水利工程隧洞开挖支护施工方案

水利工程隧洞开挖支护施工方案

某水利工程为贵州省在建的大型水利工程，分为水源工程、供水工程以及灌区骨干输水工程3个部分。文章主要探讨水利工程中隧洞开挖支护型式，以施工前的设计成果完成施工项目，完美展现施工隧洞成型，旨在日后相应类似水利工程隧洞开挖支护类施工方案提供借鉴意义。

因为具体的水利工程的特殊性和差异性，使得开挖的隧洞由于各种因素也有着巨大的差异，根据其具体特点剖析隧洞开挖的具体方案。在贵州省某大型水利工程中，由于地质因素、环境因素甚至资金等问题，隧洞开挖的支护型方案不同，文章主要以该大型水利工程中罐区骨干输水北干4标长石板隧洞为例进行不同方面的探究，为日后水利工程隧洞开挖支护型施工方案提供借鉴。

1长石板隧洞果木洼地地质条件
果木洼地位于长石板隧洞中部4#与5#支洞的中间部位，属于地表低洼地带范畴，其四周围全是碳酸盐岩遍布，是低山与峰丛岩溶地貌。洼地的具体特征为两侧山体地形坡度为15°－40°，相对高差80－120m，隧洞整体埋深范围在38－50m，且洞身整体位于地下水位线以下，少许的冲沟发育不良，冲沟的切割不足够深，隶属于中等切割型低重心地形。除此之外，考虑到果木洼地东南部T1yn3地层内发育有理化暗河系统及其数条分支系统，在该位置布置隧洞开挖时遇到涌水问题风险极大;同时，根据调查果木洼地西北部地下水位远高于隧洞底板高程，在该位置布置隧洞同样穿越T1yn4地层，且洞线附近分布有大量民房，施工期间遇到涌泥及炮损问题风险大。如此的地形地貌，对于挖隧洞而言，实属不易之举。但是，结合多种因素，最终还是确定了一条施工路线，在众多路线中择优出对当地居民影响最小，利益受损最弱的一条线路。长石板隧洞的k8+038－k9+090洞段从果木洼地底下部通过，此段隧洞的埋深较浅，仅为38－52m。果木洼地的地质构造相对简单，无大段断裂在此通过。综上而言，果木洼地的地质情况并非十分乐观，无论采用何种挖掘隧洞的方式，都需要衡量一番，针对具体情况选择最优方案。
2k8+140－k8+660施工现状与原因分析

长石板隧洞果木洼地浅埋洞段共计剩余520米尚未开挖，就目前而言，情况不容乐观，溶塌角砾岩因地下水原因，开挖后洞周围岩持续渗水并发生剥落掉块现象，局部的地段因为掌子面附近的渗水较多导致岩体出现坍塌等现象，为保证施工，寻找适合此种情形的补救措施，采取上下两台阶的开挖方式。虽然在施工过程中也出现很多情况，截止到目前，这些情况已经逐渐稳定。其中出现最大的问题当属沉陷现象，在开挖过程中，还存在滴水渗水现象，究其原因，洼地内存有数条地表沟渠，且沟渠内常年存有水，最终导致果木洼地洞段开挖遇到此种问题。总之，就目前现状来看，地表受到沟渠的严重影响，围岩条件极其差，开挖施工期间发生涌泥现象，塌方发生几率极其大，为保证安全，顺利完成长石板隧洞果木洼地段的开挖工作，需要对支护方案进行调整。

3方案研究
受到果木洼地的地质条件影响，下游隧洞的稳定性极其差，施工过程中一直存在流态泥浆、泥夹石滑出现象，掌子面一直有水渗出，基于这种情况，存在果木洼地段的突泥安全风险，地表塌陷导致的村民生命及财产安全、隧洞欠挖换拱等安全问题，综合考虑各个方面的风险评估，及造成的社会不良影响，经过一系列的现场勘探后提出相应开挖支护的调整方案，提出一系列的建议与意见。

