浅谈关于贵德县拉西瓦灌溉工程3#隧洞出口超前导管支护

一、基本情况

　　青海省贵德县拉西瓦灌溉工程3#隧洞位于灌区西南部，西起阿隆沟，东至温泉沟段，全长6193m，主要围岩为Ⅳ类和Ⅴ类。3#隧洞工程，是对总工程起控制性作用的关键建筑物，隧洞的按时顺利完工，有利于保证拉西瓦灌溉工程总工期；并可以将水引致温泉沟，确保2015年阶段性通水的关键建筑物，便于资金整合和拉西瓦灌区引水枢纽工程效益的提前发挥，同时也可为总工程做好开工建设的准备。

二、调查目的

　　从客观、事实的调查目前该围岩情况下是否需要进行超前导管支护。

三、调查过程

　　自3#隧洞出口开工至今，多次对该围岩是否需要进行超前导管支护这一问题现场确认、开会协商，由于缺乏有效技术数据，各部门意见不统一；为了取得有效技术数据，2014年2月28日工程办、总工办研究决定对3#隧洞进行技术调查研究。请示局领导同意后于3月3日早晨8时入住3#隧洞出口进行为期一周的调查研究。

　　1、掌子面12+828地质情况描述：

　　设计图纸描述：桩号12+000.00-13+460.61为隧洞段，围岩岩性为下更新统湖泊-河流相堆积物，主要组成为岩砂和粘土层，主要为粉细砂、中粗砂、砂砾层，具明显的沉积韵律，一般单层间自上而下呈由西到粗分布，多为青灰色或灰白色，无胶结或轻微胶结，密实度较好；一般胶结部位在粘土岩顶部，胶结厚度10-20cm，胶结物为泥钙质。粘土层颜色多样，一般为棕黄色、青灰色以及淡红色，成岩较好，单层厚度0.8-5.0m，推测强风化厚度8-10m，砂岩与粘土层呈互层状，层理面多为水平或者接近水平，层理清晰。该段粘土岩与上第三系粘土岩相比，成岩稍差，同样存在遇水易软化、崩解等特本文由论文联盟http://www.LWlm.COM收集整理性，故围岩自稳能力差，拱顶极易坍塌变形，洞室稳定性差，以IV类围岩为主，强分化层岩体破碎，节理裂隙发育，属V类围岩，开挖需及时支护，全断面衬砌。相对于粘土岩，砂岩强度较低，结构密实，可短期自稳，但顶底面多为半成岩的粘土岩，具水平层理，拱顶极易风化坍塌变形，洞室稳定性差，开挖需及时支护，全断面衬砌。

　　2、实际情况

　　该段地质编录为Ⅳ围岩，其特征为粘土岩，岩石结构密实，掌子面岩石稳定，水平层理，中间夹有呈黑色的岩层，两侧岩石稳定，顶部受风化影响易发生坍塌、掉块现象。

　　3、开挖过程

　　开挖采用钻爆法施工，采取光面爆破措施，其目的在于控制开挖断面尺寸，减少围岩破坏或少受干扰，减少超挖量。爆破孔共计31个，周边孔孔距为45cm左右，断面炮孔总装药量为21kg，孔深控制在2m之内，孔与岩面轴线成5-8°的夹角。所选用的炸药为2号岩石硝铵炸药，雷管为毫秒延期导爆管雷管。

　　该段支护形式为超前导管支护加钢拱架支护。3月3日早晨9：15分爆破掌子面桩号为12+828，9：20分对爆破情况进行观察，爆破效果良好，超前导管起了一定的作用，拱架顶部距顶拱面20cm左右处出现软砂层，砂层厚度不详，走向与洞轴线的方向向下倾斜。爆破没有发生局部坍塌现象，待作进一步观察。11：35分观察，出渣基本完成，爆破后期顶拱局部地方出现少量掉块。爆破后新的掌子面12+826围岩岩石情况与上一个掌子面一致，19：45分对掌子面12+826进行爆破，其爆破参数与前一掌子面一致。21：10分对爆破情况进行观察，爆破效果良好，超前导管起了一定的作用，拱架顶部距顶拱面15cm左右处出现软砂层，砂层厚度不详，走向与洞轴线的方向向下倾斜。3月4日凌晨5：10分掌子面12+824进行爆破，经现场确认核实爆破参数与前面一致，5：30分进洞观察，爆破效果良好，达到了光面爆破的最佳效果，顶部10个周边孔有7个明显的看出半孔率，新鲜顶部岩面短期受强分化局部出现掉块。

　　掌子面12+822要求取掉超前导管支护爆破开挖。14：50分现场核实掌子面的爆破参数与12+828掌子面爆破参数一致，爆破完后15：05分进洞观察，顶部爆破效果良好，从表面未看出砂层，待出渣完后进行观察，17：00进洞观察，顶部坍塌距拱顶60cm，坍塌量约为1.3m3左右，从现场看顶部左侧还有继续坍塌的可能，对施工人员立拱架等作业造成大的安全隐患，21：00进洞观察顶部出现局部坍塌，坍塌量约为4 m3左右，施工人员恐慌，不敢进一步作业。

　　3月5日凌晨0：45分对掌子面12+820现场核实支护形式、爆破参数与掌子面12+822一致，凌晨1：00时对掌子面进洞观察，顶部出现局部坍塌，坍塌面积较大，坍塌量大，顶部砂层与漏露在拱顶。凌晨3：45进洞观察，顶部继续出现局部坍塌，坍塌量大约为6-7m3左右，还有继续坍塌的可能。

四、调查分析

　　1、桩号12+828-12+818分析

　　实际围岩与施工图（QHGD-LXWGQEQ-JS-SJ-03）所描述的基本一致，施工单位在实施所用爆破参数符合《水电水利爆破施工技术规范》DL/T5135-2001的平洞钻孔爆破开挖技术。

　　桩号12+828-12+822段进行了超前导管支护，采用的光面爆破效果良好，后期洞顶受爆破扰动和强分化的影响在短期内出现的局部地方掉块体积小，不会对施工人员造成重大伤害。

　　桩号12+822-12+818段未进行超前导管支护，采用的光面爆破效果良好，初期出渣4小时内发生少量的局部坍塌和掉块，立拱架过程中受通风排烟的强分化影响下，顶部局部地方坍塌量大，掉块体积大，对立拱架的施工人员造成一定的威胁，坍塌时没有任何提前的预兆，施工人员安全无法保障。

　　2、工艺、进尺分析

　　如进行超前导管支护开挖掘进时，每天可以掘进两个循环，进尺为4m，每月按正常开挖时间25天计，月累计完成100m，在相同的工艺及工序下如不进行开挖超前导管支护，做到“短进尺、弱爆破”每天可掘进3个循环，每个循环掘进1m，每月按正常开挖25天计，月累计完成75m，按此掘进速度无法完成年内计划。

　　3、经济分析

　　从经济角度分析，如进行超前导管支护，每个循环所用导管10根，每根按投标报价174.15元计，耗资1741.5元。如不进行超前导管支护，每个循环有一定的坍塌，估计量为3 m3左右时，运出洞外耗资53.4元，坍塌空腔内回填原木耗资3000元，共计耗资3053.4元。

五、调查结论与建议

　　经过一周的调查，进洞18次跟踪了解围岩类别，确定核实每个掌子面的爆破参数一致的情况下，在类似围岩施工时建议采取超前导管支护，避免大方量坍塌，确保施工人员安全。同时拱顶出现的空腔必须采用原木和块石回填，其发生的工程量不给予计量，由于地质缺陷引起的大面积坍塌的，经地质工程师确定后，其发生的工程量可以计量。