浅析崩坡积物条件下软岩隧洞开挖支护方法
摘要：本文主要讲述了托巴水电站中路沟渣场排水隧洞进口段崩坡积物条件下隧洞塌方处理施工成功经验，取得了一定效果，对后续洞室施工及类似工程有一定的借鉴及指导意义。
关键词：崩坡积物；软岩隧洞；开挖支护
1 工程概况
1.1电站概况
托巴水电站位于云南省迪庆州维西县中路乡境内，是澜沧江干流古水～苗尾河段（云南省境内）规划的第四个梯级，其上游梯级为里底，下游与黄登梯级相衔接。
托巴水电站属一等大（1）型工程，枢纽主要建筑物由挡水建筑物、泄洪建筑物、右岸地下输水发电系统等组成。工程总装机容量1400MW。
1.2项目概况
中路沟渣场排水隧洞长1219.142m，围岩岩性为板岩、千枚岩夹砂岩，属软岩地层，稳定性较差。除进出口附近外，隧洞均位于地下水位线以下。在开挖过程中隧洞进口段P0+000～P0+092段揭露围岩主要为崩坡积物，呈散粒状堆积体，以块石、碎块石夹少量泥砂为主，局部存在架空现象，从P0+054开始，崩坡积物块石粒径逐渐变小（块径为5cm～10cm），架空现象减少。因雨雪天气及山体内聚集渗水影响，隧洞P0+075处顶拱突然塌方。
2 研究内容及成果
2.1塌方说明
中路沟渣场排水隧洞进口段施工至0+092m桩号，作业人员正喷射混凝土施工时，发现后方0+075m～0+080m段右侧拱脚至顶拱范围出现异响，声音较大，同时0+092m段已安装完成钢拱架振动明显，人员及时撤离。随后发生塌方，同时发现该部位上方原状地表发生塌陷。
洞内塌方掌子面坡比约为1：1，将整体洞室塌满，揭露塌方体主要为散粒体，夹泥砂以及碎石，块石为主，并伴有渗水。地表塌陷对应隧洞桩号为0+072m～0+091m，塌陷工程量约为340m？，塌陷表面积约为171㎡，该段洞室埋深约24m～31m左右。结合洞内施工期临时安全监测数据分析，塌方前洞室未发现明显变化，并且未发现钢拱架变形及喷混凝土表层产生裂缝等征兆，塌方较突然。
2.2地质描述
中路沟排水洞进口段塌方时已开挖至0+092桩号，根据已开挖揭露地质情况：0+000～0+028段揭露为强风化紫红色、灰绿色板岩夹砂岩，岩层产状为340°/NE∠60°，2～3条/m，岩体整体较破碎，局部较完整，围岩多为Ⅳ类。P0+028段开始，顶拱部位出现崩坡积物，主要由块石、碎块石夹灰黄色泥组成，下部为较完整的灰色砂岩。P0+028～P0+48.5段，发育有一条接触带，产状为345°～355°/SW∠45°～50°，该接触带下部为强～弱风化板岩夹砂岩，岩层产状为340°/NE∠60°，上部为崩坡积物，由块石、碎块石夹灰黄色泥组成，局部存在架空现象，稳定性差，拱顶存在掉块及垮塌现象。P0+48.5段开始，掌子面未见基岩出露，全断面揭露为崩坡积物，由块石、碎块石夹灰黄色泥组成，局部存在架空现象。P0+54段开始，洞内开挖揭露崩坡积物块石块径变小，块径主要为5cm～10cm，架空现象变少，块石成分为板岩及少量砂岩。P0+60～P0+92，基本无架空现象，块石成分为板岩，未见砂岩，局部保持原岩结构。
2.3技术参数
首先暂停掌子面开挖，对地表已塌陷部位周边设置截水沟，塌陷部位进行进行土石回填并压实后表面喷C20混凝土10cm，并对出现裂缝区域表面进行清理并喷混凝土封闭。最后对桩号P0+075m以前段加固处理、P0+070m以前混凝土衬砌完成后进行塌方区处理。
（1）塌方区开挖预先对塌方体开挖掌子面喷C20混凝土封闭处理，厚度50mm。在桩号P0+075m预先打设4个φ40mm倾向上游的排水斜孔导排积水，尽可能打入最深处，孔内設置排水软管和滤布。
（2）桩号0+075附近的塌方段对原有拱架及喷护体系拆除，重新支立I16工字钢间距0.4m，纵向连接筋采用[8槽钢，环向间距0.8m，挂钢筋网Φ20@200mm×200mm，喷C25混凝土封闭，喷平工字钢。环向系统锚杆采用Φ22mm，L=4.0m，间排距1.0m×1.0m。
（3）P0+075～P0+080拱脚以上顶部采用φ42.5mm×4mm小导管超前支护，第一排小导管外插角10°，第二排与第一排小导管间距0.3m，外插角30度。小导管环向间距0.3m，长度4.5m，每两层小导管之间排距0.8m。采用M30水泥浆注浆。
（4）P0+080m～P0+092m段拱座以上超前小导管排距为80cm/40cm交错打设（单层），环向间距0.3m，其它不变；同时对塌方区范围钢拱架拱脚以下1m范围两侧各打设1根Φ42，L=4.5m小导管进行预注浆加强支护；塌方区洞段下部台阶开挖前对洞室两侧边墙下脚各打设1排Φ42，L=4.5m小导管（排距1.0m）进行预注浆加强支护，随后进行下部台阶开挖。开挖完成后，采用Ⅰ16工字钢增设底板横向支撑，保证洞室稳定。
2.4 施工方法
具备条件后，随即进行P0+075～P0+092塌方处理。塌方处理开挖采用分布台阶结合预留核心土进行开挖支护，开挖支护循环进尺按照0.4m～0.5m控制。按照先处理顶拱，再处理边墙施工程序组织施工。边墙处理分两层进行，每层分左右边墙进行处理。
塌方处理前，首先对P0+075桩号塌方掌子面素喷C20混凝土封闭（厚度5cm）。掌子面封闭后顶拱第一段循环处理与后续循环处理施工顺序不同，主要考虑扩挖及超前小导管与钢拱架施工顺序影响。
为保证施工安全，顶拱第一段循环处理首先按照设计参数先打设超前小导管并注浆，保证顶拱形成稳定拱圈。注浆完成待凝后对顶拱原破坏支护体系、小导管设计断面内固结部分凿除并扩挖至设计断面，再架设新拱架并进行锚喷支护。
顶拱第一段循环处理完成后进行后续循环施工，后续循环施工按照先安装拱架（在拱架上按照超前小导管设计环向间距开孔），再打设超前小导管，在喷混凝土封闭后进行小导管注浆，注浆完成待凝后再进行下一循环施工。
顶拱处理2～3段循环后进行边墙处理，处理均按照先挖除塌方渣体、再对边墙原支护破坏支护体系凿除及扩挖、最后接拱架及锚喷支护、锁脚小导管施工顺序进行。最后进行拱架底脚横向支撑施工。
3 结束语
通过中路沟排水隧洞进口段塌方区的成功处理，总结了中路沟排水洞进口塌方段处理施工方法，提供了有力技术支撑，并具有较强的指导性及可操作性，施工安全、质量等效益明显，促进了工程稳步推进，对类似工程有一定的借鉴及指导意义。
（作者单位：中国水利水电第一工程局有限公司）