西安市黑河金盆水利枢纽溢洪洞陡坡段冒顶塌方处理方案

西安市黑河金盆水利枢纽溢洪洞陡坡段冒顶塌方处理方案综述1工程概况金盆水利枢纽溢洪洞是黑河水库的主要泄水建筑物,位于大坝石岸。全长522.544m,由进口引渠段、溢流闸室段、洞内陡坡段、反弧段、平洞段及出口明涵段、扩散段和挑流鼻坎段组成。各洞身断面均为圆拱直墙形,开挖断面由进口段B×H=14.7×17.8m变为陡坡段末端B×H=13.20×14.80m。工程所在区域基岩为前震旦系宽坪群大镇沟组(AnzKd)变质岩,岩性以云母石英片岩(Se)、绿泥石片岩(Sc)及钙质石英岩(Qu)为主,间有沿后期断裂而侵入的石英岩脉(q)、云煌斑岩脉(x)及斜长斑岩脉(N)分布。洞室以强风化云母石英片岩为主,间有部分绿泥片岩和少量钙质石英岩。大部分是岩体破碎、易风化的软弱基岩,风化严重,裂隙发育。断层数量多,并且相互交错,地质勘探不能详细提示地层状况,其中影响较大的F5断层宽度1.5m,影响带16m。在隧洞开挖掘至0+090时发现一条新的断层,宽度1m。F5断层与该断层互相切割,其充填物均为断层泥、角砾岩、石、屑,微胶结散粒结构,遇水极易软化塌陷,严重时呈流淌状,属极不稳定的V类围岩。全洞地质条件差,不稳定性的(ì类)和极不稳定的(í类)占50%以上。洞身开挖断面大,成洞条件差。陡坡段坡比为1:2(≈26.7°),不能使用大型开挖及混凝土施工设备,施工效率低,进度慢。陡坡段沿线侧墙高度、底宽和顶拱圆半径逐渐变化为异型渐变段,施工难度大。2陡坡段塌方情况2.1塌方经过溢洪洞陡坡段上中导洞贯通时间为2000年9月6日。由于地质勘探未查明无名断层的存在,施工当中事先没有采取得力措施,导致了首次塌方。由于类似小规模的塌方在以往洞室开挖中时常发生,并未引起足够重视。自2000年9月至2000年11月,一直采用常规施工方法,边塌方边出渣,自地表钻孔下锚束,洞内再用混凝土浇筑后张拉悬吊混凝土治理塌方的方案。2001年3月14日,锚束钻孔已完成,洞内继续出渣时发生了大规模冒顶塌方。山体表面出现一直径约10m、深约15m的塌落坑体。经现场考察和综合分析,该段主要是由于受F5断层影响,再加上边塌方边出渣,致使塌方形成的空腔已与地表相沟通导致冒顶。洞顶距地面高差约85m。塌方造成0+084～0+095m处全部封死,形成边同拱架、架管在内以粘土片石为主组成的塌方体约3000m3。同时,受F5断层和下游塌落体影响,在0+069～0+084段顶部F5断层与无名断层形成三角体,该三角体围岩处于极不稳定状态,急需进行加固处理。2.2先期处理措施2.2.1边塌方边出渣强行掘进鉴于首欠塌方规模不大,且方量小,为了争取工程进度,从2000年9月12日开始,采取边塌方边出渣,边喷锚支护方法,历时两个月时间,先后共立拱架13榀。试图一举通过塌方体,由于施工扰动,不仅没能有效遏制塌方,而且加剧了冒顶的产生。2.2.2预应力锚束加固在洞室进行塌方处理的同时,对塌腔顶部采取预应力锚束进行加固。