某水电站隧洞塌方处理方案的选择与应用

PAGE5xx水电站5#隧洞塌方处理方案的选择与应用1、概述1.1工程概况xx水电站位于xx省xx县境内的xx河（雅砻江支流）上，是xx河六个梯级电站中的第三级。采用低闸引水式发电，电站装机4台，单机容量60MW，总装机容量240MW。主要由首部枢纽、引水系统、地面厂房系统等建筑物组成。引水系统由引水隧洞、调压室、压力管道组成。引水隧洞布置在xx河右岸，全长18.7m，为有压圆形洞，大部分地段采取挂网喷锚临时支护措施。1.2工程地质概况工程区位于“川滇菱形”断块内的次级断块“稻城断块”东缘，受次级断块“稻城断块”边界断裂带的影响和控制，地质构造较复杂。引水隧洞发育4条规模较大横切隧洞的断层—圆宝山、尼都、机落、茶布朗断层，破碎带一般宽约20~40m，机落断层宽达100~200m，由碎裂岩、糜棱岩、角砾岩、少量断层泥、裂隙密集带组成。隧洞区层间剪切错动带及各类结构面均较发育，地层揉皱强烈。引水隧洞沿线出露岩性主要为奥陶系下统瓦厂组（O1W）板岩夹变质石英砂岩、千枚岩、人公组（O1r）的变质石英砂岩夹板岩、千枚岩，少量三叠系下统领麦沟组（T1l）的板岩夹千枚岩、硅质板岩，志留系（S1）的板岩夹千枚岩、硅质岩，岩层总体产状：N30°~40°W/SW∠30°~50°。整个洞段Ⅳ类围岩约占65%，Ⅲ类围岩约占30%，Ⅴ类围岩约占5%。2、塌方情况及原因分析2.1塌方情况简介隧洞开挖至桩号13+058m处时发生塌方，随后施工单位采取了格栅拱架的支护措施。但由于顶拱不断掉块，为保证施工人员的安全，格栅拱架支撑到13+060m时就停止了，持续掉块的状态延续了近2个月，塌方一直延伸至13+066m处，13+058～13+060m段的格栅拱架也被压垮。塌方块体充满了整个端面并封闭了塌腔，据施工人员粗略测量，自左拱角至右边墙形成一高约10m的塌腔，为一大型塌方。塌方纵剖面见图12.2塌方原因分析经业主、设代组、监理和施工单位四方联合进行多次现场调查分析后认为隧洞塌方主要有地质因素和施工原因引起的：⑴地质因素：该塌方段地层岩性为炭质板岩、炭质千枚岩，岩性软，层间结合差；岩层总体产状为N80°E/SE∠45°，洞轴线沿水流的方向为143°，岩层倾下游偏内侧；该段发育一顺层面的挤压性断层破碎带，主错带宽约4m，破碎带物质为碎裂岩、糜棱角砾、石英团块等，大部分呈碎块状、碎屑状；岩体稳定性很差，判定围岩类别为Ⅴ类。⑵施工原因：主要是首次塌方时，施工单位没有采取及时有效的支护措施，从而导致塌方的扩大。3、塌方处理方案及措施3.1塌方段处理方案一：大管棚法施工3.1.1支护型式蹈临时支护采稠用员“辈管快棚乌+急钢拱描架肆+品系统锚廊杆蚀+玩钢纤维喷射混付凝土支纠护拦”对的方法。支护味工艺流程为：围喷敲5cm灭混凝土圈--雕钢拱架架屑立院-丢-驾系统锚展杆拣-似-致20cm述厚钢纤维喷射引混凝土矩管棚参数：孔夸深，桩馆号访13+05硬8刻往下游覆15m孔。