2　隧洞塌方變形段補(bǔ)強(qiáng)加固處理施工方法

引水隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜是本工程的一大顯著特點(diǎn)，特別是一些無法通過出露圍巖直接判斷出的不利結(jié)構(gòu)面，比如引3+520～3+597段、3+597～3+634段開挖面揭露圍巖為中薄層灰?guī)r，判定為Ⅲ類圍巖，后該部位出現(xiàn)連續(xù)塌方，現(xiàn)場勘察時(shí)發(fā)現(xiàn)黑云母片巖層、炭質(zhì)千枚巖隱蔽在頂拱灰?guī)r之上，潛藏著不穩(wěn)定的地質(zhì)隱患，改判為Ⅳ類。再加上引水隧洞頂拱多為薄層石英云母片巖、片理發(fā)育，即便是灰?guī)r段也經(jīng)常出現(xiàn)云母片巖夾層，且夾層多位于拱頂部位，致使圍巖整體性較差。因此，隨著山體應(yīng)力不斷釋放等原因，已完成的開挖支護(hù)局部洞段出現(xiàn)噴混凝土開裂掉塊、鋼支撐扭曲擠壓變形甚至塌方現(xiàn)象，比如引2+790～2+913隧洞貫通段，具體塌方情況統(tǒng)計(jì)見表1。針對不同的塌方情況，采取不同的補(bǔ)強(qiáng)加固處理措施。

2.1　采取C20混凝土直接噴實(shí)處理

對于小方量的塌方（塌方深度小于1.5m），原則上采用C20混凝土噴平噴實(shí)。施噴前先清除受噴面上的松動(dòng)塊體，清除噴射作業(yè)的各種障礙物，再用高壓風(fēng)清理干凈，借助鉆爆臺(tái)車自下而上、分層噴射，每層厚度控制在5cm左右，后一層在前一層混凝土終凝前進(jìn)行；噴射混凝土噴頭與受噴面應(yīng)盡量垂直，利用噴射料來抑阻集料的回彈，以減少回彈量，噴頭與噴面的距離應(yīng)控制在1.0m左右。

2.2　采取“拱上拱”形式補(bǔ)強(qiáng)加固處理

對于塌方量較大（塌方深度在1.5m以上）的部位，現(xiàn)場一般采用“拱上拱”的補(bǔ)強(qiáng)加固支護(hù)型式進(jìn)行處理，支護(hù)型式見圖1，具體施工方法如下：

（1）借助鉆爆臺(tái)車對塌方部位出露巖面素噴C20混凝土5cm。

（2）若塌方部位原支護(hù)形式中不含鋼支撐支護(hù)，應(yīng)首先按照0.5～1.0m的間距在塌方段布設(shè)鋼支撐（I20a工字鋼）、鎖腳錨桿，型式同Ⅳ類圍巖段支護(hù)。

（3）在已安裝的鋼支撐外側(cè)面采用20a工字鋼直接支撐到塌方部位素噴巖面上，加固工字鋼數(shù)量視圍巖情況確定，加固工字鋼與所立鋼支撐外側(cè)焊接牢固。

（4）加固工字鋼之間采用?25鋼筋（視圍巖情況或采用20a型工字鋼）等連接筋進(jìn)一步連接加固，連接筋一端與鋼支撐外側(cè)、加固工字鋼焊接牢固，另一端與相鄰加固工字鋼支撐到塌方巖面部位一側(cè)焊接牢固。

（5）緊貼塌方段素噴巖面掛網(wǎng)?6.5mm@15cm×15cm，噴混凝土厚度20cm（C20包括素噴量），后期襯砌前對巖面和鋼支撐之間的空腔采用自密混凝土回填。

2.3　其他補(bǔ)強(qiáng)加固支護(hù)措施

對于塌方深度在1.5m以上、長度較大，且鋼支撐變形扭曲嚴(yán)重的部位，現(xiàn)場采用“加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)、補(bǔ)強(qiáng)鋼支撐、長錨桿、回填混凝土、提高后期襯砌混凝土強(qiáng)度等級及厚度”形式處理，加強(qiáng)支護(hù)型式見圖2、圖3，具體施工方法如下。

