蒙自县菲白水库输水隧洞施工浅谈

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【摘要】本文结合蒙自县菲白水库的施工实际，就该工程输水隧道施工中遇到断层破碎带的处理方法进行了详细叙述。

【关键词】菲白水库输水隧洞喷锚超前管棚 注浆小套管系统锚杆钢支撑

1工程概述

蒙自县菲白水库为中型除险加固工程。除险加固前，输水方式采用坝下埋管方式进行输水。由于多年运行，坝下埋管已经断裂，埋管处于土坝内，坝体局部已被掏空，严重威胁大坝安全。因此，经红河州水利水电勘察设计研究设计，改坝下埋管方式为左岸输水隧洞方式进行输水，洞身长220m。

输水隧洞洞身段主要为白云岩和灰岩。进出洞口处岩石情况良好。但当隧洞从出口进入至83m时，就发现隧洞进入断层破碎带，且洞内不断有淤泥流出，给隧洞施工带来了具大难题，严重制约隧洞的施工进度和安全。

本文就菲白水库输水洞的开挖支护方法介绍如下，以供同行参考借鉴和研究指正。

2工程施工中的处理方法

针对菲白水库输水隧洞在开挖中遇到的具体情况，工程采用了采用超前锚杆、超前注浆小套管、超前管棚、系统锚杆、喷素混凝土、挂钢筋网喷混凝土、钢支撑加挂网钢筋喷混等方法进行支护，并取得了良好的效果。下面简述如下：

2.1施工程序

打超前注浆小套管注浆（或超前锚杆布设、超前管棚架立）――布孔、钻孔――装药――爆破――出碴――消危并清除松散岩体――系统锚杆――喷素混凝土支护（或得锚杆挂钢筋网喷混、架设钢支撑并挂钢筋网喷混凝土）――下一循环施工。

2.2施工方法

对于极不易稳定岩体的开挖采用超前小管棚进行支护开挖；对于能够稳定，但容易掉块的地层采用喷锚支护的方式进行开挖；对于能稳定但十分破碎的岩体，采用喷锚支护的方式处理效果不佳时，可考虑采用钢支撑并结合喷锚支护的方式进行开挖。

一、超前小管棚施工方法

（1）工艺原理

在破碎松散岩体中超前钻孔，打入小导管并压注具有胶凝性质的浆液，浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中，并将其中的空气、水分排出，使松散破碎体胶结、胶化，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性；使超前小管棚与固结体形成一个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工。

（2）小管棚及注浆设计采用2m/根的Φ42mm小导管布设在拱部，外插角5°,环向间距25cm，纵向环距2m，即每施工一排小导管，开挖支护2m;压注1:1纯水泥浆液，采用525#普通硅酸盐水泥，浆液中掺水泥量3~5%的水玻璃，以缩短浆液的胶化固结时间，控制浆液的扩散范围。

（3）小导管施工要点

小导管加工2m/根的Φ42mm小钢管一端加工成尖锥形，距另一端100cm的位置开始至尖锥端之间按梅花型间距为20cm布设Φ10mm的孔眼4排，以利于小导管推进和浆液渗入破碎岩体。

小导管安设过程中，如果岩体松软，采用YT―28型风动凿岩机直接推送，如果遇夹有坚硬岩石，先用YT―28型风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。

（4）小导管注浆

用注浆泵从小导灌注配制好的浆液至岩体内。为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前对所有孔眼安装止浆塞，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。由于岩体孔隙不均匀，考虑风镐环形开挖的方便，同时要达到固结破碎松散岩体的目的，保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定，形成有一定强度及密实度的壳体，特别是确保两侧拱脚的注浆密实度和承载力，采取注浆终压（0.8~1.2MPa）和注浆量双控注浆质量，拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。通过现场试验确定拱脚终压为1.2MPa，拱腰范围为1.0MPa,拱顶为0.8MPa。注浆时相邻孔眼需间隔开，不能连续注浆，以确保固结效果，又达到控制注浆量的目的。

二、喷锚初期支护

初期支护参数系统锚杆采用3m/根的砂浆锚杆，纵向、环向间距均为100cm，梅花型布置，喷射混凝土厚10cm。

支护方式为在开挖完毕后，立即初喷混凝土封闭围岩；在初喷混凝土封闭围岩后按设计布设锚杆和注浆。锚杆应沿径向进行钻孔，确保锚入稳定岩层的深度。锚杆孔钻好后，将安装好锚头的中空注浆锚杆插入锚孔锚头上的倒刺立即将锚杆挂住。在砂浆锚杆上安装好止浆塞、垫板、螺母在锚杆尾端安装止浆塞、垫板和螺母之后，即可压注掺有水玻璃1:1的纯水泥浆，注浆终压为到0.8MPa,确保保证锚固质量及改良围岩结构。锚杆安装锚固完毕后即可挂钢筋网片。钢筋网片采用Φ6.5钢筋，除锈处理后按设计加工成100cm×100cm的网片；挂设是网片必须随受喷面的起伏铺设，与受喷面间留3cm作为保护，网片与系统锚杆焊接牢固，确保喷射混凝土时不移动。

第二次喷射混凝土前用高压风将岩壁面的粉尘和杂物吹干净，喷射砼分段、分片由下向上依次分层进行，每段长度为3m。为加快混凝土强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果，用多盏碘钨灯提高作业环境温度。喷头喷射方向与岩面偏角小于10°，夹角为45°；喷头至受喷面距离在0.6~1.0m之间，喷头呈螺旋形均匀缓慢移动，一般绕圈直径0.4m为宜。喷射混凝土必须符合规范要求。

三、钢支撑架设

钢支撑按设计要求分节加工成型，钢支撑分节间通过钢板用螺栓联接。

（1）钢支撑严格按设计间距架立。

（2）为充分发挥钢支撑的承载能力，首先要求杆支撑必须垂直且与线路方向垂直；其次，架立拱部钢支撑时，严格控制左、右拱脚标高，以防拱架偏斜，影响与边墙钢支撑架的圆顺连接或浸入衬砌厚度。

（3）为方便拱部钢支撑与边墙钢支撑的连接，在拱脚连接处铺不小于20cm厚的粗砂或石屑。边墙钢格栅底部必须置于基岩上，以防下沉变形。

混凝土喷浆完毕后，在喷浆前渗漏水部位钻设排水孔。孔径Φ42mm，孔深3m，插上每50cm钻设梅花孔的PVC管进行排水。

2.3变形监控

支护完成后，在拱顶、拱脚及边墙的内轨顶面标高处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测。以确保工程施工安全、质量和进度，减少变形量。

3施工效果

（1）在施工过程中，没有出现任何安全事故；

（2）在隧洞破碎段和有淤泥流出段，由于采用超前小管棚施工并配合喷锚、钢支掌支护方式掘进，并依据“短进尺、弱爆破。多循环、强支护”的原则，使工程以顺利完工。

4结语

由于工程地质的多样性、复杂性和地下工程的隐蔽性，许多工作必须要在现场施工中，针对实际情况进行“对症下药”。对于同类地质情况下的隧洞施工，上述方法是值得借鉴的。