1　工程概況　　金盆水利樞紐溢洪洞是黑河水庫的主要泄水建筑物, 位于大壩石岸。全長522. 544m , 由進口引渠段、溢流閘室段、洞內陡坡段、反弧段、平洞段及出口明涵段、擴散段和挑流鼻坎段組成。各洞身斷面均為圓拱直墻形, 開挖斷面由進口段B×H =14. 7×17. 8m變為陡坡段末端B×H= 13. 20×14. 80m。　　工程所在區域基巖為前震旦系寬坪群大鎮溝組(A nzKd)變質巖, 巖性以云母石英片巖(Se)、綠泥石片巖(Sc) 及鈣質石英巖(Q u) 為主, 間有沿后期斷裂而侵入的石英巖脈(q)、云煌斑巖脈(x) 及斜長斑巖脈(N ) 分布。　　洞室以強風化云母石英片巖為主, 間有部分綠泥片巖和少量鈣質石英巖。大部分是巖體破碎、易風化的軟弱基巖, 風化嚴重, 裂隙發育。斷層數量多, 并且相互交錯, 地質勘探不能詳細提示地層狀況, 其中影響較大的F5 斷層寬度1. 5m , 影響帶16m。在隧洞開挖掘至0+ 090 時發現一條新的斷層, 寬度1m。F5 斷層與該斷層互相切割, 其充填物均為斷層泥、角礫巖、石、屑, 微膠結散粒結構, 遇水極易軟化塌陷, 嚴重時呈流淌狀, 屬極不穩定的V 類圍巖。　　全洞地質條件差, 不穩定性的(ì 類) 和極不穩定的(í 類)占50% 以上。洞身開挖斷面大, 成洞條件差。陡坡段坡比為1: 2 (≈ 26. 7°) , 不能使用大型開挖及混凝土施工設備, 施工效率低, 進度慢。陡坡段沿線側墻高度、底寬和頂拱圓半徑逐漸變化為異型漸變段, 施工難度大。　　2　陡坡段塌方情況2. 1　塌方經過溢洪洞陡坡段上中導洞貫通時間為2000 年9 月6 日。由于地質勘探未查明無名斷層的存在, 施工當中事先沒有采取得力措施,

鑒于復合土工膜部分現場觀測成果合成材料在工程應用中具有一定的抗老化能力，故有些國家的某些文件中對其使用年限作了較為寬限的規定，如前蘇聯BCH07-74《土石壩應用聚乙烯防滲結構須知》中規定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超過50年的建筑物。奧地利林茨公司發表的“聚丙烯復合土工膜土工合成材料的長期性狀”一文中的結論寫道：“對聚丙烯的15年以上的現場應用經驗表明，它們的化學和生物穩定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設以后沒有大變化；……可預期超過100年的穩定性。

導致了首次塌方。由于類似小規模的塌方在以往洞室開挖中時常發生, 并未引起足夠重視。自2000 年9 月至2000年11 月, 一直采用常規施工方法, 邊塌方邊出渣, 自地表鉆孔下錨束, 洞內再用混凝土澆筑后張拉懸吊混凝土治理塌方的方案。2001 年3 月14 日, 錨束鉆孔已完成, 洞內繼續出渣時發生了大規模冒頂塌方。山體表面出現一直徑約10m、深約15m 的塌落坑體。經現場考察和綜合分析, 該段主要是由于受F5 斷層影響, 再加上邊塌方邊出渣, 致使塌方形成的空腔已與地表相溝通導致冒頂。洞頂距地面高差約85m。塌方造成0+ 084～ 0+ 095m處全部封死, 形成邊同拱架、架管在內以粘土片石為主組成的塌方體約3000m3。同時, 受F5 斷層和下游塌落體影響,在0+ 069～ 0+ 084 段頂部F5 斷層與無名斷層形成三角體, 該三角體圍巖處于極不穩定狀態, 急需進行加固處理。　　2. 2　先期處理措施　　2. 2. 1邊塌方邊出渣強行掘進　　鑒于首欠塌方規模不大, 且方量小, 為爭取工程進度, 從2000 年9 月12 日開始, 采取邊塌方邊出渣, 邊噴錨支護方法,歷時兩個月時間, 先后立拱架13 榀。