1工程概況

　　金盆水利樞紐溢洪洞是黑河水庫的主要泄水建筑物，位于大壩石岸。全長(cháng)522.544m，由進(jìn)口引渠段、溢流閘室段、洞內陡坡段、反弧段、平洞段及出口明涵段、擴散段和挑流鼻坎段組成。各洞身斷面均為圓拱直墻形，開(kāi)挖斷面由進(jìn)口段B×H=14.7×17.8m變?yōu)槎钙露文┒薆×H=13.20×14.80m。

　　工程所在區域基巖為前震旦系寬坪群大鎮溝組（AnzKd）變質(zhì)巖，巖性以云母石英片巖（Se）、綠泥石片巖（Sc）及鈣質(zhì)石英巖（Qu）為主，間有沿后期斷裂而侵入的石英巖脈（q）、云煌斑巖脈（x）及斜長(cháng)斑巖脈（N）分布。

　　洞室以強風(fēng)化云母石英片巖為主，間有部分綠泥片巖和少量鈣質(zhì)石英巖。大部分是巖體破碎、易風(fēng)化的軟弱基巖，風(fēng)化嚴重，裂隙發(fā)育。斷層數量多，并且相互交錯，地質(zhì)勘探不能詳細提示地層狀況，其中影響較大的F5斷層寬度1.5m，影響帶16m.在隧洞開(kāi)挖掘至0+090時(shí)發(fā)現一條新的斷層，寬度1m。F5斷層與該斷層互相切割，其充填物均為斷層泥、角礫巖、石、屑，微膠結散粒結構，遇水極易軟化塌陷，嚴重時(shí)呈流淌狀，屬極不穩定的V類(lèi)圍巖。

　　全洞地質(zhì)條件差，不穩定性的（ì類(lèi)）和極不穩定的（í類(lèi)）占50%以上。洞身開(kāi)挖斷面大，成洞條件差。陡坡段坡比為1：2（≈26.7°），不能使用大型開(kāi)挖及混凝土施工設備，施工效率低，進(jìn)度慢。陡坡段沿線(xiàn)側墻高度、底寬和頂拱圓半徑逐漸變化為異型漸變段，施工難度大。

　　2陡坡段塌方情況

　　2.1塌方經(jīng)過(guò)

　　溢洪洞陡坡段上中導洞貫通時(shí)間為2000年9月6日。由于地質(zhì)勘探未查明無(wú)名斷層的存在，施工當中事先沒(méi)有采取得力措施，導致了首次塌方。由于類(lèi)似小規模的塌方在以往洞室開(kāi)挖中時(shí)常發(fā)生，并未引起足夠重視。自2000年9月至2000年11月，一直采用常規施工方法，邊塌方邊出渣，自地表鉆孔下錨束，洞內再用混凝土澆筑后張拉懸吊混凝土治理塌方的方案。2001年3月14日，錨束鉆孔已完成，洞內繼續出渣時(shí)發(fā)生了大規模冒頂塌方。山體表面出現一直徑約10m、深約15m的塌落坑體。經(jīng)現場(chǎng)考察和綜合分析，該段主要是由于受F5斷層影響，再加上邊塌方邊出渣，致使塌方形成的空腔已與地表相溝通導致冒頂。洞頂距地面高差約85m。塌方造成0+084～0+095m處全部封死，形成邊同拱架、架管在內以粘土片石為主組成的塌方體約3000m³。同時(shí)，受F5斷層和下游塌落體影響，在0+069～0+084段頂部F5斷層與無(wú)名斷層形成三角體，該三角體圍巖處于極不穩定狀態(tài)，急需進(jìn)行加固處理。

　　2.2先期處理措施

　　2.2.1邊塌方邊出渣強行掘進(jìn)

　　鑒于首欠塌方規模不大，且方量小，為爭取工程進(jìn)度，從2000年9月12日開(kāi)始，采取邊塌方邊出渣，邊噴錨支護方法，歷時(shí)兩個(gè)月時(shí)間，先后立拱架13榀。試圖一舉通過(guò)塌方體，因施工擾動(dòng)，不僅沒(méi)能有效遏制塌方，而且加劇了冒頂的產(chǎn)生。

　　2.2.2預應力錨束加固

　　在洞室進(jìn)行塌方處理的同時(shí)，對塌腔頂部采取預應力錨束進(jìn)行加固。在地面相應位置造Ф110錨束孔17個(gè)，然后每孔分別采用7束7×Ф5（100t級）松弛鋼鉸線(xiàn)穿至堆渣頂部，并以塌方體為支撐，用C20一級配微膨脹混凝土回填。由于此時(shí)未塌方巖體已不穩定，再加上造孔擾動(dòng)，正當造孔完成穿錨束時(shí)出現冒頂塌方。

