【摘要】干河泵站地下洞室開挖過程中，多種溶洞，且數(shù)量繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，溶洞數(shù)量在1000個(gè)以上，這給干河泵站的地下洞室施工安全及施工工期構(gòu)成了極大困擾。干河泵站洞室施工過程中采用的巖溶區(qū)跨越技術(shù)及巖溶系統(tǒng)施工加固技術(shù)，為在建或待建的類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】干河泵站；地下洞室；施工技術(shù)；經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

1、工程概況

牛欄江——滇池補(bǔ)水工程是治理滇池水環(huán)境污染以及遠(yuǎn)期兼顧昆明、曲靖城市供水跨鄰近流域的一項(xiàng)引水工程。工程位于云南省曲靖市的沾益縣、會(huì)澤縣及昆明市的尋甸縣、嵩明縣和盤龍區(qū)境內(nèi)，由水源工程、取水（提水泵站）工程和輸水工程組成。

2、巖溶區(qū)跨越施工技術(shù)

通過對(duì)強(qiáng)巖溶區(qū)水電站大型地下廠房洞室群施工經(jīng)驗(yàn)，巖溶跨越技術(shù)主要有以下8種：繞道通行；拱橋跨越；防護(hù)穿越；棧橋跨越；墊渣跨越；置換跨越；避讓跨越；強(qiáng)堵穿越。

2.1繞道通行

采用“繞道通行”跨越處理，一方面可保證主體工程的施工，另一方面可同步進(jìn)行溶洞處理，由下游側(cè)開辟新的施工通道繞行，形成新的施工通道，后續(xù)開挖與溶洞處理同步多工作面同時(shí)施工的局面，減少了溶洞處理占據(jù)的直線工期，解決了隧洞開挖施工的工期問題 。

2.2拱橋跨越及防護(hù)穿越

對(duì)發(fā)育于洞室頂部的溶洞或上下層洞室之間貫穿的溶洞，溶洞內(nèi)充填物較少，則可采取鋼支撐防護(hù)棚或?qū)ο聦佣词疫M(jìn)行鋼筋混凝土襯砌先行穿越溶洞的技術(shù)，待開挖施工完成后，適時(shí)進(jìn)行清理回填，使溶洞處理不影響主體洞室施工工期。

2.3棧橋跨越、墊渣跨越及置換跨越

洞室在開挖過程中遇到規(guī)模大、充填物多、清理工程量大的溶洞時(shí)，溶洞清理范圍較大、處理跨時(shí)長，采取對(duì)洞室底板范圍的溶洞充填物清理后進(jìn)行混凝土置換回填，先提供施工通道進(jìn)行洞室施工，溶洞其他部位與洞室同步進(jìn)行處理。

2.4避讓跨越

避讓跨越是以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，提前探知巖溶區(qū)的分布情況，在征得設(shè)計(jì)同意的條件下，對(duì)隧洞軸線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以避開即將出現(xiàn)的影響工程施工的溶洞。

2.5強(qiáng)堵穿越

強(qiáng)堵穿越技術(shù)，一般適用于溶洞發(fā)育于洞頂且規(guī)模大，不斷有充填物墜落，人員在其下部施工極不安全的情況，一般封堵完成后短時(shí)間即可開挖穿過溶洞，進(jìn)行洞室正常施工。以上施工技術(shù)，適用于滲水較小或無滲水的地下巖溶區(qū)，在干河泵站地下洞室群巖溶區(qū)施工中得到了廣泛應(yīng)用，確保了施工期安全，極大的提高了生產(chǎn)效率。

3、巖溶系統(tǒng)施工加固技術(shù)

