洞挖流沙塌方处理方案

二、洞挖流沙塌方的处理方法

引支洞设计总长度8370m，坡度3‰2#洞口高程890.00m，洞出口高程864.89m。引水洞经过的山体地质情况复杂，横穿的5条山沟为断层带，埋深在30m~50m之间。洞体岩石95%为花岗岩，5%为石灰岩，裂隙发育。

引水支洞洞高5.10m，底宽4.5m，成门型结构（图一）:

洞挖塌方经过：

出口段洞挖至18+120m桩号时，岩石由Ⅲ类围岩转变为Ⅳ类围岩。改变洞挖方式，由Ⅲ类围岩的每一循环进尺2m改为每一循环进尺0.8m，支护方式为槽钢[28成拱半圆部分，间隔0.8m，挖网喷C25砼，拱顶半圆部分锚入钢筋Φ25，l=2.50m，间距@=20cm，在洞挖施工到第5次循环，桩号为8+116.80m~8+116.00m 时，在出碴接近时，发现开挖工作面的左半边顶部有拇指大的水流从裂缝中涌出，且水流不断地增多。当班组长停止出碴工作，提前组织支护，但支护刚开始，水孔裂缝变大，伴随有泥浆涌出，已经无法再进行支护工作，工人撤出工作面后半小时，洞顶发生管涌塌方，流沙堆积到第三道防护碴堆，塌方体约250m3泥沙。

塌方成因：

洞挖进入F5断层带，F5断层是上、下游两座山体的交叉接处，洞顶覆盖层只有35.00m，岩石破碎，洞挖破已经破坏裂隙的原有结构，并已击穿水带。经过几天观测，水流流量保持在6~7m3/h左右，泥沙渗出在半小时左右涌出一次。山坡底部发生凹陷，经测量，在洞挖工作面的左上部山体，应该是洞内塌方影响到地表的塌陷。

处理方案：

工作面F5断层带处，经过几天自由塌陷，流沙层已稳定，且塌陷的空隙已有新的塌体填充。只要采取措施，稳固新塌体，洞挖工作就可以重新开始。

（1）沿山体修一条500多米的交通便道运送地质钻机到塌陷处钻孔，钻孔深30m~35m,钻孔数6~9孔。之后对塌陷处灌压水泥浆，发现空腔则浇筑砂浆或者砼。待塌体固结稳定后，洞内洞挖按塌方体开挖方式恢复施工。

该方案需要的处理时间较长，修路、钻孔、灌浆（砼）工作预计需时25天左右。且灌浆（砼）工作量大，钻机在工作时，塌体不安全，随时有新坍塌发生。

（2）洞处人工在地面塌陷处周边进行引、排水防护，防止出水流入坍塌坑。

a、河内流砂体表面摊辅木板，用人工沿左侧洞壁爬一条排水沟，集中排水；

b、用长度l=1.5m，φ40铁管，人工打入流砂体，铁管周边钻5mm孔，孔距50cm，梅花形布置；利用灌浆机注入水灰比为0.8的水泥浆，水泥浆按5%比例加入水玻璃；灌浆顺序由高处向低处。第一次灌浆完成后，等待1小时进行第二次补灌，灌浆以流沙面有水泥浆冒浆为标准停止灌浆；

c、流砂基层处理后，约10小时，施工人员站在流沙面不会下陷后，在距塌方工作面2.40m和0.80m的拱架顶钻孔施工管棚。管棚仰角在30°~32°左右，钻孔设备使用YT-28型气腿钻机。钻孔完成后用钻机送入周边梅花型钻孔的φ40钢管，管尾2.0m部分不钻孔，管头制成尖头形状；

d、向钢管注入水灰比为0.6~0.5的水泥浆.水泥浆中加入5%的水玻璃。灌浆分两次进行每次低处向高处从拱顶灌注，灌浆机设置的压力值第一次为1个大气压，第二次为1.5个大气压。灌孔吃浆没变化的，或已达设定的压力的灌孔，停止灌浆。第二次补灌在第一次灌注后5h进行；

e、灌浆作业完成24h后，原本多处渗水的工作面，水流处水流明显减小，流沙停止涌出，水流变清水，证明洞内的塌方体已经得到有效控制。

人工配合ZL50装载机清除部分流沙，在塌方体的工作面上，人工用风镐清挖塌方部分，清空到半圆（2.25m）后，先干喷素C25砼5cm后立拱稳固塌方体，挂网喷C25砼15cm，孔顶塌方形成的空腔用块石砼填满。12h后，对工作面倒数第一排拱架处的管棚补充钻孔，完成拱顶半圆管棚的布设，同时对原先塌方处的悬空管棚及注浆不达要求的灌浆孔补充注浆。

补充灌浆完成12h后，清除流沙体，完成洞体下半部分支护。同时对渗水处埋φ50塑料管引流集中排水。

工作面恢复工作后，按Ⅴ类围岩的开挖支护方式进行，单循环进迟控制在0.5m，且每间隔一榀拱架（1.0m），必须用φ40,l=2.50m的超前管棚灌浆固结洞体围岩，直到通过F5断层带。

第二套处理方案就是我们现场实施的施工方案，完成塌方体的处理到恢复正常洞挖施工，共用时11天，成功通过塌方体。山体表面坍塌体按后固填土方，经过2个雨季没有再发生塌陷。