試圖一舉通過塌方體,因施工擾動, 不僅沒能有效遏制塌方, 而且加劇了冒頂的產生。　　2. 2. 2預應力錨束加固　　在洞室進行塌方處理的同時, 對塌腔頂部采取預應力錨束進行加固。在地面相應位置造Ф110 錨束孔17 個, 然后每孔分別采用7 束7×Ф5 (100t 級) 松弛鋼鉸線穿至堆渣頂部, 并以塌方體為支撐, 用C20 一級配微膨脹混凝土回填。由于此時未塌方巖體已不穩定, 再加上造孔擾動, 正當造孔完成穿錨束時出現冒頂塌方。　　2. 2. 3膨脹混凝土回填地表塌坑為防止地表水滲入, 用膨脹混凝土回填地表塌坑, 采用人工削坡方式, 將地表層塌方四周的倒坡或直立坡削至1: 0. 1～0. 2 的正坡, 再用混凝土填充(見圖1) , 共計回填混凝土1050m 3。 　　因F5 斷層與一橫切洞室的高傾角無名斷層切割隧洞頂形成極不穩定的三角體, 首先在上半洞洞底兩側墻部位砌M 1094×100cm 漿砌石擋墻, 插入鋼筋, 澆筑C20 混凝土。鋼拱架采用18# 工字鋼加工制作, 側墻模板采用常規辦法支撐加固, 頂拱曲面混凝土模板采用14# 槽鋼對口焊接彎制, 模板支撐和頂拱支撐見圖2。待側墻拆模后, 在兩側墻各布置18 根Ф2520t級, 孔深10. 5m 預應力錨桿。防止頂拱下滑。　　2. 2. 5固結灌漿加固　　對塌方渣體自地表和洞內進行固結灌漿。首先, 在洞內渣體表面噴射C25細石砼, 封閉掌子面, 噴射厚度20～ 30cm , 然后, 用0. 1～ 0. 6Mpa 的壓力進行固灌。由于造孔困難, 固灌孔深逐漸增加, 壓力隨孔深逐漸增大, 直至穿越塌方段。地表灌漿仍利用原錨束孔, 采用0. 6～ 018Mpa 的壓力, 自下而上分段灌注。灌漿時嚴格按照相應技術規范進行施工, 共灌注水泥1050t。通過灌漿使塌方渣體的整體強度有了明顯提高。　　2. 2.6超前管棚支護　　用100B 潛孔鉆沿頂拱上沿造孔26 個, 孔深12～ 14m , 間距0. 5m , 孔與洞軸線夾角5°～ 10°, 孔徑Ф110, 插入Ф69 鋼管,管長13m , 基本穿插越塌方區, 孔內注入M 25 水泥砂漿形成管棚。　　3　綜合處理方案　　3. 1　施工方法　　經過對塌方段現場多次考察, 深入分析, 反復論證后決定采用先固結塌方體, 后開挖的總體方案。在施工過程中始終貫徹短掘進、強支護、勤觀測的總體原則, 進尺控制在0. 5m 以內, 盡量避免爆破作業, 及時進行噴錨支護, 具體施工工藝流程如下:　　灌漿固結塌方體→超前管棚支護→“D”形掏槽法開挖→C25 混凝土封閉→自鉆式錨桿錨固→鋼拱架支護→網片制安→混凝土噴護→回填灌漿　　3. 1. 1開挖施工采用EX200 反鏟挖掘、風鎬配合施工方法。首先用反鏟挖兩個拱角, 兩側寬度小于3m , 以反鏟能正常作業為準。其次滯后挖中間部分, 使中間預留1. 2～ 2m 的施工平臺。 這樣做的好處有二: 一是預留部分對掌子面起一定支撐作用, 防止掌子面坍塌, 二是可代替腳手架, 便于安裝拱架。開挖順序見圖3。　　3. 1. 2 C25 混凝土封閉　　當一個循環的挖掘工作完成后, 立即用C25 噴射混凝土進行封閉, 厚度為5～ 8cm。　　3. 1. 3自鉆式錨桿錨固　　由于該段成孔條件差, 所以均采用自鉆式錨桿, 超前錨桿與系統錨桿錯排呈梅花型布置, 錨桿桿長6m , 孔深5.6m , 外露0. 4m , 間排距為0. 8×5. 6m , 超前錨桿與洞軸線夾角為60o。錨桿灌漿漿液用0. 6: 1 水泥漿, 灌漿壓力不小于0.4Mpa。　　3. 1. 4拱架支護　　鋼拱架為[18 槽鋼對口焊接加工成弧形, 間距為50cm。