采植用蝇Φ请114×容6亿热轧无缝钢管湿，每节长弱5m胆，以长慌150mm忍的丝扣连接，皱打设仰话角拢5蓝～教8柔°塌。管棚沿拱饭部身180叮°硬范围布置，间驾距哄0.4m礼，翠布赠置快3段7童根。钢管内配绒置等长度响的木3蒸×巷Φ荣2赛2没钢筋束，钢筋拜束侧边布勒置董Φ方25PV哥C样注浆管，具体柄见钢筋束布置杜图靠—窗图葵2脑。钢筋接头采绑用对焊焊接，宿管壁上间距邻200mm承钻摄Φ勉2求0想小孔。钢管中飘注水岂泥戚-造水玻璃浆液，彩注浆初压令力居0.绸5赖～欣1Mp伍a疼，终压青力圣2.圆0语～职2.5Mp瘦a识，注浆半径不朗小于枝1.0m丑。注浆结束后斥用弱M1溪0抗水泥砂浆充填蜡，以增强钢管激强度和刚度。园管棚端部应与遥格栅钢架焊接励使钢架与管铅棚共同形成棚仪架支护体系。告止浆墙采用钢炎纤维喷混凝土令，混凝土厚度杏20cm耍。腐钢拱架主要参艺数：钢拱架采毙用押I辅2距0描工字钢制作，拘间距胞0.5m卷。每榀钢架底带角各物设既Φ就2宽2钩、感L=仙3.0m够锚杆。相邻钢烘架陡用挑Φ这22mm熟钢筋焊接，间查距为腔1.0m拖，每盘圈色2饲0赴根。每榀格栅有钢架毙分利4馆个单元，单元脊间用钢板绑焊怜连接，钢板规蚀格融A喝3乒、戴δ扫=也10mm碗。域系统锚杆：采族用滩Φ瓦25mm纺，沸L=是4m秤锚杆，间排小距昼1.5*僚1.5m污，梅花式布置祥。膨钢纤维喷箩射烟C2锦0左混凝土狭20cm终。啄群管棚施工工艺仁⑴堆管棚施工顺序芬。剥工作面封闭（剥10cm惩厚高C2创0腾喷混凝土支护童）扇退枝工作台架设，辰管棚定位并确宜定轴向标志，忙架设钻机，钻遣孔施工，高压幕风清管，置入室钢筋，注浆，幅清拆工作面转歪入开挖施工程愁序贸。乱和成执称仇搏简⑵施工程序选为保证施工人觉员和设备安全何并为下一步注健浆提供条件，罩对工作面进思行贩C2老0雨喷混凝土进行害封闭，采用脚闯手架搭设工作子平台，测量放垮样定点；因该仓段垮塌松散体倡夹杂有大小不婚均的各类岩石母，且岩石的可旋钻性牙在垒5俊～锹6炭m麦之间，直接施雪工进入和成孔战后再置入陈ф辨10睬8篇钢管这种施工引工艺无法实施佩，故采用存ф廉11览0钩偏心锤跟进管雄钻进施工工艺氏完成；管棚钻悲孔达到设计深卧度退出偏向时肠，将管内碎石仓、粉尘采用高既压风清除，然兆后置入响ф洞2数8守钢筋于景ф参10颈8扣钢管中，最后狭用止浆阀封孔呆灌浆，使管棚靠圆周稼50cm犬范围内达到固仓结。垒3践.2玉页塌方处理方案司二：超前小导巧管法施工掠3.2.1饭渣施工程序（见姑图毁3奥）甜3.2.2神航施工方法牙⑴豪打超前小导管方并进行预固结纲灌浆以超前小导管选级用毯ф庆48读有孔翠钢管，长翻度积L=节4剧m苍、萌6.0装m企，环向间距消为壶30c敏m器，外仰角为缠5关～丸8仿°喘，搭接长度不她小拖于娘1.5煤m挥。玻采用超前小导织管边钻边灌浆撕的施工方法；鞋自进式锚杆规且格为翅ф馋25透，悼L=俯4刻m讽，母1.2*1.故2肃m雹。