娘擁水電站引水隧洞塌方處理

羅 歡

(大唐四川水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610091)

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娘擁水電站引水隧洞塌方處理

羅 歡

(大唐四川水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610091)

1 概 述

1.1 工程概況

娘擁水電站位于四川省甘孜州西南部的碩曲河鄉(xiāng)城縣段。電站采用引水式，引水隧洞總長(zhǎng)15.4 km，斷面為馬蹄形，底寬6 m，高7.19 m，頂拱半徑3.8 m。隧洞在平面上共設(shè)置有5個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，轉(zhuǎn)彎半徑為50 m，縱坡i=2.924 8‰。

1.2 開(kāi)挖施工情況

隧洞開(kāi)挖采用先上半段，再落底開(kāi)挖的方式，即先開(kāi)挖上部約5 m高的半洞，施作臨時(shí)支護(hù)(新奧良法)，再進(jìn)行底部約2.5 m左右的底板開(kāi)挖，落底時(shí)按照上半段臨時(shí)支護(hù)形式進(jìn)行錨噴、鋼支撐施工。

1.3 塌方情況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，引水隧洞在整個(gè)施工過(guò)程中發(fā)生大小規(guī)模塌方約200余次。塌方主要有兩種類型：一類為成洞條件差的軟弱破碎圍巖塌方，垮塌體為粉末狀至小粒徑的松散虛渣體，典型例子為2012—2014年K14+715～K14+742段的3次塌方；另一類塌方體為大粒徑松散體，局部有大孤石，典型例子為2014年8月23日K12+217.8處的塌方。

2 原因分析

2.1 地質(zhì)原因

引水隧洞經(jīng)過(guò)6個(gè)大型山體沖溝，塌方洞段多為各類強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)卸荷、薄層狀炭質(zhì)板巖及斷層破碎帶、層間擠壓帶，糜棱化物質(zhì)多，巖石性軟、完整性極差，呈碎裂狀～散體狀結(jié)構(gòu)，巖層產(chǎn)狀與洞軸線夾角小，地下水活動(dòng)中等～強(qiáng)烈。

2.2 工程管理原因

娘擁電站由于合同糾紛，導(dǎo)致施工不連續(xù)，中間停工長(zhǎng)達(dá)2 a。隧洞前期開(kāi)挖段由于擱置、暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，存在大量一期支護(hù)后未襯砌洞段，且其中又存在許多圍巖軟弱地段，工程停工期間部分洞段積水深達(dá)2 m以上，積水長(zhǎng)期浸泡基礎(chǔ)及巖壁，導(dǎo)致圍巖不斷卸荷，風(fēng)化變形，從而導(dǎo)致隧洞內(nèi)圍巖坍塌。

2.3 施工原因

落底開(kāi)挖對(duì)上半段已穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)造成擾動(dòng)破壞，部分洞段在落底開(kāi)挖時(shí)由于裝藥量控制不適、未及時(shí)進(jìn)行鋼支撐接腿、噴錨等工序質(zhì)量不合格，造成硐室?guī)r體松動(dòng)圈失穩(wěn)而發(fā)生塌方。

3 塌方處理方案

3.1 粉末狀至小粒徑的松散虛渣體塌方處理

(1)噴射混凝土封閉施工作業(yè)面，為下一步虛渣體固結(jié)灌漿創(chuàng)造條件。

(2)3～6 m長(zhǎng)、打設(shè)角度45°、φ48注漿小導(dǎo)管，進(jìn)行虛渣體固結(jié)，注漿水灰比1∶1～0.5∶1，注漿壓力0.3 MPa；導(dǎo)管上鉆設(shè)直徑φ6～8 mm、間距10 cm的出漿孔，沿導(dǎo)管展開(kāi)面梅花型布置。

(3)3～6 m長(zhǎng)、角度10°～15°、間距30～50 cm、φ48管棚施工，形成拱形支撐。

(4)灌漿體凝結(jié)等強(qiáng)后，沿設(shè)計(jì)斷面向前開(kāi)挖，進(jìn)尺控制在50～80 cm。

(5)架設(shè)I18工字鋼，用φ25、L=3 m錨桿鎖腳，循環(huán)掘進(jìn)(見(jiàn)圖1)。

3.2 大粒徑松散體，局部有大孤石塌方處理

(1)待塌方體穩(wěn)定后掌子面進(jìn)行噴混凝土封閉或者澆筑混凝土封閉。

(2)打設(shè)φ108厚壁管，角度為60°左右，高度3 m以上，泵送高流態(tài)混凝土進(jìn)行空腔回填。

(3)混凝土3 d強(qiáng)度后按照設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面進(jìn)行施工，挖除斷面內(nèi)的大粒徑渣體和已固結(jié)的混凝土。

