隧洞工程开挖及不良地质带的处理施工工艺分析——六枝特区旧院水库工程实例

杨仕发

(贵州水利实业有限公司，贵阳550000)

1 工程概况

六枝特区旧院水库建设项目大坝枢纽及临时工程位于新场乡大寨村，距六枝特区公路36 km，是一座具有灌溉和城镇供水的综合性中型水利工程，等别为Ⅲ等坝址以上集水面积57 km2，多年平均来水量4 570万m3，正常蓄水位1 451 m，总库容1 458万m3，兴利库容1 049万 m3。

导流建筑物包括导流隧洞及主坝围堰、副坝围堰。导流隧洞布置于主坝左岸，总长323.05 m，洞身段长273.55 m，洞径4.2 m的圆洞，进口底板高程1419.7 m，出口底板高程1417.775 m，底坡坡降7‰。导流洞计划于2013年11月初下闸封堵。

主坝围堰位于主坝轴线上游约100 m，围堰堰型为黏土心墙过水围堰，堰顶长43.89 m，顶宽4.0 m。迎水面坡比为1∶2.0，背水面坡比为1∶2.0，设计堰顶高程1 425 m，围堰高9.0 m，堰基采用浅层帷幕灌浆。见图1。

图1 主坝围堰剖面图

2 六枝特区旧院水库工程中隧洞开挖

2.1 施工准备

在爆破后出渣前，清撬所有开挖面上残留的危石碎块，确保进入洞内的人员和设备安全，对工作面进行出渣后清理冲洗，布置好排水设施，满足钻孔的清理距离要求。

2.2 施工测量

每个循环钻孔前为满足设计断面要求，对全掌子面进行全断面测量放样，必须采用全站仪进行。测出断面开挖轮廓线，在开挖面上，用红油漆标标记隧洞中心线及中心线水平和垂直2条线及钻孔方向点等施工控制点，测量人员在断面标出，同时向施工人员进行技术交底，将上一个循环断面的超欠挖情况予以说明，欠挖立即处理，危石及欠挖处理以人工手持钢钎撬挖或人工手持风镐撬挖，严格控制超挖。

2.3 布孔

爆破工程师组织布孔，对钻工及现场施工员进行交底，用红油漆在孔位开挖面上标出，根据测量技术交底、岩石情况、爆破设计参数、爆破效果填写爆破参数表，同时由施工员组织施工。

2.4 钻孔、验孔

确认交底无误后，开始钻孔。施工员在钻孔过程中，检查每一个钻孔的角度，逐一排查深度及间排距，及时处理或重新钻孔不符合要求的钻孔。完成后，钻孔深度、角度及间排距等数据必须质检员抽检确认，清孔钻孔，查看与设计是否相符，填写钻孔验收记录报爆破工程师。造孔采用YT—型气腿式风钻造孔，孔径42 mm，周边孔必须在测定出的轮廓线上开孔，孔间间距偏差≤5 cm，掏槽孔孔位偏差≤5 cm，其它爆破孔位偏差≤10 cm。

2.5 装药、联网、起爆

由爆破人员在钻孔验收合格后，按爆破设计操作规程进行装药、堵塞。装药、堵塞完成后，按设计要求联网。采用黄土对炮孔进行堵塞，严格按照爆破设计要求进行装药，并用炮棍轻轻捣实。联网的爆破网络不要拉得过紧，要处于松弛状态，留有一定的拉伸余地。联网结束后，为了避免漏装漏联，要检查和复核整个爆破网络。爆破前施工人员撤离警戒区，同时现场要进行清场警戒，做好机械设备的安全防护工作，确认一切准备工作完毕后，由爆破人员起爆。用潮湿的黄土或粉砂土堵孔，导爆管雷管微差起爆。

2.6 安全处理及出渣

爆破人员待烟尘消散后，进入作业面检查，安全处理发现的瞎炮和拒爆，处理完毕后，用人工清除危石，确认安全后，才能进行出渣作业。采用扒渣机结合5 t自卸汽车出渣。石渣运至渣场堆放，用T160推土机及时整平。运距约1.5 km。出渣完毕后，支护紧跟其后，支护完成后，再进行下一循环的开挖。

3 六枝特区旧院水库工程不良地质带施工工艺

3.1 工程塌方

工程塌方要引起施工人员必须从思想上的足够重视，保证安全施工和快速掘进的关键是防止塌方。因此，根据设计提供的地质勘探资料，施工前订切实可行的施工方案，实施超前地质探报技术。施工过程中，仔细地下水变化规律和研究岩体，对于异常的现场要保持警惕，随时观察和监测，不断修正和完善原设计方案。

