6.3 加强拱部横向支护
拱部短进尺开挖加强纵向超前管棚支护后,横向已是支撑流砂体垂直压力、挤压力重要组成部分,务必及时加强拱部型钢拱架或钢格栅横向支撑,挂设钢筋网、喷射砼支护。通过收敛量测,准确掌握其沉降量、沉降速度、水平位移、水平位移速度,必要时在型钢拱架、钢格栅起拱线处加设横支撑,确保拱部对流砂体的支撑能力。
6.4 下部台阶施工
由于流砂自稳能力极差,流砂体拱部横、纵向加强支护后,对下半部应进行短进尺、强支护施工,每次进尺控制在0.5米左右。
为保证对拱部有较可靠的支撑效果,下半部宜分左右两侧边挖边护,即先开挖左侧或右侧下半部,按设计要求完成挂网、焊接下半部型钢或钢格栅、喷射砼、打设锚杆等工序后,再进行下半部另一侧施工。
6.5 加强底板横向支撑、基底换填、封闭底板
流砂或其他软弱围岩承载能力较差,在设计二期支护断面外先进行基底换填、设置横向钢拱架或钢格栅、浇筑底板仰拱砼,使拱部、边墙、底板在二期支护断面外形成完整的封闭圈,避免内水外渗或外水内渗,共同抵制围岩较为复杂的挤压力和沉降、位移、变形,确保后期施工安全。
7.隧洞流砂坍方处理
7.1 坍碴处理
星云湖抚仙湖出流改道工程二标段11 100~11 830段由于轴线上有数十年前开采小煤窑洞穴,经数十年的堆积沉降,洞穴内淤积为流砂,流砂位于隧洞断面拱部,且压力极大、分布情况不明,很难避免坍方,于2004年4月28日在11 628坍塌过程中,仅数分钟将埋深20米的地表坍穴。
流砂从拱部或边墙涌出时,洞穴内积水一并向外喷涌,所以坍塌的第一时间不应及时处理,应待流砂坍塌、积水涌出自然沉淀形成封堵体达到稳定后,才能让施工人员到位进行处理。
由于流砂固有的流动性,处理流砂坍方时先对坍碴进行横向堵截,即采用钢材或木材横向将坍碴截断,增加坍碴纵向稳定,避免在处理过程中砂体流动,保证施工安全,确保拱部坍孔出砂体自身稳定。
7.2 坍孔封闭
封闭坍孔采用同上5隧洞流砂段超前支护和6隧洞流砂段开挖和支护,处理过程中洞内应设专职安全员,洞外随时观察地表动向,洞内外有开裂、沉降、变形等情况,应及时采取措施。
8.隧洞砂岩地段涌水、涌砂处理
星云湖抚仙湖出流改道工程二标段2#斜井位于F1-1.F1断层影响带,围岩为粉砂岩互层,节理发育、极为松散破碎,施工至K0 138时为强风化砂岩带,地下涌水瞬间达100m3/h,由于斜井施工的特殊性,涌水涌砂同时爆发,喷涌速度及快、围岩内水压力极大。
8.1 作好充分排水的排水准备
斜井施工洞内积水均位于掌子面,砂体沉积于底部,宜采用座式抽水机,涌砂时便于及时撤离掌子面,否则将被瞬间爆发的砂体掩埋。抽水机和排水管道应能满足要求,短时间的排水不畅均会导致洞内积水直至停工或造成其他安全隐患。
8.2 停止出碴、加强支护
掌子面为强风化砂岩,节理发育、松散破碎、透水性强,掌子面积水积砂达一定程度后,其内压力与外压力平衡时,涌水涌砂自然停止,此时岩层内流砂沉积于岩体缝隙内,地下水位自然上涨,内水压力升高,掌子面沉积砂体不应及时清除,保持其内外应力平衡,及时加强风化段支护或浇筑永久钢筋砼。经验得知:如及时将堆积砂体清除,涌水涌砂最段在1小时内爆发,最长在12小时内爆发,但流砂量逐步减小,渗水量不变。
8.3 超前探孔、管棚支护
8.2条已分析出,岩层内为沉积砂体和高水位形成较高地内水压力,此时采用灌浆方法时,在流砂流动性和岩层内水压力的作用下会阻塞灌浆管道,效果不明显。即使采用高压注浆,其工程费用较大、工期较长,费时费工。宜采用管棚超前支护。
8.4 布置超前管棚
超前管棚的布置,应采用地质钻打设管径不小于ф89的钢管,钢管每节长度1m~3m为宜,间距20厘米。由于岩层为粉砂堆积体,必须封闭管棚间空隙,采用ф40管棚、钢筋网或其他方法填补空隙,以保证砂体不渗漏、渗水畅通的目的。
布置好超前管棚后,钢管内注入水泥浆液,加大管棚抗压、抗弯曲能力。必要时将ф40管制作为注浆花管,注入适量水泥浆,固结径向50厘米粉砂体,减少流砂渗漏。
8.5 短进尺、弱爆破、强支护
形成ф89与ф40超前管棚支护后,进行爆破施工(能进行人工开挖时,尽量采用人工开挖,减小对岩体的扰动),开挖进尺控制在0.5米,同时采用多极爆破,即先爆破中间掏槽部分,后进行径向扩大爆破。周遍眼间距不大于30厘米、间隔装药单独爆破。
加强挂网喷浆支护,必要时挂设ф8钢筋网格局10厘米,超挖部分严禁使用片石回填,均使用喷C25砼回填。
必要时,浇筑永久钢筋砼。
9.不良地质洞段技术措施
9.1 勤测量、勤复核
不良地质洞段均有拱顶沉降、边墙位移变形等现象,施工过程中布置中线、高程点有经常变动的情况,所以应将控制点设置在牢固、可靠地段,并经常复核,应尽量减少中线、高程的非仪器过度次数。
9.2 采用方便快捷的仪器设备进行控制
不良地质洞段或坍方地段施工过程中工序繁多、干扰大,测量仪器在施工点不易操作,中线、高程点不易保留,固采用红外线导向仪是控制中线、高程的较好方法。
在直线隧洞施工过程中,采用红外线导向仪同时将隧洞中心线、隧洞某一点高程控制在一条直线上,便于施工人员随时使用、随时复核断面尺寸。
采用红外线导向仪使用过程中应熟练掌握,经常保养,经常对两端中线、高程进行复核。
9.3 适当放大结构尺寸、预留变形沉降量
不良地质洞段或坍方地段围岩松软、自稳能力差、拱部压力大,处理欠挖安全隐患大,费工费时影响工程进度,在施工或处理过程中应根据实际情况适当预留沉降、变形量。