2.3.1　加強(qiáng)支護(hù)施工

（1）頂部巖面素噴約10cm厚度纖維混凝土，根據(jù)圍巖情況布設(shè)隨機(jī)錨桿（?25L=4.5m）。

（2）對頂拱部位變形鋼支撐進(jìn)行拆除，補(bǔ)接鋼支撐后在兩端端頭補(bǔ)打鎖頭錨桿（每組2根?25L=4.5m）。

（3）對下層引水隧洞進(jìn)行擴(kuò)挖，以保證設(shè)立底拱鋼支撐后混凝土襯砌厚度。

（4）根據(jù)上層鋼支撐分布情況布設(shè)底拱，上層鋼支撐與下層鋼支撐對接，并在下層鋼支撐間噴C20混凝土20cm后，覆蓋鋼支撐使之形成整體。

（5）主拱180°以上范圍單雙間隔打設(shè)?25錨桿（脫空距離小于1.5m）或?32自進(jìn)式錨桿（脫空距離大于1.5m），入巖6m。

（6）緊貼巖面掛?25@30×30cm的加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，并與鋼支撐焊接牢固后對所布設(shè)鋼筋網(wǎng)部位噴C20混凝土40cm厚。

（7）設(shè)置I20工字鋼副拱，副拱環(huán)向支撐間距50cm，縱向支撐間距50cm，副拱與已打設(shè)錨桿焊接牢固，長度按照脫空段實(shí)際斷面加工，工字鋼之間采用?25螺紋鋼焊接牢固。

（8）以每2～3榀主拱鋼支撐為一組在外側(cè)掛成品鋼絲網(wǎng)后噴80cm厚C20混凝土（正頂拱混凝土厚度為80cm，兩側(cè)與頂拱噴平），在內(nèi)側(cè)噴40cm厚C20混凝土，從而完成對頂拱空腔部位的封閉施工。

（9）頂拱預(yù)埋?125泵管，保證后期對空腔進(jìn)行襯砌混凝土回填施工。

2.3.2　鋼支撐補(bǔ)強(qiáng)施工

對鋼支撐頂拱產(chǎn)生扭曲、斷裂的變形段部位采用?25鋼筋進(jìn)行補(bǔ)焊加固。首先借助鉆爆臺(tái)車把鋼支撐內(nèi)側(cè)的噴混凝土人工用手錘清理干凈，把?25鋼筋在洞外加工廠制作成與鋼支撐相同的弧度后運(yùn)至洞內(nèi)臺(tái)車上，在洞內(nèi)根據(jù)鋼支撐變形的實(shí)際情況對扭曲較長的鋼支撐采用工字鋼進(jìn)行加固，對鋼支撐連接板斷裂部位用鋼筋補(bǔ)焊加固，斷裂部位每根鋼支撐內(nèi)側(cè)并排用3根鋼筋進(jìn)行加固，鋼筋與鋼支撐接觸的兩側(cè)均牢固焊接。

2.3.3　網(wǎng)噴混凝土回填密實(shí)施工

在鋼支撐內(nèi)側(cè)安裝?25@20cm×20cm的鋼筋網(wǎng)并噴C20混凝土20cm。網(wǎng)噴支護(hù)為頂拱180°范圍，以4～5榀鋼支撐為一段施工，具體工序如下：

（1）鋼筋加工、運(yùn)輸。先在加工場地將鋼筋除銹、調(diào)直，并按要求下料、采用鋼筋剪切機(jī)和彎曲機(jī)切斷加工成型后用5t載重汽車?yán)\(yùn)至洞內(nèi)現(xiàn)場。

（2）鋼支撐及已噴面的清理。將鋼支撐內(nèi)側(cè)的噴混凝土人工用手錘和鋼釬清理干凈，對已噴混凝土表面的局部開裂及脫落部位進(jìn)行清撬。

（3）測量放點(diǎn)、架立筋焊接。在每段的最外側(cè)從鋼支撐上焊插筋，部分區(qū)域打設(shè)短插筋加固，測量技術(shù)人員將高程、噴混凝土邊線標(biāo)記于插筋上，再在插筋上焊接架立筋。