　　2.2.3膨脹混凝土回填地表塌坑

　　為防止地表水滲入，用膨脹混凝土回填地表塌坑，采用人工削坡方式，將地表層塌方四周的倒坡或直立坡削至1：0.1～0.2的正坡，再用混凝土填充（見(jiàn)圖1），共計回填混凝土1050m³。

　　因F5斷層與一橫切洞室的高傾角無(wú)名斷層切割隧洞頂形成極不穩定的三角體，首先在上半洞洞底兩側墻部位砌M1094×100cm漿砌石擋墻，插入鋼筋，澆筑C20混凝土。鋼拱架采用18#工字鋼加工制作，側墻模板采用常規辦法支撐加固，頂拱曲面混凝土模板采用14#槽鋼對口焊接彎制，模板支撐和頂拱支撐見(jiàn)圖2.待側墻拆模后，在兩側墻各布置18根Ф2520t級，孔深10.5m預應力錨桿。防止頂拱下滑。

　　2.2.5固結灌漿加固

　　對塌方渣體自地表和洞內進(jìn)行固結灌漿。首先，在洞內渣體表面噴射C25細石砼，封閉掌子面，噴射厚度20～30cm，然后，用0.1～0.6Mpa的壓力進(jìn)行固灌。由于造孔困難，固灌孔深逐漸增加，壓力隨孔深逐漸增大，直至穿越塌方段。地表灌漿仍利用原錨束孔，采用0.6～018Mpa的壓力，自下而上分段灌注。灌漿時(shí)嚴格按照相應技術(shù)規范進(jìn)行施工，共灌注水泥1050t。通過(guò)灌漿使塌方渣體的整體強度有了明顯提高。

　　2.2.6超前管棚支護

　　用100B潛孔鉆沿頂拱上沿造孔26個(gè)，孔深12～14m，間距0.5m，孔與洞軸線(xiàn)夾角5°～10°，孔徑Ф110，插入Ф69鋼管，管長(cháng)13m，基本穿插越塌方區，孔內注入M25水泥砂漿形成管棚。

　　3綜合處理方案

　　3.1施工方法

　　經(jīng)過(guò)對塌方段現場(chǎng)多次考察，深入分析，反復論證后決定采用先固結塌方體，后開(kāi)挖的總體方案。在施工過(guò)程中始終貫徹短掘進(jìn)、強支護、勤觀(guān)測的總體原則，進(jìn)尺控制在0.5m以?xún)�，盡量避免爆破作業(yè)，及時(shí)進(jìn)行噴錨支護，具體施工工藝流程如下：

　　灌漿固結塌方體→超前管棚支護→“D”形掏槽法開(kāi)挖→C25混凝土封閉→自鉆式錨桿錨固→鋼拱架支護→網(wǎng)片制安→混凝土噴護→回填灌漿

　　3.1.1開(kāi)挖施工

　　采用EX200反鏟挖掘、風(fēng)鎬配合施工方法。首先用反鏟挖兩個(gè)拱角，兩側寬度小于3m，以反鏟能正常作業(yè)為準。其次滯后挖中間部分，使中間預留1.2～2m的施工平臺。這樣做的好處有二：一是預留部分對掌子面起一定支撐作用，防止掌子面坍塌，二是可代替腳手架，便于安裝拱架。開(kāi)挖順序見(jiàn)圖3。

　　3.1.2C25混凝土封閉

　　當一個(gè)循環(huán)的挖掘工作完成后，立即用C25噴射混凝土進(jìn)行封閉，厚度為5～8cm。

　　3.1.3自鉆式錨桿錨固

　　由于該段成孔條件差，所以均采用自鉆式錨桿，超前錨桿與系統錨桿錯排呈梅花型布置，錨桿桿長(cháng)6m，孔深5.6m，外露0.4m，間排距為0.8×5.6m，超前錨桿與洞軸線(xiàn)夾角為60o.錨桿灌漿漿液用0.6：1水泥漿，灌漿壓力不小于0.4Mpa.