在地面相应位置造Ф110锚束孔17个,然后每孔分别采用7束7×Ф5(100t级)松弛钢铰线穿至堆渣顶部,并以塌方体为支撑,用C20一级配微膨胀混凝土回填。由于此时未塌方岩体已不稳定,再加上造孔扰动,正当造孔完成穿锚束时出现冒顶塌方。2.2.3膨胀混凝土回填地表塌坑为防止地表水渗入,用膨胀混凝土回填地表塌坑,采用人工削坡方式,将地表层塌方四周的倒坡或直立坡削至1:0.1～0.2的正坡,再用混凝土填充(见图1),共计回填混凝土1050m3。连鼓因F贴5继断层倾与一嫁横切义洞室沫的高拢倾角径无名桥断层缴切割疲隧洞岔顶形绩成极蛋不稳县定的罢三角夜体,医首歼先在房上半隐洞洞开底两羞侧墙谢部位铜砌M殖1紧09贯4×凶10肥0c撤m偶浆余砌石境挡墙夏,危插入询钢筋培,杯浇筑贸C2煤0架混凝伙土。特钢拱吉架采宏用1秘8#证工茎字钢旷加工剧制作机,鸡侧墙逃模板趁采用业常规瑞办法手支撑殊加固软,榨顶拱抄曲面精混凝渗土模殊板采颈用1给4#侨槽勾钢对壶口焊编接弯功制,图模祝板支蜘撑和送顶拱鸟支撑便见图锤2。妨待侧轨墙拆弯模后递,懒在两灰侧墙宪各布蚂置1痛8沟根Ф部25惧20岔t级窑,辅孔深孔10艇.电5m住预写应力土锚杆监。防窑止顶毯拱下戴滑。耽猴2.检2漠.阴5闷固结决灌浆速加固键对塌似方渣变体自持地表鄙和洞脉内进测行固黄结灌溉浆。马首先纷,榜在洞筹内渣结体表统面喷暖射C狸25愉细石尘砼,瘦封羽闭掌锤子面赤,录喷射汤厚度蓬20劝～这30史cm鸣,撒然敏后,妨用折0.插1株～泡0.刘6币Mp臭a阿的压解力进贼行固蠢灌。凤由于搅造孔欠困难侵,葵固灌浇孔深品逐渐赤增加胞,助压力虚随孔海深逐惭渐增帽大,值直蔑至穿压越塌溉方段桂。地挺表灌刃浆仍帖利用萝原锚端束孔书,奇采用泄0.辽6计～涛01冰8M塞pa染的摩压力报,铺自下期而上设分段母灌注袖。灌赌浆时德严格目按照躁相应网技术湖规范膜进行筋施工快,外共灌删注水咽泥1遇05贞0t膝。通冻过某2.扛2龟.6辈超前熄管棚炭支护慌买用1躲00宿B计潜孔致钻沿奋顶拱贫上沿诱造孔网26展个吐,蓝孔深腾12谈～友14伙m露,奴间辰距0掩.若5m梅,式孔幻与洞承轴线狱夹角匪5°齿～躁10做°,霸孔乌径Ф犬11情0,瞧插孩入Ф婆69饱钢阁管,稳管长泄13周m英,坛基王本穿染插越误塌方买区,蚂孔秆内注萌入M斜2棋5胸水泥样砂浆字形成挠管棚俘。融3鸽综合猛处理晕方案蝶尼3.冈1衰施朴工方使法天充经过羞对塌素方段吐现场楚多次烘考察剪,扛深入治分析仰,蜡反复油论证剂后决腔定采驶用先糖固结毁塌方制体,兆后容开挖汗的总涨体方宽案。钩在施将工过恭程中江始终梁贯彻搞短掘日进、溪强支雅护、厅勤观肥测的食总体目原则秒,选进尺劳控制纲在0乖.暮5m壳以熟内,革尽泰量避披免爆障破作企业,塘及规时进施行喷株锚支饲护,泥具职体施鸽工工孔艺流座程如他下:仿星灌浆弓固结嗽塌方佳体→符超前恒管棚小支护章→“倦D”望形掏碗槽法倘开挖翼→C排25烤混狠凝土圆封闭槐→自至钻式啦锚杆猪锚素固→妨钢拱黎架支勿护→情网片偷制安肃→混三凝土忘喷护倦→回敞填灌制浆头凡3.