3.1洞内超前固结灌浆方案。该方案的具体内容为，止泥浆墙施工，洞内超前固结灌浆，隧洞内Ф108大管棚施工，钢支撑施工，隧洞常规施工。详细方案如下，首先，在滑塌的溜散体上喷混凝土10cm厚，再对溜散体进行固结灌浆，采用小导管，之后，设置止浆墙，墙厚3m，周边设置Φ25锚固筋，长3m，深入围岩2.5m，每排14根，共2排，相间布置。其次，浇筑止浆墙的同时对止浆墙与掌子面之间的溜散体进行洞渣回填，拱顶部位可采用混凝土回填满，止浆墙达到设计强度后，实施超前周边固结灌浆，注浆加固范围为开挖轮廓线外5m，长度为30m一循环，最后5m留作止浆围岩。当灌浆效果满足设计要求时，拱顶再采用Φ108大管棚超前支护方案(花管注浆)进行开挖施工，支护范围顶拱150°范围，大管棚采用Φ108无缝钢管，壁厚6mm，单根长度20m，水平搭接长度5m，环向中心间距40cm，外插角度2°;大管棚采用管内注浆，先实施2环，后续洞段的支护型式根据现场开挖后实际地质情况确定;同时现场根据开挖情况决定是否在管棚之间增加φ42×4超前注浆小导管(L=4.5m，花管注浆，注浆压力0.3MPa，倾角5°－10°)。固结灌浆注浆的参数会依据具体的现场注浆实验确定。最后，对该部分的施工按照相关规定编制专项施工方案，并组织专家对专项施工方案进行评审。

3.2地表超前固结灌浆方案。该方案的具体内容为止浆墙施工，地表超前固结灌浆，钢支撑施工及隧洞常规施工。前期对溜散体处理和止浆墙设置等与洞内超前固结灌浆方案基本一致。止浆墙达到设计强度后，从隧洞正上方地表处实施固结灌浆，灌浆孔间排距为2m，之后，固结灌浆注浆的参数会依据具体的现场注浆实验确定。最后，根据实际情况按照相关规定编制专项的施工方案，并组织专家对专项施工方案进行评审。

3.3洞内旋喷桩加固方案。该方案的具体内容为，止浆墙施工，上超前支护措施，洞内超强与超前旋喷桩加固，钢支撑施工，及隧洞常规施工。前期对溜散体处理和止浆墙设置等与洞内超前固结灌浆方案基本一致。止浆墙达到设计强度后，在洞周全环施做水平超前桩径600mm旋喷桩，环向间距0.4m，外插角度为3°－5°，长度为30m一循环，综合考虑掌子面围岩现状，掌子面上断面按1m×1m梅花形布置围岩加固旋喷桩每环根，具体布置见图2。拱顶采用大管棚超前支护方案，其余支护参数与洞内超前支护方案基本无异。除此之外，注意旋喷桩采用的混凝土参数需依据现场注浆实验确定，一般情况下，施工过程中要针对现场实际损耗对注浆参数进行调整。

3.4地表旋喷桩加固方案。该方案的具体内容为，止浆墙施工，地表超前旋喷桩加固，钢支撑施工及隧洞常规施工。前期对溜散体处理和止浆墙设置等与洞内超前固结灌浆方案基本一致。止浆墙达到一定的设计强度后，对桩号长石板隧洞8+140－8+660共520m段进行地表旋喷桩加固处理，两侧加固止水旋喷桩沿洞边线布置2排，桩径600mm，纵向间距0.4m。中间延轴线方向布设3排旋喷桩，桩径600mm，间排距2m×2m，梅花型布置。桩底高程以隧洞底部开挖高程以下3m为底界，有效加固深度为15m。与上述相同，所有的实验都需要与实际情况相符合，根据实际情况的变化编制相应的施工方案。

4结语
针对长石板隧洞果木洼地而言，洞内超前固结喷浆、地表超前固结喷浆，洞内旋喷桩加固及地表旋喷桩加固四个方案，在不同方面有着各自的优缺点，旋喷桩加固方案的安全性高，固结的效果也较好，而成本较高;地表灌浆的危险性较低，安全性能高，而成本也相对而言不小;洞内灌浆的不稳定性过于明显，成本相对较低。无论选择哪种方案，都应该衡量相应的具体情况再做决定，选择更合适和有利的方案。