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-1-超前小导管和管棚在隧洞塌方处理中的应用摘要：引水隧洞开挖属于典型的地下洞室开挖，一般洞身较长，短则上千米，长则数千米，其经过的地质条件也因此变得较为复杂，塌方就成了洞挖施工中比较常见的施工现象。塌方处理方案一般无固定方案，须视具体情况而定。本文根据工程中塌方处理的具体情况，浅议超前小导管和管棚在隧洞塌方处理中的应用。主题词：塌方小导管管棚灌浆一、工程概述碧水电站位于布尔哈通河下游、吉林省图们境内，电站装机容量为1.6万千瓦，多年平均发电量5575.6千瓦时，装机利用小时数为3485.1小时。电站为引水式电站，主要建物由拦河建筑物、引水建筑物、电站厂房及升压站组成。主要引水建筑物为一条长4196m的引水隧洞，引水隧洞进口接进水闸，出口接前池。引水隧洞为无压洞，净宽为5.7米，净高为6.94米，底坡为1/2000。引水隧洞在开挖至桩号1+517时，右侧顶拱和右侧边墙出现围岩大量掉块，极不稳定情况。见此情况，施工人员立即组织撤离。随后当前开挖范围（约1.5m）的右侧顶拱和右侧边墙发生大塌方，塌方发生后，一直未停止。塌方停止时，坍塌面向后扩至桩号1+529，长度增加至12m。本次塌方渣体由破碎岩石和大量的构造夹泥构成，并将整个洞身填满，塌方形成的空腔为屋脊形。二、小导管及管棚施工从塌方量和塌方渣体来看，若采用常规方式进行施工，则会因为渣-2-体破碎和围岩风化严重不能成洞，而无法完成塌方处理施工。为此，施工方先在塌方渣体上向前以一定仰角打入超前小导管，再利用小导管灌浆，将顶拱范围内的渣体进行固结。同时，在小导管之间以小角度，再打入一排钢管作为管棚，并以前方渣体和施工掌子面支立的钢支撑作支撑，利用钢管制作棚架，形成管棚，在棚架防护下进行人工开挖，向前进尺。1.1钢支撑支立钢支撑在塌方处理过程中主要起两个作用：一是支撑小导管和管棚，以便于支撑塌方渣体，开挖成洞；二是加强塌方处理过程中的支护，以确保支护稳定。钢支撑分两段支立，先顶拱后边墙，其间距为50cm，自施工掌子面开始，沿洞轴线支立，钢支撑间以连接筋连接，并设置锁脚锚杆固定。1.2小导管及小管棚制作安装小导管采用φ40无缝钢管，长度为4~6m，头部轧成锥形，管壁以梅花形布孔，孔间距：纵向为15cm，环向为4cm，孔眼大小为8mm。小导管沿拱顶环向布置，环向间距为30cm左右，管棚设置在小导管之间，间距约为10~15cm，小导管与管棚相互作用，形成棚架支护顶拱。前两排紧靠已支立完的钢支撑，外插角为45°左右。前两排小导管施工完毕后，用反铲逐渐向前扒上部石渣，露出下一环小导管位置时，停止反铲扒渣，开始进行小导管施工。然后，以此为一个循环，向掌子面进行小导管施工（由于施工空间较小，为保证塌方安全施工，此后开挖全部采用人工开挖）。自第三排开始，排距为1m左右，并施工至开挖撑子面（小导管和管棚布置见下图）。-3-1.3固结灌浆施工1.3.1灌浆实验灌浆实验主要目的为确定灌浆压力和灌浆范围，灌浆实验场地选在未被破坏的塌方渣体上，以保证取得的实验数据能有效地指导塌方灌浆，实验过程如下：首先按拟定的小导管制作参数制作几根4m长的灌浆导管，然后，在塌方渣体上选择一处合适位置，按水平间距1m击入。