关键词：导流洞；塌方；处理
1 工程概况
河口村水库位于黄河一级支流沁河最后一段峡谷出口处，是控制沁河供水、径流的关键工程，也是黄河下游防洪工程体系的重要组成部分；是一座以防洪、减淤为主，兼顾改善生态、供水、灌溉、发电等综合利用的大（2）型工程。
导流洞布置在水库的左岸，分进口段、闸室段、洞身段和出口段四部分，进口段高程177.0m，出口高程169.8 m，进口明渠段长141.56m，闸室段长23.5m，洞身长720m，纵向坡度1%。导流洞衬砌后断面尺寸为9.0m×13.5m，采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为0.8～2.0m，后期下闸封堵后进行龙抬头改建为泄洪洞。
2 地质条件
导流洞开挖断面较大，沿线地质条件较差，以Ⅳ、Ⅴ类围岩居多，分布的断层有F11逆掩断层、F3断层、F4断层、F5断层、F12断层及五庙坡断层带（F6、F7、F8），其中F11逆掩断层、五庙坡断层带（F6、F7、F8）规模较大，对导流洞施工影响较大，其他几条断层规模相对较小。五庙坡断层带宽度为20～140m，带内各断层相距较近，破碎带互相联为一体，宽度大小受F6、F7、F8三条主断层在水平或垂直方向撒开或收敛所控制，破碎带组成物质为散体结构的断层泥含泥角砾及碎岩石。
3 塌方情况
导流洞开挖至K0+348至K0+376段，受降雨影响地表水沿五庙坡断层带渗入洞内，造成导流洞段左侧发生塌方；其中K0+348至K0+362段为拱架支护段，K0+362至K0+376段为锚喷支护段。拱架支护段左侧直墙部分拱架全部坍塌，K0+348至K0+358段左侧顶拱约6.0m宽拱架（含喷射混凝土）悬挂在顶拱，K0+358至K0+362段顶拱拱架全部塌落。
4 方案确定
该塌方段长度为28m，开挖断面为12.6m×16.9m(宽×高)，同时受到顶部重约100t的悬挂体的制约，处理起来难度较大，危险性更大。为了保证塌方处理的施工安全，先采用开挖石渣对洞段进行回填，从底部对悬挂体形成支撑，从两侧对悬挂体进行固定，然后对坍塌拱架进行恢复，再将悬挂体破碎分解割除，最后对塌方段进行支护处理，具体施工步骤如下：
（1）恢复进口方向通道，为石渣回填提供作业面；
（2）从暂存料场挖运洞挖石渣，分层进行塌方洞段的回填；
（3）对塌方段右侧顶拱（未塌）部分拱架进行支撑加固；
（4）对顶拱悬挂体分块破碎割除，对左侧拱架跟进恢复处理；
（5）挖除Ⅰ层回填石碴，对左侧拱架向下接引、挂网锚喷支护；
（6）挖除Ⅱ、Ⅲ层回填石碴，将拱架向下接引、挂网锚喷支护。
5 施工方法
5.1 进口方向通道恢复
利用暂存料场的开挖石碴，将导流洞进口方向中层(桩号K0+138
)、底层(桩号K0+040)和出口方向中层(桩号K0+258)进行回填，形成坡道恢复交通道路，路面宽度5.0m、坡度25%，保证塌方段处理的材料及物资能及时运输到现场。
5.2 塌方段石渣回填
采用Pw-77型湿喷车湿喷车对塌方部位素喷混凝土封闭后，开始进行塌方段回填，回填高度11～12m（距底板），起始桩号K0+338，终止桩号K0+362。回填施工采用1.6m3反铲装渣，20t自卸车运碴，3m3装载机平碴；自卸车在塌方段以外安全区域（K0+338～K0+348）卸料后，采用装载机向塌方区推渣。推进时保证悬挂体下部与回填渣面相衔接并被填渣护住，使该悬挂体成为顶拱的一个临时支撑，将回填及后续支撑施工的不安全因素降到最低。
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图-1 塌方段石渣回填示意图
5.3 塌方段右侧顶拱（未塌）部分支撑加固