3.1.1 勤观测

测现场工程地质及水文地质变化情况，观测人员需要制订施工对策，同时在施工过程中要随时观察和研究变异规律的习惯。

3.1.2 短开挖

严格控制岩性不良地段的进尺，快速衬砌作业面的一次支护，为了创造初期支护条件，保证断面规整，少装药，多打孔，放小炮。

3.1.3 强支护

施工中，消除塌方的重要手段是及时支护，预防塌方的主要措施是强支护，即利用长管棚、小导管注浆、格栅拱等进行强支护。

3.2 塌方处理

不同类型的塌方，选择不同的处理方案，某些情况还需要几种方案综合处理。根据本工程的特点，对预计可能发生的几种塌方情况，提出以下的措施:

3.2.1 裂隙扩张造成的小塌方

由于开挖和支护方法不当造成，在轻微风化或裂隙较密集的围岩中容易发生此类的塌方，特别是在爆破后的几个小时内常发生。虽然此类塌方数量不大，但工作面的施工安全容易受到威胁，拟用加强锚喷法施工中处理。

3.2.2 塌方体窄长的小塌方

在断层破碎带较窄且两侧岩体比较完整的地段容易发生此类塌方。施工中，先用安装钢，然后锚喷塌方处，形成一排挑梁，架设水垛在挑梁上，同时填塞洞穴。

3.2.3 中等塌方

在两条相邻、倾向相对的断层带或两种岩层交接带容易发生此类塌方，塌方范围在10 m左右，量较大。在塌方之前，随爆破振动频率、振动烈度和地下水活动强度的增加，常有掉块现象，其频率及块度而提高。在塌方后，继续塌方的可能性不大，这是因为常有较稳定的顶板，一般用插筋排架法、锚喷法、管棚法、护顶法等处理。

3.2.4 大塌方

当洞顶岩层较薄时，易发生冒顶，该类塌方塌穴高度在10 m以上，量在100 m3以上。处理措施为:若对塌方规模和规律还不了解，同时整个隧洞遭到塌方堵塞，可采用管棚法、锚喷法等多种处理措施;当地质条件较为复杂，或者塌方段埋藏较浅时，难以保障洞内处理的安全，可采用环行导洞法和灌浆法综合处理。

4 隧道开挖和不良地质带施工注意事项

4.1 超前地质预报

为了保证开挖后隧洞的稳定，在隧洞进出口及洞身遇到不良地质段开挖时，必须谨慎施工。为了查清岩石的地质情况，及时选定开挖方法及支护措施等，先进行勘探孔的开挖方法，提前了解开挖工作面前的地质条件，依据超前勘探资料和监测资料等，分析隧洞围岩的稳定性，提前制定相应的支护措施，并同时备用足够的钢支撑等支护材料，保证隧洞施工安全及施工质量。

4.2 断层及破碎带开挖

开挖时遇到断层及岩石破碎地段，采取“短进尺、弱爆破、勤量测、强支护”支护紧跟开挖工作面的方法施工。根据现场实际围岩条件采取支护措施，如超前锚杆支护、自钻式锚杆辅以小导管超前支护、钢支撑配合挂网喷护混凝土等支护形式进行开挖施工。在隧洞通过节理十分发育的岩石破碎段时，则使用预应力注浆锚杆超前支护确保洞室稳定。

在加强支护的同时，采用无损光面爆破技术，提高围岩的自身稳定，加快施工速度、保证施工安全。该项技术与常规的光面爆破很相似，施工工艺基本一致，它只采用了低爆速炸药(爆速2 000 m/s)，小药径(φ16～20 mm)光爆专门药卷。

5 结语

六枝特区旧院水库工程中隧洞开挖及不良地质带的处理施工工艺要认真分析研究，选择合理的施工方法，制定相应的技术措施，避免在施工中造成困难，影响工程进展。隧道爆破后要及时出渣，及时进行支护，减少掌子面暴露时间，并根据围岩量测情况决定该段是否加强支护。技术人员必须现场旁站值班，随时观察了解掌子面的情况，及时采取有效措施。

［1］何发亮，李苍松.隧道施工期地质超前预报技术的发展［J］. 现代隧道技术，2001(03):89.

［2］刘洪洲，黄伦海.连拱隧道设计施工技术研究现状［J］.西部探矿工程，2001(01):149.

［3］柯小华，朱光仪.水库底下的两座隧道设计与施工［J］.公路交通技术，2002(06):97

［4］柯小华，朱光仪.隧道设计与施工［J］.公路交通技术，2002(06):108.