(4)架設(shè)I18工字鋼，間距50 cm，用φ25、L=3 m錨桿進(jìn)行鋼支撐鎖腳，循環(huán)掘進(jìn)。

(5)對(duì)塌方段使用散模進(jìn)行永久襯砌(見(jiàn)圖2)。

圖1 小粒徑渣體塌方處理剖面示意

圖2 大粒徑含孤石渣體塌方處理剖面示意

4 塌方處理保障措施

4.1 圍巖變形觀測(cè)

對(duì)隧洞已開(kāi)挖的圍巖特別是塌方段進(jìn)行變形觀測(cè)是保證施工安全的重要措施，它能及時(shí)地反饋開(kāi)挖段尤其是塌方段圍巖變位及巖層力學(xué)狀態(tài)變化。通常應(yīng)布設(shè)頂拱、側(cè)邊拱觀測(cè)點(diǎn)，分別觀測(cè)頂拱垂直收斂值和側(cè)邊墻水平收斂值，如果收斂值超過(guò)允許值須立即組織人員、設(shè)備撤離；然后加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)情況的觀測(cè)，啟動(dòng)緊急備用方案或重新制定施工方案，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。娘擁水電站引水隧洞圍巖變形觀測(cè)中在塌方區(qū)20 m范圍沿洞軸線方向每隔3 m建立1個(gè)圍巖觀測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)(拱頂1個(gè)，兩腰各1個(gè))，采用精密水準(zhǔn)儀每隔3～12 h量測(cè)1次(根據(jù)收斂情況,觀測(cè)頻率進(jìn)行調(diào)整)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)及時(shí)收集、整理、分析、反饋，使圍巖變形情況處于有效監(jiān)控之下(見(jiàn)圖3)。

圖3 塌方處理典型觀測(cè)斷面

4.2 施工順序控制

娘擁水電站引水隧洞塌方段基本都為圍巖情況極差段，炭質(zhì)板巖被開(kāi)挖暴露后遇水、遇空氣分化速度快，所以當(dāng)遇到炭質(zhì)板巖段開(kāi)挖后首先應(yīng)進(jìn)行噴混凝土封閉，控制松散虛渣的掉落，防止不斷局部小掉塊而引發(fā)大塌方。在處理過(guò)程中要求第一步就是封閉塌方掌子面，噴混凝土過(guò)程中要盡量噴到新鮮的塌方巖石面。

4.3 施工質(zhì)量控制

在此次引水隧洞塌方處理施工方案中有固結(jié)渣體、小導(dǎo)管打設(shè)、工字鋼架設(shè)、鎖腳錨桿施工等工序，每個(gè)工序的過(guò)程質(zhì)量控制是保證塌方處理質(zhì)量的重要手段。施工過(guò)程中嚴(yán)格要求施工單位執(zhí)行“三檢制”、監(jiān)理跟蹤進(jìn)行工序檢查、業(yè)主進(jìn)行抽查的管理方式保障質(zhì)量。

5 結(jié) 語(yǔ)

娘擁水電站工程區(qū)出露地層為印支期斑狀黑云母花崗巖及三疊系上統(tǒng)拉納山組上、下段中厚～厚層狀砂巖與薄層板巖。工程地處高山峽谷區(qū)，兩岸山體雄厚，分水嶺高程達(dá)4 500～4 800 m，支溝不發(fā)育，河谷較平緩，河谷谷底寬一般40～60 m，谷坡自然坡度一般30°～50°，河谷斷面為“U”型。該電站地質(zhì)情況在青藏高原水電施工中具有一定的代表性，文章提出的塌方處理方法在該電站引水隧洞中多次使用，實(shí)踐證明其經(jīng)濟(jì)高效。

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責(zé)任編輯 吳 昊

2014-12-05

羅 歡(1986-)，男，助理工程師，主要從事水利水電工程施工管理工作。