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[摘要]公明水库扩建工程是在公明原有的横江、石头湖水库和光明的迳口水库等3个小型水库基础上扩建成一个大型供水调蓄工程，其中第Ⅲ标段主要施工内容为隧洞开挖及衬砌。在隧洞开挖过程中，隧洞洞体采用新奥法施工，钻爆法开挖，机械通风，有轨运输，喷锚支护，监控量测，台车模筑。其中开挖过程中难免遇到塌方，塌方处理也是非常重要的一环。
[关键词]隧洞；开挖；塌方处理
中图分类号：U45文献标识码： A
一、工程概况
深圳市公明供水调蓄工程第Ⅲ标段，主要以隧洞开挖及衬砌为作业内容，包括连通隧洞3160米、供水隧洞1016米及检修支洞492米，位于地下60米处，连通隧洞及供水隧洞为圆形孔洞，检修支洞为城门洞型。衬砌之后的洞径分别为连通隧洞3.6米、供水隧洞3.4米、检修支洞3.1米。隧洞开挖均采用新奥法施工，钻爆法开挖，机械通风，有轨运输，喷锚支护，监控量测。
二、隧洞塌方的分析
1、塌方情况
隧洞开挖至L3+153.5处发生部分小塌方，施工人员根据勘察资料初步判断该处应为小范围塌方，随后对小塌方体进行了清理，并采取了钢格栅拱架的支护措施。开挖至L3+157时塌方情况更为明显，顶拱不断掉落石块，在清理部分塌方体后塌方情况进一步加剧，之前所用格栅拱架也被压垮。据施工人员估计，自L3+153.5-L3+161段为塌方段，长约7.5米，塌方体块充满了整个洞室，塌方纵剖面图见图1，为保证施工人员安全，我部暂停了施工。
2、塌方原因分析
经业主、监理、设计、勘测及施工单位四家联合进行多次现场勘查分析后认为隧洞塌方主要由地质因素和施工原因造成。
地质原因：该塌方段地层岩性为炭质板岩、炭质千枚岩，岩性软，层间结合差；岩层总产状为N300E/270SE 洞轴线延水流方向为156度，岩层倾下游偏内侧，该段发育一顺层面得挤压性断层破碎带，主错带宽约4m，破碎带物质为碎裂岩、麋棱角礫、石英团块等，大部分呈碎块状、碎屑状；岩体稳定性很差，判定用围岩类别为V类。
施工原因：主要是首次塌方时，施工单位没有采取及时有效地支护措施，从而导致塌方的扩大。
三、塌方处理方案及措施
1、塌方段处理方案
首先预埋两条注浆钢管，注浆固定塌方上部，利用塌方碎石为基础进行封堵，对空洞区域采用C15混凝土进行填充，待塌方体顶部相对稳定后，打设管棚，穿透塌方体顶部的固结体，对塌方体整体起到良好的支撑作用，再设置工字钢拱架，对管棚进行有效支撑，在确保安全的情况下进行开挖，循序渐进。
施工顺序：埋管-隧洞封堵-填充（待强度稳定）-打设管棚（管内注浆及工字钢支撑）-开挖
⑴埋管
在封堵前预埋一条Φ110钢管和一条Φ50注浆管，Φ110钢管用于泵送C15混凝土，Φ50注浆管用于排气和注浆备用，混凝土导管塞入的范围要保证进行混凝土回填时能在大石顶面浇筑1.5～2m的厚度，这样才能在塌方体上形成一层防护圈，将大石包裹住。
2、隧洞封堵
利用目前新塌石方为载体、辅以人工堆砌沙包体，在L3+152的位置用喷浆的方法，先对隧道全断面喷C20混凝土加固先封堵塌方口，喷射厚度15cm。
3、填充（待强度稳定）
对空洞区域采用C15混凝土进行充填，再视情况注入纯水泥浆进行固结。在封堵时预埋一条Φ110钢管和一条Φ50注浆管，Φ110钢管用于泵送C15混凝土，Φ50注浆管用于排气和注浆备用，混凝土导管塞入的范围要保证进行混凝土回填时能在大石顶面浇筑1.5～2m的厚度，这样才能在塌方体上形成一层防护圈，将大石包裹住。注浆浆液配比：水泥：水=1：1，终浆压力2.5Mpa，灌浆后的待强时间不少于3天。