　　3.1.4拱架支護

　　鋼拱架為[18槽鋼對口焊接加工成弧形，間距為50cm.考慮到拱角承重，且開(kāi)挖時(shí)難以達到新鮮完整基巖，采用鎖角錨桿對拱角進(jìn)行固定，每個(gè)拱角為4根ф25×3.5m錨桿，拱架與拱架之間用ф25螺紋鋼焊接，間距為30cm，鋼筋焊在拱架上部，形成一排縱向連系筋。在進(jìn)行到0+089后，根據地質(zhì)情況，用2ф25+1ф36兩筋一管錨束代替普通錨桿鎖固拱角。

　　3.1.5鋼筋網(wǎng)片制安

　　鋼筋網(wǎng)采和預制好的ф6@20×20網(wǎng)片直按置入拱架之間，網(wǎng)片規格為0.6×1.0m，網(wǎng)片與錨桿焊接牢固，因拱架間有ф25縱連系筋，故采用單層網(wǎng)片。

　　3.1.6C25混凝土噴護

　　由于噴護混凝土代替了現澆混凝土，噴護厚度為30cm～40cm，達到與拱架持平，以形成較密的鋼筋混凝土結構，噴護時(shí)第一次為8～10cm，以后再隨進(jìn)度循環(huán)噴護，分3～5次進(jìn)行，直至與拱架齊平。

　　3.1.7塌方渣體清除

　　由于堆積物主要為石渣加片石，細顆粒含量較大，開(kāi)始的回填灌漿效果不明顯，漿液將槽鋼、拱架和架管填充密實(shí)，與部分片石形成固結圈，未達到理想的固結范圍，由于采用自鉆式錨桿直接注漿，促使渣體含水率增大（8.4×17.3%），石渣基本呈松散狀。出渣時(shí)，先用氣割切除拱架與架管，并保留中間堆積物。兩側以人工為主，反鏟配合出渣。

　　3.1.8回填灌漿

　　在已形成支護段打自鉆式錨桿，深4m，間排距1×1m，采用單孔單灌法進(jìn)行回填灌漿。這樣使塌方體小空腔進(jìn)一步充填密實(shí)。并與已支護的鋼梁混凝土形成4～5m厚的固結圈。保證了隧洞上半洞的穩定。

　　3.2技術(shù)要求

　　3.2.1測量放線(xiàn)

　　采用TCR305型全站儀進(jìn)行測量放樣，用紅漆標注開(kāi)挖輪廓線(xiàn)和錨桿位置點(diǎn)。

　　3.2.2爆破控制

　　在處理塌方時(shí)，最怕爆破振動(dòng)，破壞塌方體內部結構，使之失衡。但在開(kāi)挖時(shí)難免遇到局部原狀基巖，需進(jìn)行爆破時(shí)，必須視具體情況和具體部位考慮藥量及爆破方式，一般在頂拱靠近塌方體的特殊部位，均采用單孔火雷管起爆，藥量控制在0.3kg左右。若拱角非特殊部位一般采用非電毫秒延時(shí)起爆網(wǎng)絡(luò )，單孔藥量不超過(guò)150kg，總藥量不超過(guò)3kg，且必須單孔單響。

　　3.2.3噴射混凝土配合比

　　噴射混凝土抗壓強度測試：C25混凝土實(shí)測為30Mpa、27Mpa、26Mpa

　　錨桿拉撥測試：設計每根不小于8t，實(shí)測為8.5t、8.7t、9.2t、8.1t

　　4結語(yǔ)

　　1）大型隧洞的前期地質(zhì)工作一定要認真細致，為設計施工提供詳實(shí)資料，以減少工程投資。黑河溢洪洞采用自鉆式錨桿與普通錨桿相比較，既增加投資130萬(wàn)元，又影響了整個(gè)主體工程進(jìn)度。

　　2）洞室塌方不可盲目出渣、強行掘進(jìn)。首先應對塌方體進(jìn)行表面封閉，使其保持相對穩定，盡可能減少擾動(dòng)次數，避免造成冒頂塌方。

　　3）固結灌漿是基礎。固結灌漿使塌方渣體形成了一個(gè)整體，提高了巖石的強度級別，是塌方處理的關(guān)鍵。

　　4）超前管棚是前提。沿洞頂軸線(xiàn)設置超前管棚，對阻止塌方體下滑起到重要作用。

　　5）自鉆式錨桿是關(guān)鍵。根據現場(chǎng)實(shí)測，冒頂塌方介質(zhì)為粘土、沙礫、碎石、片石，倒塌的架管、拱架，特別是漿液分布在片石與架管、拱架之間，而碎石與粘土沒(méi)有固結，采用自鉆式錨桿直接注漿，經(jīng)實(shí)測雖然渣體含水率達到8.4×17.3%，但掌子面仍能直立，有效地防止塌方，這是黑河溢洪洞塌方處理最成功的探索，為以后處理冒頂塌方積累了成功的經(jīng)驗。

　　6）回填灌漿是補強。根據5個(gè)月的現場(chǎng)觀(guān)測，回填灌漿的12榀拱架與混凝土邊成一體，強度明顯提高，沒(méi)有出現滲水現象。對后期下底開(kāi)挖與澆筑混凝土奠定了堅實(shí)的基礎。