巖溶區(qū)地下洞室圍巖處于富水環(huán)境時(shí)，許多小型隱伏溶洞的存在，導(dǎo)致滲流場(chǎng)作用不但具有力學(xué)效應(yīng)，同時(shí)在施工開挖和最初運(yùn)行階段，由于滲流場(chǎng)從非穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)的調(diào)整，還會(huì)整體上造成圍巖宏觀物理力學(xué)指標(biāo)降低，即滲流軟化效應(yīng)。滲流軟化作用使得巖溶地下洞室施工期和運(yùn)行期圍巖整體安全穩(wěn)定成為工程建設(shè)的關(guān)鍵問題之一。在巖溶區(qū)實(shí)際工程開挖過程中，地下洞室區(qū)域的大量的巖溶空洞，應(yīng)進(jìn)行灌漿回填，提高圍巖質(zhì)量。在這樣一種不利于施工圍巖穩(wěn)定安全的條件下，對(duì)巖溶空洞區(qū)及圍巖軟弱處應(yīng)及時(shí)采取灌漿回填措施，以避免圍巖較差部位對(duì)地下洞室施工開挖造成影響。巖溶系統(tǒng)管道的加固處理至關(guān)重要，其直接影響到洞室的穩(wěn)定和工程的運(yùn)行安全。巖溶系統(tǒng)施工加固處理技術(shù)有以下4種：置換回填、灌漿加固、深層錨固、拱橋加固。

3.1置換回填。主要應(yīng)用于引水發(fā)電系統(tǒng)大大小小的洞室與巖溶貫穿的部位，其中主廠房、調(diào)壓室頂拱及邊墻區(qū)域溶洞的回填處理使用居多。3.2灌漿加固。洞室群四周的深埋巖溶不宜進(jìn)行追挖清理置換處理，采用灌漿加固處理。針對(duì)類似部位的處理首先采用鉆孔取芯分析、CT掃描補(bǔ)勘準(zhǔn)確確定巖溶分布的位置范圍，然后制定相應(yīng)的技術(shù)措施，最后實(shí)施加強(qiáng)灌漿處理。一般選用鉆孔壓水沖洗，高壓灌漿進(jìn)行加強(qiáng)處理。3.3深層錨固。在洞室周邊15～20m范圍進(jìn)行C25混凝土回填后，對(duì)于回填混凝土體與洞室周邊形成不利穩(wěn)定交角的或懸掛式回填混凝土體，則在徑向增設(shè)長錨桿、錨筋樁或預(yù)應(yīng)力錨索等深層錨固措施進(jìn)行加固。3.4拱橋加固。對(duì)一些與洞室貫穿范圍較大、而上方又有結(jié)構(gòu)建筑物（如巖錨梁）的溶洞，采取巖溶跨越技術(shù)章節(jié)中所述的“拱橋”方式對(duì)溶洞進(jìn)行加固，保證圍巖穩(wěn)定，滿足結(jié)構(gòu)受力要求。

4、干河泵站富水區(qū)暗河涌水施工技術(shù)

牛欄江-滇池補(bǔ)水工程泵站工程引水隧洞全長3249.5m，開挖斷面直徑4.8m，襯砌后斷面直徑4m，引水隧洞全斷面開挖至2+483.5樁號(hào)時(shí)遇地下暗河，暗河水量約2m3/s，造成引水2#施工支洞及已完成開挖施工的引水隧洞主洞2+483.5～2+018洞段淹沒，受地下暗河涌水的影響，上述洞段停工時(shí)間長達(dá)16個(gè)月，致使引水隧洞1+380～2+868洞段的開挖支護(hù)及混凝土襯砌施工工期滯后約4個(gè)月。引水隧洞2+483.5～2+464段穿地下暗河處理成為引水隧洞能否按期完工的關(guān)鍵。成功實(shí)現(xiàn)涌水分流后，干河泵站引水隧洞上游側(cè)的混凝土襯砌施工得到了迅速恢復(fù)，接下來面對(duì)的就是暗河涌水的封堵，其具體封堵處理流程如下：

