学文网摘要:关州电站引水隧道在跨越梅龙沟时，遇见砂卵石、涌水等，随着涌水的渗透，将原密实的砂卵石层冲洗后导致松散，垮塌，导致工程难度、工期及造价相应增加，安全通过本地段的方案经设计等相关部门进行了充分研究与讨论。
Abstract: pass state electricity the station lead water tunnel at cross over plum Long Gou, meet sand egg stone, flow out water etc., along with flow out aqueous of permeate, caused after flushing at first the close-grained sand egg stone layer lax, crash, caused the engineering difficulty, work expect and cost to correspond increment, the safety passed the project of local segment through design etc. related section to carry on full research and discussion.
关键词:隧道施工；超前支护;台阶开挖
Keyword: the tunnel start construction;Run before to protect;The step opens to dig
中***分类号： U455文献标识码：A文章编号：
1 前言
关州水电站位于四川省甘孜州丹巴县境内的大渡河一级支流——小金川干流上。2011年8月1日晚11时30分1＃支洞下游方向引水隧洞开挖至桩号0+728处，在掌子面左侧（靠河侧）拱顶发生垮塌，垮塌后在左侧拱顶高程2111.96m处可见一0.6m小洞，小洞向河侧深1.8m后转为顺层面倾斜方向的一陡洞。洞内黄色水流向外涌出。8月4日2时，撑子面原出水小洞处再次发生垮塌，小洞洞径沿层面扩至1.5m，从洞中垮塌出数方砂卵砾石。后洞口被几块孤石封住，才未进一步垮塌。
2地貌、地质情况
2.1地形地貌
梅龙沟为小金河右岸一级支流，自N15～40°W向南东流，属纵向谷，长度大于5km。沟口以N15～20°W方向向山中延伸，沟谷为不对称“U”型谷，沟口高程为2117～2118m。梅龙沟沟床平均比降7‰，枯水期沟水面宽一般2～5m，沟内常年有流水，沟底被冲洪积物覆盖，沟底宽20～190m。两岸下部大多为冲洪积物及崩塌堆积。两岸上部基岩大多，谷坡较陡，一般40～70ο，岸坡高程2132～3000m，相对高差15～883m。电站引水线路轴线距沟口约500m，沟底高程2162～2170m，坡度10～20ο，洞室埋深52～61m。
2.2地层岩性
梅龙沟出露的地层主要有泥盆系上统青羊坡组（D3q）、中统头道村组（D2t）和下统硗碛组（D1q），在沟床、两岸以及斜坡等地段分布有第四系。第四系松散堆积层主要为全新统冲洪积（Q4al＋pl）、崩坡积层(Q4col+dl)和堰塞堆积层(Q4ys)：
2.3地质构造
梅龙沟位于梅龙沟背斜北东翼，沟内无区域性断裂通过，也未发现次级断层。岩层产状为N12～30οW/NE∠60～70ο，总体倾向梅龙沟左岸，走向与沟谷方向小角度相交，为纵向谷。
据调查统计资料，梅龙沟岩体中除层面裂隙外，还发育四组构造裂隙，各组裂隙一般在石英岩、板岩及绢云石英千枚岩、石榴二云（英）片岩中较发育，千枚岩中不甚发育，其中①组为顺沟向裂隙。
3施工方案
3.1几种方案的比选
鉴于引水隧道的特点，先后确定了原线路大管棚超前支护通过，在原线路向沟谷深处移动30米，50米，100米，200米，以及在原线路下穿的方案等。经过地质调查，上移50米，100米，200米，因上移50米，100米，200米的地质情况均不容乐观，均需通过类似地质条件，因此避开本地质条件不成熟且经济、工期方面也不容乐观，给予了否定，在原线路下穿，通过地质调查，在原线路下移30米后才可进入基岩地段，但是下穿在工程施工的安全以及后期运营期间的淤泥等处理较为困难，因此进行了否决。在原线路超前大管棚以及上移30米方案方面，一是考虑原地段已出现坍塌，对于管棚等施工及安全难以保障，且通过地质调查，上移30米穿越不仅在管棚施工有所条件，而且对于隧道穿越砂卵石地层的距离最短，因此选择了原线路上移30米采用大管棚超前的支护作为本隧道穿越梅龙沟的最终方案。
3.2.1超前大管棚
鉴于梅龙沟地质情况，确定采用大管棚超前，管棚采用φ108D40钢管，每循环长度为30m，环向间距30cm，外插角1°～3°，沿隧道开挖轮廓线180°布置，纵向管棚搭接长度为4~5m。
钢管节长为4 m与6m，两头均加工外丝扣，利用加工内丝扣的30cm钢管进行连接。安装钢管管壁钻设φ15mm的溢浆孔，采用梅花形布置，间距20*20cm；相邻管棚的第一节管使用不同长度的钢管，是连接接口错开，后面均采用6m。第一节为安装6m的，每根管棚安装5节6m。第一节安装4m的，再连续安装4节6m钢管，最后将4m钢管一分为二，安装在本根管棚末端。由于地质条件，钻孔成型差，且由于地下水等原因，存在成孔差，因此采用跟管钻进的方式进行管棚施工。钻设过程中注意调节风压，风压控制在0.8-1mpa，确保钻进速度。