（4）加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)的安裝。鋼筋綁扎前，在架立筋上標(biāo)記鋼筋間距，按標(biāo)記逐根綁扎主筋，然后在主筋上標(biāo)示分布筋的間距，進(jìn)行分布筋安裝。分布筋與鋼支撐牢固焊接，主筋與分布筋點(diǎn)焊連接，焊點(diǎn)呈梅花形布置，鋼筋安裝時(shí)須確保鋼筋位置準(zhǔn)確。鋼筋網(wǎng)的安裝要求距已噴混凝土3～4cm，鋼筋網(wǎng)間的搭接長度為20cm。鋼筋網(wǎng)安裝完成并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后進(jìn)行噴混凝土的施工。

（5）噴混凝土回填密實(shí)。回填施工以3～4m為一段，施噴前先清洗已噴混凝土表面，清除受噴面上的松動(dòng)塊體，清除噴射作業(yè)的各種障礙物，再用高壓風(fēng)清理干凈，借助鉆爆臺(tái)車自下而上、分層噴射，每層厚度控制在5cm左右，后一層在前一層混凝土終凝前進(jìn)行，直至將塌方空腔回填完全且密實(shí)為止。若終凝后噴射時(shí)，先用風(fēng)水清洗噴層面然后再施噴；噴射混凝土噴頭與受噴面應(yīng)盡量垂直，偏角宜控制在20°以內(nèi)，利用噴射料來抑阻集料的回彈，以減少回彈量。噴頭與噴面的距離應(yīng)控制在1.0m左右。

受噴面滴水部位鉆設(shè)排水孔后安裝PVC導(dǎo)管引水至噴層外，并做好孔口保護(hù)后可進(jìn)行噴護(hù)。噴射料在臨時(shí)拌和站拌制，5t自卸汽車運(yùn)輸，采用PZJ-5型混凝土噴射機(jī)噴射混凝土。

（6）噴混凝土的養(yǎng)護(hù)。噴射混凝土終凝2h后及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。

2.3.4　長錨桿及排水孔施工

隧洞頂拱空腔部位采用噴混凝土回填密實(shí)后增設(shè)長錨桿，具體位置視塌方空腔情況而定。錨桿從噴混凝土面施工，錨桿造孔深度為6m（從噴混凝土面開始計(jì)算）。錨桿造孔借助鉆爆臺(tái)車采用氣腿式Y(jié)T-28手風(fēng)鉆進(jìn)行，造孔方向要求垂直巖面或按照設(shè)計(jì)要求。鉆孔結(jié)束后用高壓風(fēng)或水洗孔，并將孔內(nèi)積水吹干。造孔及清孔完成后對孔位、孔深、孔斜進(jìn)行檢查，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行錨桿安裝。

錨桿安裝采用“先注漿、后插桿”的方法，除局部頂拱錨桿采用錨固劑外，其余均為砂漿錨桿，錨桿砂漿均按配合比拌制，采用注漿機(jī)注漿，砂漿標(biāo)號(hào)不低于M20。

錨桿在加工場地加工，用5t載重汽車?yán)\(yùn)至隧洞內(nèi)現(xiàn)場進(jìn)行安裝。

在噴混凝土面上有滲水、滴水的部位采用手風(fēng)鉆造排水孔，排水孔孔徑50mm，入巖0.2m。

2.3.5　加大混凝土襯砌厚度

在對塌方及變形段已完成封閉后，考慮到塌方洞頂空腔高度較大，在卸荷及地下水的作用下仍有失穩(wěn)塌方的可能性，需在原混凝土襯砌厚度及強(qiáng)度的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高混凝土強(qiáng)度等級、加大混凝土襯砌厚度。本工程貫通段塌方高度達(dá)15.7m，在該部位完成上述初期加固處理措施后，經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核計(jì)算，確定將該部位洞徑由原設(shè)計(jì)10.6m修改為9.30m，原C20混凝土修改為C25混凝土，并對洞頂空腔進(jìn)行回填處理，回填混凝土厚度為3m。