水利工程遂洞不良围岩施工技术

黄志岳

（昭通市水利水电勘测设计院，云南 昭通 657000）

1 断层及破碎带处理原则及方案

隧洞穿过断层地段，施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧洞轴线和断层构造线方向的组合关系(正交、斜交或平行)。此外，与施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工技术措施是否得当等均有很大的关系。

施工总体方案 当隧洞轴线接近于垂直构造线方向时，断层规模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比较有利，可随挖随撑。但当隧洞轴线斜交或者平行于构造方向时，则隧洞穿过破碎带的长度增大，并有强大侧压力，应加强拱墙衬砌，及时封闭。断层带内充填软塑状的断层泥或特别松散的颗粒时，比照松散地层中的超前支护，采用先拱后墙法；如断层带特别破碎，则可采用马口开挖。如断层地段出现大量涌水，则宜采取排堵结合的治理措旌。

施工要点及施工技术。

第一，如断层地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排系统引排。对断层承压水，应在每个掘进循环中向隧洞前进方向钻凿不少于2个超前钻孔，其深度宜在4m以上，以探明地下水的情况。

第二，随工作面的掘进挖好排水沟，准备足够的抽水设备，并安排适当的集水坑。

第三，在隧洞断层地段，对开挖方式进行特殊的设计。严格控制各炮眼特别是周边眼的数量、深度及装药量，原则上尽量减少爆破对围岩的扰动。

第四，通过断层带的各施工工序之间的时间应尽量缩短，拱部开挖前采取超前锚杆、超前管棚支护，并进行超前预灌浆，开挖后及时采取喷砼、架设钢拱架等支护措施，并尽快全封闭衬砌，以减少围岩的暴露、松动和地压增大。坚持"宁强勿弱"的原则，加强支护。

第五，紧跟开挖面对围岩进行现场监控量测，根据量测所反馈的信息及时调整初期支护的参数及掌握二次衬砌的最佳时间。

2 隧洞蒲水处理方案

渗水量不大时，采用堵排结合的方法，即加强拱墙衬砌结构，在拱部衬砌厚度外设透水软管与边墙盲沟接通，引水至隧两侧水沟；在拱墙衬砌工作缝设纵横向止水条。为防止发生涌水等异常情况，对涌水现象较为严重地段采用以劈裂灌浆为基础的综合整治施工技术，即劈裂灌浆固结法施工。

2.1 施工准备通过地质超前钻孔资料，分析断层地质情况；钻孔灌浆和隧洞衬砌结构设计；准备灌浆材料，测定性能；安装并调试钻孔和灌浆机械设备。

2.2 止浆岩盘或止泶墙施工 在一般较完整的岩层顶面5m作为止浆岩盘。若基岩节理发育，围岩破碎时应设置2m~5m的止浆墙，并将墙身嵌入围岩0.3credO.5cm。钻孔埋设孔口管，开孔直径为146ram，长度为2m，用CS(水泥、水玻璃)砂浆埋设127ram孔口管，在管口安装127mm球形闸阀，作为封闭钻孔中可能会出现的涌水。钻孔直径采用08uun，在钻至后半部时，钻孔直径改为89ram。钻孔机械选用XU一3002A地质钻机和YGZ一100导轨式独立回转凿岩机。扫孔钻进时，观察分析回水岩芯或弃碴状态，用以判断灌浆质量和调整灌浆参数。

2.3 灌浆方法采取双液灌浆法进行灌浆分段灌浆法根据钻孔的地质情况，可采用全孔一次灌浆和前进式、后退式分段灌浆方法。在施工过程中，若遇断层发育可能发生涌水时，采用前进式分段灌浆法，逐步向前推进封墙。钻孔及灌浆原则：是先外后内、先疏后密、外密内疏、反复钻灌、开孔导引。