图1
4、打设管棚（管内注浆及工字钢支撑）
待充填的混凝土达到一定强度后，进行开挖支护。合同贯通里程为L3+160，目前的开挖里程剩2.5m，考虑到此处特殊地质条件，为确保后续施工安全，支护范围应在L3+152~L3+161区间（视情况而定）为宜，长度初定为9m，采用管棚与拱架联合的形式支护（详见附图）。管棚采用Φ75直径的厚壁钢管、每根长9m，范围为120°的拱部，环向间距为25cm，仰角l5°，搭接长度0.5 m，钢管内注浆以增加其抗压性能。拱架采用18b型工字钢，纵向间距为50cm。并辅以连接筋、锚杆，以增加其稳定性，并立即挂钢筋网喷护C25砼厚10～15cm。施工应在确保安全的前提下，步步为营，出渣时每出够一品钢支撑的位置，立即进行钢支撑架设。
钢拱架主要参数：钢拱架采用I18工字钢制作，间距为0 5m，每榀钢架腰部、底角各设Φ18mm、L=3.0m锚杆，增加钢拱架的稳定性。相邻钢架用Φ22mm钢筋焊接，间距为1.0m，每圈20根。每榀钢钢架分3个单元，单元间用钢板绑焊连接，钢板规格A3、S=10mm，采用螺杆对接固定。挂钢筋网喷射C20混凝土20cm。以完全封闭工字钢拱架为宜，见图2
四、施工效果分析评价
塌方段工程地址条件差、成洞困难，采用大管棚法处理塌方段，钢拱架与喷锚网喷构成了纵、横向整体的支护体系，阻止和限制了围岩变形，被加固的围岩和支护共同受力，从而进一步提高了“围岩-支护”体系的承载能力。施工过程中没有发现工字钢支撑变形，进展较为顺利，共计40天完成塌方段处理。目前塌方段处理已过5个月，围岩及支护体稳定，未发现异常情况。
五、参考文献：
[1] 乔兰，隋直隶对锚注加固方法和在运输巷道塌陷中的应用研究。
[2] 高峰，胡文亮 隧道锚杆支护效应及效果监测研究。
[3] 朱维申，王旌 多裂隙岩体受压后的破裂过程及工程应用。
[4] 钟小春，贾彩虹，赵赫盾构隧道壁后注浆性能。
[关键词]隧洞；开挖；塌方处理
中图分类号：U45文献标识码： A
一、工程概况
深圳市公明供水调蓄工程第Ⅲ标段，主要以隧洞开挖及衬砌为作业内容，包括连通隧洞3160米、供水隧洞1016米及检修支洞492米，位于地下60米处，连通隧洞及供水隧洞为圆形孔洞，检修支洞为城门洞型。衬砌之后的洞径分别为连通隧洞3.6米、供水隧洞3.4米、检修支洞3.1米。隧洞开挖均采用新奥法施工，钻爆法开挖，机械通风，有轨运输，喷锚支护，监控量测。
二、隧洞塌方的分析
1、塌方情况
隧洞开挖至L3+153.5处发生部分小塌方，施工人员根据勘察资料初步判断该处应为小范围塌方，随后对小塌方体进行了清理，并采取了钢格栅拱架的支护措施。开挖至L3+157时塌方情况更为明显，顶拱不断掉落石块，在清理部分塌方体后塌方情况进一步加剧，之前所用格栅拱架也被压垮。据施工人员估计，自L3+153.5-L3+161段为塌方段，长约7.5米，塌方体块充满了整个洞室，塌方纵剖面图见图1，为保证施工人员安全，我部暂停了施工。
2、塌方原因分析
经业主、监理、设计、勘测及施工单位四家联合进行多次现场勘查分析后认为隧洞塌方主要由地质因素和施工原因造成。
地质原因：该塌方段地层岩性为炭质板岩、炭质千枚岩，岩性软，层间结合差；岩层总产状为N300E/270SE 洞轴线延水流方向为156度，岩层倾下游偏内侧，该段发育一顺层面得挤压性断层破碎带，主错带宽约4m，破碎带物质为碎裂岩、麋棱角礫、石英团块等，大部分呈碎块状、碎屑状；岩体稳定性很差，判定用围岩类别为V类。