考慮到拱角承重, 且開挖時難以達到新鮮完整基巖, 采用鎖角錨桿對拱角進行固定, 每個拱角為4 根ф25×3. 5m 錨桿, 拱架與拱架之間用ф25 螺紋鋼焊接, 間距為30cm , 鋼筋焊在拱架上部, 形成一排縱向連系筋。在進行到0+ 089 后, 根據地質情況,用2ф25+ 1ф36 兩筋一管錨束代替普通錨桿鎖固拱角。　　3. 1. 5鋼筋網片制安　　鋼筋網采和預制好的ф6@20×20 網片直按置入拱架之間, 網片規格為0. 6×1. 0m , 網片與錨桿焊接牢固, 因拱架間有ф25 縱連系筋, 故采用單層網片。　　3. 1. 6 C25 混凝土噴護　　由于噴護混凝土代替了現澆混凝土, 噴護厚度為30cm～40cm , 達到與拱架持平, 以形成較密的鋼筋混凝土結構, 噴護時第一次為8～ 10cm , 以后再隨進度循環噴護, 分3～ 5 次進行, 直至與拱架齊平。　　3. 1. 7塌方渣體清除　　由于堆積物主要為石渣加片石, 細顆粒含量較大, 開始的回填灌漿效果不明顯, 漿液將槽鋼、拱架和架管填充密實, 與部分片石形成固結圈, 未達到理想的固結范圍, 由于采用自鉆式錨桿直接注漿, 促使渣體含水率增大(8. 4×17. 3%) , 石渣基本呈松散狀。出渣時, 先用氣割切除拱架與架管, 并保留中間堆積物。兩側以人工為主, 反鏟配合出渣。　　3. 1. 8回填灌漿　　在已形成支護段打自鉆式錨桿, 深4m , 間排距1×1m , 采用單孔單灌法進行回填灌漿。這樣使塌方體小空腔進一步充填密實。并與已支護的鋼梁混凝土形成4～ 5m 厚的固結圈。保證了隧洞上半洞的穩定。　　3. 2　技術要求　　3. 2. 1測量放線　　采用TCR305 型全站儀進行測量放樣, 用紅漆標注開挖輪廓線和錨桿位置點。　　3. 2. 2爆破控制　　在處理塌方時, 最怕爆破振動, 破壞塌方體內部結構, 使之失衡。但在開挖時難免遇到局部原狀基巖, 需進行爆破時, 必須視具體情況和具體部位考慮藥量及爆破方式, 一般在頂拱靠近塌方體的特殊部位, 均采用單孔火雷管起爆, 藥量控制在0. 3kg 左右。若拱角非特殊部位一般采用非電毫秒延時起爆網絡, 單孔藥量不超過150kg, 總藥量不超過3kg, 且必須單孔單響。　　3. 2. 3噴射混凝土配合比　　噴射混凝土抗壓強度測試:C25 混凝土實測為30Mpa、27Mpa、26Mpa錨桿拉撥測試:設計每根不小于8t, 實測為8. 5t、8. 7 t、9. 2t、8. 1t　　4　結語　　1) 大型隧洞的前期地質工作一定要認真細致, 為設計施工提供詳實資料, 以減少工程投資。黑河溢洪洞采用自鉆式錨桿與普通錨桿相比較, 既增加投資130 萬元, 又影響了整個主體工程進度。　　2) 洞室塌方不可盲目出渣、強行掘進。首先應對塌方體進行表面封閉, 使其保持相對穩定, 盡可能減少擾動次數, 避免造成冒頂塌方。　　3) 固結灌漿是基礎。固結灌漿使塌方渣體形成了一個整體,提高了巖石的強度級別, 是塌方處理的關鍵。　　4) 超前管棚是前提。沿洞頂軸線設置超前管棚, 對阻止塌方體下滑起到重要作用。　　5) 自鉆式錨桿是關鍵。根據現場實測, 冒頂塌方介質為粘土、沙礫、碎石、片石, 倒塌的架管、拱架, 特別是漿液分布在片石與架管、拱架之間, 而碎石與粘土沒有固結, 采用自鉆式錨桿直接注漿, 經實測雖然渣體含水率達到8. 4×17. 3% , 但掌子面仍能直立, 有效地防止塌方, 這是黑河溢洪洞塌方處理最成功的探索, 為以后處理冒頂塌方積累了成功的經驗。　　6) 回填灌漿是補強。根據5 個月的現場觀測, 回填灌漿的12 榀拱架與混凝土邊成一體, 強度明顯提高, 沒有出現滲水現象。對后期下底開挖與澆筑混凝土奠定了堅實的基礎。