不良地质条件下洞室施工

不良地质条件下洞室施工
摘要：隧洞开挖时往往由于诸多原因，时有边顶拱塌方的情况发生，塌方后要
及时根据塌方部位及特点，采取相应的抢险措施保证后续施工的安全及洞室的稳
定
关键词：洞室；塌方；支护；跳仓
青海黄河羊曲水电站工程地质条件复杂，局部地区节理发育较严重。

导流洞
进口导洞0+16处顶拱多次出现塌方，且洞脸边坡存在深层裂缝、变形。

为确保
施工安全，导流洞进口岩塞段及边坡等部位采取以下施工措施：先将导洞封堵；
洞内将上层连仓衬砌，中一层、中二层和底层采取中槽先行，分层分块跳仓的方
式进行开挖支护及衬砌施工；进口边坡增加锚索锚筋桩等系统支护，以加强边坡
稳定确保施工安全。

1、进口边坡支护
（1）按设计支护方案，完成洞脸锁口锚杆、锚筋桩及已开挖到位边坡的预应
力锚索、锚筋桩及喷混凝土支护，用C20钢纤维砼封闭已开挖洞脸，厚度为
10cm。

（2）进口右侧进洞点0+7.5m下游50m范围内采用钢筋混凝土贴坡处理。

贴
坡断面双层配筋逐层逐块人工立模，采用天泵浇筑。

（3）布置4排预应力锚索1000KN，L=40m，向下倾角20°，每排布置6根，
同排锚索间等间距布置，锚索施工所有施工材料和机械设备由人工二次转至施工
部位，施工完成后人工运出。

2、施工导洞及塌方空腔支护
（1）导0+00~0+08m段施工导洞两端设封堵钢模板，采用C20泵送混凝土回
填密实，并在洞顶预留回填灌浆管，在回填混凝土7天后进行回填灌浆。

灌浆浆
体为水泥净浆，配合比为水泥：水=1：1，注浆压力控制在0.2MPa~0.3MPa。

（2）导0+008~0+018m段施工导洞塌方空腔内表面初喷C20钢纤维封闭，喷
层厚度5cm；然后系统锚杆（Φ22，L=4.5m，入岩4.4m，间排距1.5m）挂网
（Φ6.5@15×15cm），再喷C20混凝土厚度8cm。

3、洞内施工
根据堰塞段围岩条件、掌子面桩号结合下游段洞衬分仓，将导0+30.84作为
分界点，导0+30.84~0+42.84和导0+42.84~0+54.84段边顶拱由钢模台车进行衬砌。

上游分为4仓进行人工立模跳仓衬砌，导0+30.84~0+24段记为Ⅰ仓，导
0+24~0+18段记为Ⅱ仓，导0+18~0+12段记为Ⅲ仓，导0+12~0+07.5段记为Ⅳ仓。

施工过程中，可以根据围岩条件和施工需要调整施工缝的位置。

（2）尽快完成导0+54.84~0+42.84段底板及边顶拱衬砌，利用渣场石渣将导
0+42.08~0+39段底板垫至过流面高程，将导0+34.67~0+18段上层钢拱架满喷C20
钢纤维混凝土同时布设3Φ28锁脚锚筋桩，L=15m，入岩14.5m，间排距3m*3m，梅花型布置。

（3）清理导0+38上游塌方渣体，利用吊车将反铲等施工机械送至施工部位，然后吊车配合吊笼和自卸汽车进行出渣。

出渣完成后，再用吊车将出渣等施工机
械移出上层施工部位，准备进行上层边顶拱浇筑。

（4）人工搭设满堂脚手架和钢桁架，利用钢模板结合木模，通仓浇筑导
0+30.84~0+18段上层边顶拱混凝土（如围岩条件允许，可适当向上游扩挖后再衬
砌此段边顶拱，增加此段通仓浇筑的长度）。

所有材料用吊车送至上层施工平台，
然后人工搬运至施工部位，衬砌完成后，再由吊车吊出。

（5）导0+30.84~0+18段上层边顶拱、导0+7.5~导0+0仓明拱上层边顶拱、
贴坡混凝土浇筑完成后，采用“短进尺，弱爆破，支护跟进”的方式，由洞内向洞
外分左右2个区进行导0+018~0+000段（洞轴线桩号）的扩挖支护，每个循环内，全断面扩挖支护到位后，及时将第二次半幅爆破时第一个半幅范围内被损坏的喷
锚支护修复，并立即架立钢拱架。