施工原因：主要是首次塌方时，施工单位没有采取及时有效地支护措施，从而导致塌方的扩大。
三、塌方处理方案及措施
1、塌方段处理方案
首先预埋两条注浆钢管，注浆固定塌方上部，利用塌方碎石为基础进行封堵，对空洞区域采用C15混凝土进行填充，待塌方体顶部相对稳定后，打设管棚，穿透塌方体顶部的固结体，对塌方体整体起到良好的支撑作用，再设置工字钢拱架，对管棚进行有效支撑，在确保安全的情况下进行开挖，循序渐进。
施工顺序：埋管-隧洞封堵-填充（待强度稳定）-打设管棚（管内注浆及工字钢支撑）-开挖
⑴埋管
在封堵前预埋一条Φ110钢管和一条Φ50注浆管，Φ110钢管用于泵送C15混凝土，Φ50注浆管用于排气和注浆备用，混凝土导管塞入的范围要保证进行混凝土回填时能在大石顶面浇筑1.5～2m的厚度，这样才能在塌方体上形成一层防护圈，将大石包裹住。
2、隧洞封堵
利用目前新塌石方为载体、辅以人工堆砌沙包体，在L3+152的位置用喷浆的方法，先对隧道全断面喷C20混凝土加固先封堵塌方口，喷射厚度15cm。
3、填充（待强度稳定）
对空洞区域采用C15混凝土进行充填，再视情况注入纯水泥浆进行固结。在封堵时预埋一条Φ110钢管和一条Φ50注浆管，Φ110钢管用于泵送C15混凝土，Φ50注浆管用于排气和注浆备用，混凝土导管塞入的范围要保证进行混凝土回填时能在大石顶面浇筑1.5～2m的厚度，这样才能在塌方体上形成一层防护圈，将大石包裹住。注浆浆液配比：水泥：水=1：1，终浆压力2.5Mpa，灌浆后的待强时间不少于3天。
图1
4、打设管棚（管内注浆及工字钢支撑）
待充填的混凝土达到一定强度后，进行开挖支护。合同贯通里程为L3+160，目前的开挖里程剩2.5m，考虑到此处特殊地质条件，为确保后续施工安全，支护范围应在L3+152~L3+161区间（视情况而定）为宜，长度初定为9m，采用管棚与拱架联合的形式支护（详见附图）。管棚采用Φ75直径的厚壁钢管、每根长9m，范围为120°的拱部，环向间距为25cm，仰角l5°，搭接长度0.5 m，钢管内注浆以增加其抗压性能。拱架采用18b型工字钢，纵向间距为50cm。并辅以连接筋、锚杆，以增加其稳定性，并立即挂钢筋网喷护C25砼厚10～15cm。施工应在确保安全的前提下，步步为营，出渣时每出够一品钢支撑的位置，立即进行钢支撑架设。
钢拱架主要参数：钢拱架采用I18工字钢制作，间距为0 5m，每榀钢架腰部、底角各设Φ18mm、L=3.0m锚杆，增加钢拱架的稳定性。相邻钢架用Φ22mm钢筋焊接，间距为1.0m，每圈20根。每榀钢钢架分3个单元，单元间用钢板绑焊连接，钢板规格A3、S=10mm，采用螺杆对接固定。挂钢筋网喷射C20混凝土20cm。以完全封闭工字钢拱架为宜，见图2
四、施工效果分析评价
塌方段工程地址条件差、成洞困难，采用大管棚法处理塌方段，钢拱架与喷锚网喷构成了纵、横向整体的支护体系，阻止和限制了围岩变形，被加固的围岩和支护共同受力，从而进一步提高了“围岩-支护”体系的承载能力。施工过程中没有发现工字钢支撑变形，进展较为顺利，共计40天完成塌方段处理。目前塌方段处理已过5个月，围岩及支护体稳定，未发现异常情况。
五、参考文献：
[1] 乔兰，隋直隶对锚注加固方法和在运输巷道塌陷中的应用研究。
[2] 高峰，胡文亮 隧道锚杆支护效应及效果监测研究。
[3] 朱维申，王旌 多裂隙岩体受压后的破裂过程及工程应用。
[4] 钟小春，贾彩虹，赵赫盾构隧道壁后注浆性能。