或累計(jì)變形量達(dá)120mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行報(bào)警。通過以上加強(qiáng)初期支護(hù)措施盡量控制變形速率及累計(jì)變形量在允許值（預(yù)警值）范圍內(nèi)。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，如采取上述初期支護(hù)加強(qiáng)措施后的監(jiān)測斷面，其變形速率逼近日變形量允許值或累計(jì)變形量已逼近允許值且變形速率無收斂趨勢時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，停止開挖，在原有支護(hù)體系下，迅速設(shè)置剪刀撐、腰部橫向支撐等臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，在確保安全的基礎(chǔ)上，立即組織澆筑底板襯砌，并盡快完成邊頂拱襯砌。

4效果評價(jià)

已開挖的軟巖段洞段在采取變形控制加強(qiáng)措施后，結(jié)合變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)啄_橫撐施工完成后，變形得到很大的遏制，當(dāng)?shù)装邃摻罨炷潦┕ね瓿珊?，變形已逐漸趨于穩(wěn)定，變形控制效果顯著。后續(xù)軟巖段開挖施工中，根據(jù)鄰近掌子面的變形監(jiān)測成果，合理選用變形控制支護(hù)措施，及時(shí)調(diào)整支護(hù)施工工藝，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，充分掌握隧洞圍巖穩(wěn)定狀態(tài)，參照不同變形監(jiān)測預(yù)警值，適時(shí)進(jìn)行二次襯砌施工。根據(jù)對采用了軟巖變形控制措施洞段實(shí)際初期支護(hù)凈空斷面進(jìn)行測量，圍巖變形量基本控制在了1cm～2cm，較好的解決了圍巖變形過大影響支洞交通通行，甚至危及隧洞施工安全的問題。

5結(jié)束語

（1）軟巖段隧洞掌子面鉆爆開挖施工前，應(yīng)進(jìn)行超前支護(hù)，在超前支護(hù)的保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，初期支護(hù)務(wù)必緊跟開挖面進(jìn)行施工，及時(shí)支護(hù)。（2）結(jié)合前期地質(zhì)勘探成果，具備產(chǎn)生軟巖變形條件、易發(fā)生軟巖變形的洞段，應(yīng)從掌子面附近具備收斂測點(diǎn)埋設(shè)條件開始進(jìn)行圍巖收斂安全監(jiān)測，以期盡快獲得當(dāng)前支護(hù)參數(shù)下隧洞變形觀測數(shù)據(jù)。在變形速率高、累積變形量大的洞段應(yīng)酌情增加觀測點(diǎn)和觀測次數(shù)，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)并加強(qiáng)支護(hù)，將變形速率及累計(jì)變形量控制在允許值范圍內(nèi)，當(dāng)變形長期不收斂、變形速率或累計(jì)變形量逼近預(yù)警值時(shí)，應(yīng)立即采取加固措施，在確保安全前提下，適時(shí)進(jìn)行二次襯砌。

參考文獻(xiàn)：

[1]SL279-2016.水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]SL378-2007.水工建筑物地下開挖工程施工規(guī)范[S].

[3]SL377-2007.水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

作者：畢桉靖 李春雁 單位：云南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院