塌方段回填结束后，采用型钢及钢管将塌方段右侧顶拱（未塌）部分进行支撑加固，保证悬挂体割除期间受力改变或震动造成顶拱失稳。支撑部分比悬挂体长2.0m(下游)，底部采用I32工字钢地梁，顶部采用I22工字钢顶梁，支撑采用Φ165钢管支架，榀距2.0m，榀间连接，顶梁与拱架焊接，空隙较大处采用楔形铁楔紧焊牢，并用螺旋千斤顶顶牢。
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图-2 未塌部分支撑加固示意图
5.4 顶拱悬挂体的割除及左侧拱架的恢复
悬挂体分2块进行割除，采用风镐将切割部位的混凝土凿除，用氧气-乙炔将拱架型钢及拱架间连接的钢管及钢筋网割断。割断时顶拱预留2根型钢，人员撤到安全部位进行割断。割断前，需将切割部分悬挂体底部用石碴埋住，切割后采用反铲在悬挂体外部挖碴，让切割掉的悬挂体缓慢倒落；切割时，需将悬挂体用钢丝绳锁住并用装载机向上游牵引，防止其倒落时对未切割悬挂体造成撞击。割除后采用装载机拖到进口侧中层开阔段分解小块后运至弃碴场。
割除与拱架恢复同步进行，做到割断一榀恢复一榀。将右侧拱架割断处混凝土凿除，采用双侧连接板与后恢复的拱架焊接，及时将拱脚采用锚杆锚固（顶拱为回填混凝土，无法采用锚杆锚固）。F6断层以上较完整岩石采用6.0m砂浆锚杆锚固，F6断层以下破碎岩石采用6.0m自进式锚杆锚固，锚杆间距1m，排距与拱架间距保持一致，施工人员在特制的防护棚内进行锚杆钻孔施工。锚固后及时进行挂网并喷射C25混凝土，并在喷混凝土中钻孔深至破碎岩石中，内插Φ40PVC花管作为排水孔，间排距3.0m×3.0m。拱架采用I22工字钢，榀间采用Φ25连接筋，间距1m。
5.5 回填石碴Ⅰ层挖除，拱架接引、挂网锚喷
顶拱拱架恢复及锚喷结束后，将顶拱二次支撑，然后将Ⅰ层石碴左侧挖除4.0m，采用50装载机或320反铲装碴，30t自卸车运碴。及时将拱架沿塌方面向下接引至塌方最深处，锚喷支护跟进，锚杆采用Φ25砂浆锚杆或自进式锚杆，长度6.0m，间距1.0m，排距同拱架间距。锚固后及时挂Φ20钢筋网并喷射C25混凝土,厚度20cm。同时在设计边线外拱脚处采用I22工字钢对拱架进行补强支撑。
5.6 回填石碴Ⅱ、Ⅲ层挖除，挂网锚喷
Ⅰ层拱架接引、锚喷完成后，顶拱支撑不拆除，恢复塌方段上游底层开挖。下游底板衬砌接近塌方段时，进行Ⅱ层回填石碴挖除，分层进行，2.0m一层，挂网锚喷跟进。锚杆采用Φ25自进式锚杆，长度6.0m，间、排距1.0m，锚固后及时挂Φ20钢筋网并喷射C25混凝土,厚度20cm。锚喷到底板面时，采用垂直锚杆将底脚锚住。。
5.7 底板及边顶拱衬砌
Ⅲ层回填石碴挖除后，立即进行塌方段清底浇筑底板，钢模台车随后跟进，完成塌方段处3仓混凝土的衬砌。
6 结束语
导流洞开挖塌方因处理措施得当、现场组织得力，一个月就完成了塌方段的处理，恢复了导流洞出口侧的正常开挖；通过对塌方段采用钢模台车跟进衬砌，彻底消除了断层带的塌方隐患，保证了后续施工的顺利进行；对类似大断面隧洞开挖施工及塌方处理具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]王康，孙熔正，杨新安.充填型浅层岩溶隧道溶洞处理技术研究.华东科技大学学报，2018，35（3）：23-28.
[2] 张建军， 马吉倩. 高速公路隧道洞口浅埋段塌方冒顶分析与治理[J]. 公路工程， 2017， 42（2）：187-190.
论文作者: 林立
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷23期
论文发表时间:2020/4/3
标签：断层论文; 石碴论文; 锚固论文; 混凝土论文; 锚杆论文; 断面论文; 间距论文; 《建筑实践》2019年38卷23期论文;