第一步，將暗河與引水洞相交口擴(kuò)挖為3.5m×2m，以便安裝閥門，閥門安裝后不侵占引水隧洞混凝土襯砌尺寸。同時(shí)，在暗河水面線以上洞壁環(huán)向布置插筋，插筋為25mm，插L=2m入巖1.7m，間排距1.5m，外露部份待導(dǎo)流鋼管安裝完成后與之焊接，做為導(dǎo)流鋼管錨固點(diǎn)。第二步，導(dǎo)流鋼管安裝，導(dǎo)流鋼管采用內(nèi)徑600mm，壁厚4mm鋼管，單邊導(dǎo)流鋼管長7.5m，在鋼管出口安裝閥門。單節(jié)鋼管長1.5m，各管節(jié)采用法蘭連接。鋼管底部暗河水面線30cm，鋼管分節(jié)運(yùn)至安裝工作面，就位后進(jìn)行對(duì)接，加固。為監(jiān)測(cè)暗河水壓力，在閥門上游側(cè)加裝了一個(gè)壓力表，壓力表量程為0.6MPa，通過一根10mm鋼管接引至引水洞，便于觀測(cè)讀數(shù)。第三步，砌筑臨時(shí)擋水墻，導(dǎo)流鋼管安裝完成后，在鋼管內(nèi)外兩側(cè)端頭分別砌筑臨時(shí)擋水墻。首先將內(nèi)裝C30混凝土的編織袋拋投于暗河底部，使水位上升，直至導(dǎo)流鋼管1/3斷面過流，停止拋投，開始在編袋上砌筑擋水墻，首先砌筑內(nèi)側(cè)擋水墻，擋水墻由兩道間隔30cm的24磚墻組成，兩道磚墻之間的空間采用M30砂漿充填，內(nèi)側(cè)擋水墻將導(dǎo)流鋼管與暗河溶洞之間的空間填滿。內(nèi)側(cè)擋水墻砌筑完成后，進(jìn)行外側(cè)擋水墻，砌筑工藝與內(nèi)側(cè)擋水墻相同。但在擋水墻上部預(yù)留回填混凝土輸送口及回填灌漿管口。

擋水墻砌筑完成24h后，開始對(duì)兩道擋水墻之間的空間進(jìn)行混凝土回填，回填混凝土等級(jí)為C30/38，混凝土采用泵送入倉?；炷粱靥钔瓿?4h后，進(jìn)行回填灌漿。第四步，進(jìn)行關(guān)閥閉水，閥門按1/3行程、2/3行程、全關(guān)3個(gè)步驟實(shí)施。前個(gè)行程完成后間隔10min進(jìn)行下個(gè)行程。同時(shí)觀測(cè)壓力表讀數(shù)，閥門全關(guān)后，壓力表讀數(shù)穩(wěn)定在0.35MPa，小于封堵混凝土失穩(wěn)水壓力。最后，迅速組織進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土襯砌施工。

5.1直接經(jīng)濟(jì)效益分析

采用富水巖溶區(qū)施工關(guān)鍵技術(shù)，巖溶發(fā)育富水區(qū)地下水處理的“報(bào)、避、排、堵”，進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，控制爆破，地下暗河出口封堵采用“鋼管引流、超前預(yù)固結(jié)灌漿、混凝土分期封堵、閘閥封水”提高圍巖力學(xué)參數(shù)，降低圍巖的軟化效應(yīng)，提高了施工效率，保證施工過程中圍巖穩(wěn)定的施工方法對(duì)經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1、管理費(fèi)節(jié)余

采取地下水處理措施和未采取措施的對(duì)比分析

引水洞采用施工關(guān)鍵技術(shù)后對(duì)比分析

采用控制涌水技術(shù)處理方法后對(duì)比分析

2、灌漿費(fèi)用結(jié)余

3、不良地質(zhì)坍塌損失及恢復(fù)工作面費(fèi)用節(jié)余

4、爆破成本節(jié)余

5、窩工費(fèi)用，抽水費(fèi)用節(jié)約

綜上所述，采用富水巖溶區(qū)施工關(guān)鍵技術(shù)后施工直接成本為11.61+18.27+105+225+131.41+50+525=1066.29萬元。

結(jié)語：采取富水巖溶區(qū)施工關(guān)鍵技術(shù)后，為施工安全及施工進(jìn)度做出了重大貢獻(xiàn)，避免了重大安全事故的發(fā)生，降低了風(fēng)險(xiǎn)，加快了施工進(jìn)度，不僅大大降低了直接成本，社會(huì)正面效益也大大增加，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過富水巖溶環(huán)境復(fù)雜地下結(jié)構(gòu)施工所增加投入的有限資金。值得類似工程借鑒。

作者簡介

謝沛波{1986-}，男，助理工程師，本科，