灌浆类型：应分为水泥浆单液和水泥一水玻璃双液，根据灌浆设计、涌水量、压水试验及清孔情况、泵送能力和灌浆过程中的进浆情况，确定用单液，还是在涌水量较大时采用双液灌浆。灌浆完成按要求达到规定的灌浆压力值，并应稳压达30min。开挖与衬砌：当灌浆段灌浆完成8h后，可以进行隧洞开挖。拱墙衬砌采用先墙后拱法或采用连续浇筑法进行。圆施工控制措施

第一，质量控制措施。检查孔应进行取样检查。检测固结体抗压强度，浆脉渗透状况和固结质量。检查孔的灌水试验，即灌浆前后灌水量比较。测定灌浆渗透状态和固结状态。对实施灌浆过程中的异常情况进行分析，并制定处理措施。

第二，安全生产措施。灌浆作业人员需配备劳动保护用品，如口罩、眼镜、橡胶手套和长手套。若眼睛、脸部)或皮肤接触浆液时，应立即用清水或生理盐水彻底冲洗，严重时送医院治疗。机电设备应设安全防护罩和漏电保护器。抽换钻杆时，注意被高压泥水冲出孔口伤人。钻孔中若发生涌水，应集中全力采取措施，及时灌浆封堵。加强统一指挥，相互协调，确保安全生产。

3 塌方及冒顶处理方案

采用管棚法加双液灌浆的处理方案对该段塌方进行处理。管棚法是利用钢拱架和钢管及波形钢板构成的刚架结构系统作为隧洞的一次支护，对破碎及不稳定围岩进行加固处理，从而使隧洞开挖工作面形成较为安全的工作环境，以保证洞内开挖作业人员、设备的安全。管棚法加双液灌浆的处理方案是管棚法和双液灌浆的联合作用，实践经验证明是目前隧洞塌方特别是较为严重塌方处理最为有效的处理方法之一。也就是在管棚法的基础上利用管棚中的钢管(预先进行钻孔，形成灌浆孔)及另外布置灌浆钢管对塌方松散体进行双液灌浆，使塌方松散体得到固结，并使塌方松散体的顶部及边墙在一定范围内形成稳定性，防止在塌方处理过程中再次产生塌方。

双液灌浆为水泥浆液和水玻璃两种浆液的混合液，水：水泥：水玻璃的配比为 0.5(0.8)：1：0.3～0.5(重量比，应根据施工现场情况，参照当地温度、水泥、施工设备、运输距离等因素进行现场实验)，水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥，水玻璃溶液采用的波美度为30~45(在购买水玻璃时，同时购买几只比重计用于测试水玻璃溶液的波美度)。配制时，先将水泥浆拌好，再将配制好的波美度为30~45的水玻璃溶液徐徐加入水泥浆液中，搅拌均匀即可。在灌浆工程中若灌浆量特别大时，采用水泥砂浆水玻璃灌浆，掺入细砂的比例为水泥的80%左右。灌浆压力控制在2.5kg／cm。~3kg／cm。，灌浆泵采用专用灌浆泵或泥浆泵。灌浆泵机具在暂时停止使用时应及时清洗，以防止灌浆液体在灌浆机具中凝固。钢管管棚和灌浆管在插入塌方体时采用先用煤电钻或风钻钻孔 (根据塌方松散体的具体情况选择)，然后用大锤将灌浆管打入塌方松散体。施工工序：安装第一榀钢拱架一打入管棚钢管一封闭掌子面一双液灌浆一安装第二榀钢拱架一第一榀钢拱架与第二榀钢拱架连接一打入管棚钢管一轴线及垂直方向灌浆一插入花纹钢板一接第二循环。

4 结语

以上不良围岩施工技术处理方案，通过在红砂岩电站、灵光岩电站几个隧洞工程中的使用，取得了良好的效果，不仅快速的通过了塌方、冒顶、大量涌水等洞段，而且保证了施工安全和施工质量。

[1]陈克仁.白云山水库发电遂洞工程地质条件及其围岩稳定的初步分析[J].江西水利科技，1988-09-30.