西藏旁多水電站泄洪洞塌方處理施工技術

2015-02-01 05:29:38周春清，周志東，金連軍

四川水力發電 2015年4期

關鍵詞：處理施工技術

周春清，　周志東，　金連軍

(中國人民武裝警察部隊水電第三總隊，四川成都　610036)

西藏旁多水電站泄洪洞塌方處理施工技術

周春清，周志東，金連軍

(中國人民武裝警察部隊水電第三總隊，四川成都610036)

摘要：泄洪洞樁號0+54～0+221段為閃長玢巖與花崗巖接觸部位，節理發育，巖體完整性差，有斷層通過，屬IV類圍巖，主要發育順洞向與橫洞向陡傾角節理及傾向洞外的緩傾角節理，易構成不利組合體且節理面充填泥質，易產生片幫及塌方。

關鍵詞：泄洪洞；塌方；處理；施工技術；旁多水電站

1概述

泄洪洞全長795 m，由進口控制段、斜井段、洞身段及出口消能段等部分組成，洞身段長729 m，設計為城門洞型，開挖斷面為12 m×13.5 m。2013年3月18日21時23分，泄洪洞樁號0+153～0+161.5段發生局部坍塌；3月19日13時45分，泄洪洞樁號0+118～0+161.5段再次發生坍塌，塌方體將洞段封堵，經現場察看，塌方長度約43.5 m，塌腔高度無法準確判斷。

2原因分析

經分析得知，此次坍塌事故發生的主要原因是泄洪洞樁號0+54～0+221段為閃長玢巖與花崗巖接觸部位，節理發育，巖體完整性差，有斷層通過，屬IV類圍巖，主要發育順洞向與橫洞向陡傾角節理及傾向洞外的緩傾角節理，易構成不利組合體且節理面充填泥質，易產生片幫及塌方。因工地氣溫回升，圍巖受凍融影響，穩定性降低，最終造成坍塌事故。

3處理原則及程序

3.1處理原則

①安全；②穩妥；③科學；④快捷。

3.2處理程序

①對不穩定洞段加強支護→②修建施工平臺→③塌方體上部出渣→④進行鋼支撐支護→⑤下部出渣→⑥鋼支撐接腿支護(落至現有地面)→⑦鋼支撐周邊回填混凝土→重復②～⑦→貫通。

4塌方處理方案

4.1不穩定洞段加強支護

鑒于對塌方的規模及發展規律還不十分了解，為防止塌方進一步蔓延而引起相鄰段的支護變形、失穩，對塌方段前后影響范圍內的不穩定洞段采取加密工字鋼支撐、增設錨桿及固結灌漿方式進行加強支護(圖1)，以保證該洞段的穩定，然后再考慮掌子面塌渣的處理，同時對該洞段進行安全監測。具體加固措施為：

圖1　加密鋼支撐示意圖

(1)對原臨時支護鋼支撐進行加密，在原每兩榀臨時鋼支撐之間增加1榀I22鋼支撐，沿鋼支撐周邊設φ28@1、L=5.1 m錨桿(含鎖腰鎖腳錨桿)，外露部分做成“L”型，與鋼支撐焊牢。每兩榀鋼支撐間采用φ25螺紋鋼連接，連接筋間距1 m。掛φ8@20 cm鋼筋網，噴25 cm厚C25混凝土。鋼拱架采用I22工字鋼在加工場分節加工，每節鋼拱架端頭焊接連接板，連接板上設置4個螺栓連接孔。連接板尺寸為20 cm×24 cm，采用10 mm厚鋼板加工。鋼拱架分節運輸至施工現場后采用螺栓連接，螺栓連接后將兩塊連接板焊牢。

為保證加固拱架的施工質量，盡量將拱架支撐點落在現有開挖底板上。但臨近塌方掌子面處有塊石堆積體，因此，將拱架支撐點落在開挖巖基上比較困難。為避免支護過程中擾動塌方體，造成塌方體端頭拱架段再次塌方，只能通過人工配合反鏟搬移塊石，露出塌腔體。若清理兩側塌體會產生較大擾動，故只能將拱架支撐點落在塌方體上，通過錨桿束(3根φ25，L=5.1 m)進行加強鎖腳方式以保證加固拱架的施工質量。

(2)受塌方影響，臨近塌方段兩端的圍巖較不穩定。為防止塌方處理過程臨近塌方兩端拱架再次發生坍塌，待噴射混凝土達到70%強度后，對該段圍巖進行固結灌漿，灌漿孔可利用錨桿鉆孔，灌漿水灰比為0.8：1～1：1，灌漿壓力為0.1～0.3 MPa，孔間距2 m×2 m，梅花形布置。灌漿時注意觀察變形情況，控制灌漿壓力，保證灌漿效果。

(3)隨機設置臨時排水孔(φ50，L=4 m)，排除圍巖滲水。

4.2修建施工平臺

塌方處理使用的施工平臺采用洞外棄渣場碎石料進行回填，填筑長度為43.5 m，填至距頂拱5 m高處。施工平臺的修建主要是用于前期塌方段端頭的加固施工，以及后期反鏟開挖操作平臺，同時也是一種安全措施。平臺填筑情況見圖2。

圖2　塌方處理施工平臺

4.3塌方體的開挖

為確保安全，先填筑施工平臺，再采取人工配合反鏟直接扒渣。開挖由上至下分層進行，當遇到無法裝車的大塊石時，利用風鎬直接將大塊石解小。由于洞室被塌方體全斷面封堵，無法準確判斷塌腔高度及圍巖情況，只能采取短進尺、強支護方式往前掘進。為防止反鏟扒渣過程中被滾石砸傷，在反鏟前設置石渣擋坎，待漏出塌腔后立即派人從拱頂觀察塌腔高度及圍巖情況。若開挖段塌腔頂部圍巖穩定，則采取素噴C20混凝土(5 cm厚)進行封閉；若局部圍巖不穩定，則先素噴混凝土進行封閉，再采取拱上拱加強支護措施，在確保塌腔圍巖穩定的條件下開挖才能逐步向前推進。

4.4塌方洞段的支護

在向前開挖的過程中及時對塌腔圍巖噴5 cm厚C20混凝土進行封閉，對局部不穩定圍巖采取拱上拱(18#工字鋼)加強支護措施，同時噴C20混凝土回填；在塌腔圍巖穩定的情況下，拱架、錨、網、噴支護也要及時跟進，按照50 cm間距安裝22#工字鋼拱架、打錨桿(φ28@1 m,L=4 m)、掛鋼筋網(φ8 @20 cm×20 cm)、噴混凝土至設計厚度；鋼拱架間采用φ25@1 m縱向鋼筋連接；每榀鋼支撐單側施設2根φ48,L=5.1 m的注漿管棚兼鎖腳，要求鋼拱架鎖腳錨桿與圍巖鎖定牢固；注漿水灰比為0.5：1～1：1，灌漿壓力為0.3～0.5 MPa，注漿后內插φ28鋼筋并密實灌注水泥砂漿(或錨固劑)。拱架兩側邊墻坍塌厚度若小于50 cm，直接噴射C20混凝土進行回填；若大于50 cm，則采取C25混凝土回填。鋼拱架支護進尺達5 m時，對頂部空腔進行C25混凝土回填，回填厚度為2 m，配單層鋼筋(圖3、4)。