浆液采用纯水泥浆，水灰比为0.8:1，注浆采用5Mpa注浆泵。开始注浆前，将钢管编好序号，部分作为灌浆孔，部分作为观察孔。灌浆最大压力按0.3Mpa、0.5Mpa、0.8Mpa三种压力控制，当压力达到设定最大值时，则延缓灌浆速度，直到达到最大压力值时，并持续30分钟后，停止灌浆。灌浆结束之后，待水泥浆达到初凝后，按孔序检查其灌浆效果。灌浆实验表明，当最大灌浆压力按0.3Mpa控制时，灌浆范围为30cm；当最大灌浆压力按0.5Mpa控制时，灌浆范围为50cm；当最大灌浆压力小导管和管棚布置示意图30cmG2-1(II)G1-1(I)小导管(灌浆管),分为I序孔和II序孔,施工时先I序孔后II序孔。管棚管,设置于小导管之间,间距为10～15cm。起拱线30°45°立视图侧视图管棚管小导管I18钢支撑间距50cm-4-按0.8Mpa控制时，灌浆出现串浆和冒浆现象。由此表明，本次塌方灌浆最大灌浆压力应选择0.5Mpa为宜（灌浆实验详见下图）。1.3.1塌方灌浆灌浆前，先对灌浆渣体采用喷C20混凝土进行封闭，以减少在灌浆过程中出现漏浆的现象。灌浆按实验确定的灌浆参数施工，灌浆分为I序孔和II序孔，施工时先I序孔后II序孔，自两侧拱角向中间施工。在灌浆过程中，若出现长时间无压力，但吃浆量很大的情况，则出现跑浆现象，应该立即停止灌浆，选择附近的灌浆管继续灌浆。为提高灌浆效果，加快施工进度，在水泥浆拌制过程中加入外加剂，外加剂分别为：膨胀剂、早强剂、减水剂，掺量通过实验确定。三、施工效果整个12m的塌方从事件发生到处理结束，共用了65天。整个施工过程均很顺利，自第二轮灌浆始，施工就进入了一个良性循环。且从灌浆吃浆量来看，除第一轮灌浆吃浆量较大（达到了60T）外，其余每轮灌浆灌浆实验平面示意图固结范围小导管塌方渣体灌浆实验剖面示意图坍塌体轮廓线灌浆管观察孔1230.3MPa0.5MPa0.8MPa渣体范围线-5-吃浆量并不大，均在20T左右。塌方处理结束后，施工方在塌方段设置了一些观测点，对处理完后的塌方面进行观测。通过自塌方处理结束后的连续近一个月的测量观测，塌方面一直很稳定。直至半年后，在进行此段混凝土衬砌前，施工方又做了一次测量观测，整个塌方面仍然很稳定，无变形情况发生。四、总结和思考此次塌方处理完毕后，在引水隧洞的上游处，又出现一次大塌方，塌方情况与此次相似，塌方长度达到15m。施工方再次采用超前小导管和管棚配合的方法进行塌方处理施工，只用了79天，便很顺利地完成塌方处理。超前小导管灌浆和管棚配合进行塌方处理，之所以能达到很好的效果，主要原理是：小导管灌浆将顶拱以上2m左右范围内的渣体均进行固结，坍塌体由原来的松散体变成了稳定的固结体，再对其进行开挖，就可以安全地进行相应的其他工序施工，顺利完成塌方处理。在此过程中，施工方又加入了钢支撑、锚杆、钢筋网、喷混凝土等强支护措施，使得塌方处理完后的塌方段非常坚固，确保了塌方段在引水隧洞长期运行中的安全稳定。本次塌方没有造成人员伤亡，处理速度也较快，对整个电站施工未造成太大的影响。然而，塌方处理无疑是亡羊补牢之举，在工程施工中，我们应该做的还是避免塌方的发生。在隧洞施工过程中，应该进一步加强地质技术管理工作，若发生围岩地质情况变差的情况，应立即采用“短进尺，勤支护”的施工方案，必要时可加强支护，不惜增加工程投入，也要避免塌方发生。