讯⑵访人工开挖上台剪阶招并谋架设上台阶拱慨支撑。且采用人工凿挖挖法开挖，上台弹阶预留土心以胀便施工，循环战进尺控制在差1.0m极之真内练。拱支撑采各用兰I2虑0备工字钢制作，尖拱支撑的中心勺间距影为药0.5m猾；帖工字钢架设条时要将偏两榀拱支撑焊周缝焊好，并琴用涨2cm僵厚的连接板加杂强连接；塞拱支撑安装到孤位灿后辣及时焊接赴ф体25扔、道环向间距敌为彼50cm性的彻连接筋。肌⑶等下台阶开挖唤、废架设竖支撑论仍然采用人工睁凿挖法开挖，俊遇到大孤石放谷小炮，每循环乔进尺尝不超过封1.0战m秆。竖支撑采柳用程I20灿工字钢制作，焰工字钢间距与皆上台阶顶拱的钱工字钢间距一贩致，并焊接牢灭固；炉竖支撑安装连时接后，仍采用脊ф岛2来5悟钢筋连接成一队个整体。滔⑷换打锁脚锚杆眯、所挂网喷混凝土寒普通径向锁脚惕锚杆在一定程意度上起固定拱恰脚的作用，选帜用雪ф来2哨5蠢钢筋，长度一姿般控制职在降3猪m毒以内，露出部兆分的长度控制查在台2推0晃～晒30c任m学，将露出部分狼与型钢的拱脚序焊接牢固。网践片采闷用为Φ婚6.须5祥钢筋制作，间瘦距意@2乏0题cm*2勇0塞c涨m压，钢筋网应铺黎设在纵向连接乘筋与岩面之间业，与围岩的间君隙不大恐于并5c萍m塔，同时将钢筋镜网通过焊接与巧型钢连接为整冬体。混凝土喷聋护厚度味为敢20c雾m煮，喷射混凝土译面必须保证平庙整，最好将整涂个第一次支护陡的受力骨架覆恳盖，使第一次抵支护形成一个纵受力整体。规丸4卧、那塌方著处理腊方案赠的鸽比较奔及选择谁经过造价比较怖得出以下结论寿：采用大管棚健法施工，每进报尺一延米造价扛约鹿3防万元；采用超己前小导管法施冻工，每进尺一久延米造价蚂约成1.份5险～泽2额万元萄。姓从进度分析，蒸采用大管棚法途施工，组织设跨备、材料、人集员时间长，进挽度较为缓慢；锦采用肿超前小导管法但施工，不需要裳大型设备，可果及时组织材料疫、人员进行施誉工。叠从施工方面考熄虑，采用大管速棚施工，因钻房机工作平台为肤洞渣填筑，平峰台顶部渗水较拍严重，钻机在根斜坡上就位困剧难，钻孔方向木不易控制；洞唯渣在钻机振动援力作用下产生悟下沉现象，因番钻机造孔方向宏是由机身确定王的，不能泳由提钻臂调节，机兰身下沉后钻孔刑方向产生偏斜偷，加之塌方体弓内岩性软硬不梯一，体内被埋阁的格栅钢架对叨钻进影响较大黄，绪致使钻头和套面管经常被卡，惰施工难度较大潮；言采用超前小导柏管法施工，午基本不存在造孟孔难、钻孔方善向不易控制的伴问题。迁根据劣上述比较吧情况，为早日诊通过塌方段，吧决定惜选用超前小导役管法处理提此巾塌方醒。用浅孔小炮油分区进行，导带洞高度蓝约搁3.票5蒜～碰4菌m竟，顶部采用超滑前锚杆、注浆袖小导管或灌浆绩固结支护，型项钢支撑跟进支曾护，待导洞通指过塌方段后再馒进行下部开挖伪，并将该部分兴型钢与上半部检分焊接牢固。议5绪、歉施工效果剥分析附评价抵塌方段疤工程地质条件帝差、成洞困难秒，采用榨超前小导管期法施工，抬钢拱架联与喷锚趟网喷构成了纵寺、横向整体的折支