管棚钻设完毕后，将管棚钻设工作面利用C20喷射砼进行缝面，厚度为30cm。注浆采用双液注浆机进行，主要压注水泥-水玻璃，注浆顺序的原则为先注有水孔，后注无水孔，由两端向拱顶隔孔进行。灌注浆液应注意双浆液的配合比（原料：普通硅酸盐水泥PO.32.5R ，35波美度钠基水玻璃，水泥浆水灰比（重量比）W:C=1:1，水泥浆水玻璃比（体积比）C:S=1:0.4(快凝）-1:1（缓凝）根据现场需要变配比），以及灌注压力控制在0.3-0.5mpa，同时根据现场的灌浆量等情况及时调整配合比和灌注压力。
3.2.2超前小导管
在拱墙180°以下，采用φ42超前小导管，长4.5m，管壁钻设φ8mm的溢浆孔，呈梅花型布置间隔15cm，环向间距30cm，相邻两排小导管的水平搭接1.5m，外插3°～5°，沿隧道开挖轮廓线布置。注浆管前端加工成圆锥状。灌注双浆液，灌注压力控制在0.2-0.3mpa。
3.2.3开挖方案
开挖采用上下台阶法进行，采用短进尺密布孔少药量方案配合人工凿除的方式进行，循环进尺为0.5m，开挖预留沉降10～15cm。上台阶高度4m，下台阶高度4m，上下台阶间距不超过2m。
3.2.4支护方案
锚杆φ25长度4.5m，环向间距1m，φ8@20cm×20cm钢筋网喷C20砼厚20cm。
钢拱架I18间距0.5m，横向连接钢筋φ25@40cm。锁脚锚杆φ25L=4.5m。
3.2.5二次衬砌方案
初期支护完成后，为有效地控制其变形，确保开挖面施工安全，每开挖16m后将已开挖段全幅一次性施工。采用针梁式台车进行。
混凝土衬砌采用C25泵送砼，厚度80cm，纵横向主钢筋采用φ25@20cm，箍筋采用φ8@20cm。
混凝土在洞外采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运至洞内，泵送混凝土浇筑，插入式振捣棒配合附着式振捣器振捣。
3.2.6回填灌浆
待本段全部完成后，混凝土衬砌强度达到70%后，对隧道衬砌进行回填灌浆，回填灌浆采用1:1-1:0.5水泥浆液进行灌注，灌浆压力控制在0.3-0.5mpa。
3.2.7备用电源方案
为保证隧道施工安全，工程顺利施工，隧道应配置备用发电机，发电机功率应满足水泵、空压机、灌浆泵、浆液搅拌机、照明用电等需求，备用发电机不得小于400KW。
3.2.8机械设备
表1 主要施工设备表
1、施工前应向各班组技术人员、施工人员进行技术、安全交底，做到人人心中有数。掌握施工程序，知晓安全危险源，掌握安全技能。
2、结合超前地质预报，勘明下一段地质、渗水量情况，及时调整施工方案。
3、专人24h察看围岩变化情况，确保施工安全。
4、电工班24h值班，开挖梅龙沟地段之前彻底检查一遍。
5、备足够数量的水泵，出现故障的水泵应及时修理，保证备用泵充足。
6、各电器设备应满足“一机一闸一漏”，符合“水电水利工程施工通用安全技术规程”（DL／T 5370-2007）、“施工现场临时用电安全技术规范”（JGJ 46-2005）要求。
7、若出现停电，应立即启动备用电源。若隧洞出现垮塌，应立即组织人员撤退，并将情况上报，研究下一步解决方案。
8、加强围岩变形观测，成立专门的观测小组，确保每天最少观测1次，观测断面为5m布置一个断面，及时根据观测数据分析变形情况，及时调整施工方案，确保安全。
5 结论
1、梅龙沟的形成主要受岩性和物理风化作用控制，次为地表、地下水的作用。两岸的崩垮是梅龙沟形成堰塞和多层不同成因覆盖层的主要原因。
2、在2011年8月1日，发现掌子面涌水、坍塌后，参建人员对沿线做了大量地质调查工作，在原线路以上30m、50m、100m，200m均进行了地理物探及地质钻孔勘察，同时构想了在原线路基础上下穿通过的方式，最后根据经济、工程进度、工程安全及工程地质情况确定了以原设计线上移30m线为最终方案，以上的施工方案，就是在上移30m的既定方案。
3、水电站引水隧道与铁路、公路隧道因使用功能不同，在方案选择中较为灵活，因铁路、公路隧道***型上受使用功能的限制，一般出现坍塌等只能在原线路上确定处理方案，水电隧道可根据实际情况进行线路改线、线路下穿等多项选择，但在选择方案时应充分考虑工程经济、进度以及工程安全等因素，最终确定可行的线路及方案。
参考文献：
1、 陈先国,祁海***等，五指山隧道坍方原因分析[J].2005年全国公路隧道论文集
2、 陈先国,罗春雨,祁海***,刘德永.对五指山隧道特大突涌水及坍方处理方案的再思考[J],2006年四川省隧道年会论文集.西南交通大学出版社,2006
3、郭陕云.山岭隧道快速施工范例分析[J]，铁道工程学报，1999年第2期
注：文章内所有公式及***表请以PDF形式查看。
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