开挖每循环进尺0.8m，非空腔部位用22b钢拱架结合双排超前管棚进行支护，钢拱架用C20钢纤维混凝土满喷覆盖。

（6）当导0+18~0+12段扩挖支护到位后，如围岩条件允许，则继续向上游扩挖支护，扩至洞口以后，通仓浇筑导0+018~0+007.5段边顶拱；若围岩条件较差，则立即搭设满堂脚手架和钢桁架，利用钢模板结合木模，浇筑该段边顶拱。

导
0+018~0+012段边顶拱强度达到设计标准后，再进行导0+012~0+007.5段上层扩
挖和边顶拱浇筑。

期间设备、桁架、材料均由用吊车运送，人工配合。

（7）对导0+006~0+016m段塌方空腔用C20泵送混凝土回填。

回填自下而上
分层浇筑，2m/层，待下部达到70%强度后，再浇筑上层，至全部充填密实。

为
方便施工，在顶拱衬砌施工时，分别在导0+009、0+010、0+011顶拱处分别预埋
3m、5m、7m长的泵管，（如泵管位置与预埋的固结灌浆管位置由冲突时，可适
当调整泵管的位置）。

（8）Ⅰ~Ⅳ仓上层衬砌完成后，开始中下层的施工。

上层（记为1层）开挖
高度约为8.17m，剩余约13.1m，分为中一层、中二层、底层进行施工，分别记
为2层（高4.5m）、3层（高4.5m）、4层（4.1m）。

每层交界处用C5混凝土
和土工布处理，以加强上下层的契合度。

中一层、中二层、底层的施工程序皆为，中槽先行贯通，边墙跳仓施工，拟
定中槽开挖宽度8m，右侧边墙记为①区块，左侧边墙记为②区块，每个区块开
挖支护挖成后，立即进行衬砌。

中一层中槽开始施工以后，在距中槽左侧1m处
利用渣场石渣修建一条宽4m的施工临时便道，便道两侧布设防护栏杆，考虑到
高差较大和钢模台车轨道跨度限制，便道两侧用砌石护坡脚，施工过程中，临时
便道随开挖高度逐渐降坡。

4、洞口明拱、明涵段浇筑
（1）将洞口段分为4段进行施工，导0+7.5~0+00段为明拱段；导0+00~0-
5.9段为明涵段；导0-5.9~0-15.9段为明涵渐变段；导0-15.9~0-25.9为明涵扩散段。

施工过程中可根据施工需要适当调整该段横缝位置。

（2）导0+7.5~0+00仓明拱浇筑在导洞回填处理和进口边坡支护完成后施工，清理现状基础面至2610.0m高程（出露基岩上），上层利用满堂脚手架、钢桁架、钢模板（木模填缝）浇筑，中一层、中二层和底层分层分区进行，先施工右边墙，再施工左边墙。

（3）明拱左侧体型与开挖线间以同标号混凝土填实；右侧采用在体型外侧浇筑同标号混凝土贴角的方式，贴角为底宽2.0m，顶与明拱顶齐平的三角形。

回填、贴脚与明拱混凝土一起浇，作为下一步下卧开挖必要的支撑。

（4）导0+00~导0-25.9仓明涵拟在明拱导0+7.5~导0+0仓施工完成后采用阶
梯翻渣的方式进行开挖支护。

利用现有岩坎道路放坡至导流洞进口明涵部位，
（根据施工需要可利用光爆适当降低进口岩坎及其道路的高程）每3~4m修建一
级台阶，利用反铲、吊车等机械配合自卸汽车完成出渣，台阶上搭设安全钢爬梯
供施工人员出入。

结论与体会：在不良岩体洞室施工中，开挖考虑采用“小药量，弱爆破，强支
护”的方法施工，每完成一循环爆破要及时跟进支护。

通常采取锚喷手段进行处理，塌方空腔大的话，可立模跳仓进行混凝土浇筑。

顶拱塌方通常增设钢拱架或管棚
进行支护，并搭设满堂脚手架和钢桁架，利用钢模板结合木模，进行边顶拱浇筑。

参考文献：
[1] 《水电水利工程喷锚支护施工规范》（DL/T5181-2003）
[2] 《水电水利工程模板施工规范》（DL/T5110-2013）。