辩1啊.混1佩开挖初施工武回采用拾EX遭20签0亏反铲叉挖掘钟、风基镐配弊合施咐工方施法。津首先锡用反兽铲挖徐两个腔拱角谜,珠两侧蝇宽度堵小于债3m蜻,顿以符反铲熊能正禁常作巷业为说准。压其次镜滞后飞挖中碌间部焰分,第使牙中间燕预留欧1.斯2锤～殿2m作的卖施工挨平台脊,洒这样亏做的幼好处款有二沸:素一是仪预留宋部分气对掌验子面比起一充定支学撑作身用,宵防锯止掌舞子面梁坍塌屯,侮二是躁可代为替脚恼手架霸,盆便于冈安装兔拱架疏。开搞挖顺箱序见典图3烘。筋丑3.秃1武.想2经C发25角混创凝土粥封闭改援当一岂个循践环的尺挖掘蒙工作练完成以后,挡立忆即用悄C2态5证喷射游混凝沈土进垄行封帝闭,马厚表度为激5～莫彩8c润m化。思舱3.妹1骑.周3唐自钻穷式锚寄杆锚温固卵江由于商该段谷成孔三条件怨差,身所骨以均宴采用锅自钻价式锚恢杆,斧超妹前锚黄杆与虹系统芦锚杆窃错排墨呈梅郊花型获布置验,僚锚杆弃杆长释6m墙,方孔卷深许5.色6m变,年外虽露0裂.画4m病,答间抚排距献为0桃.厌8×爬5.专劳6m淘,弦超锯前锚腰杆与卫洞轴干线夹夜角为辞60喉o。鞭锚杆办灌浆秘浆液猾用0孩.蚁6:献1犯水府泥浆感,教灌浆午压力嫁不小篇于0彻.4拔Mp啄a。秘智3.投1拜.烧4狱拱架肝支护堵妇钢拱侧架为熊[1董8微槽钢妻对口灾焊接晒加工艳成弧陈形,岁间酒距为责50某cm仍。考泉虑到当拱角坐承重芳,海且开铅挖时也难以防达到电新鲜良完整丈基岩魔,拥采用睡锁角课锚杆薄对拱佛角进现行固登定,钢每察个拱络角为酸4乏根ф书25诉×3趴.头5m眼锚滩杆,悟拱赶架与禁拱架咏之间还用ф闸25汽螺捷纹钢舅焊接炸,据间距责为很30救cm熄,注钢辱筋焊东在拱冤架上个部,方形纲成一签排纵纵向连炎系筋粗。在语进行姨到0墙+觉08夹9眼后,饺根样据地翼质情察况,油用2境ф2撞5+板1燃ф3拔6航两筋廊一管跌锚束态代替忌普通砌锚杆晕锁固融拱角愤。班槐3.手1制.毫5武钢筋房网片盐制安才永钢筋怨网采烟和预馆制好贵的ф景6@择20沟×2悼0格网片丈直按匠置入波拱架醉之间程,号网片魄规格牌为0鲁.轨6×弯1.孕酒0m匹,删网汁片与课锚杆边焊接请牢固测,升因拱煌架间办有ф期25葱纵温连系旁筋,碰故四采用逃单层艇网片凯。乞乎3.脂1料.际6嫌C吊25任混畏凝土锯喷护翁孩由于寸喷护散混凝亭土代洪替了帜现浇啄混凝框土,蝶喷疼护厚间度为看30丘cm辉～弄40对cm拳,持达即到与侄拱架耀持平化,棋以形妨成较胞密的多钢筋葵混凝浸土斩结构利,贸喷护万时第轨一次彼为8室～航10输cm棕,货以椒后再荣随进痰度循锻环喷岭护,馋分天3～绘5演次肝进行捷,掉直至登与拱巷架齐技平。肺休3.秩1茄.妹7析塌方挑渣体厉清除貌坝由于丘堆积唐物主西要为路石渣车加片培石,那细盆颗粒称含量勿较大恒,顶开始申的回壳填灌傲浆效嘱果不弱明显速,皮浆液猴将槽薯钢、裳拱架温和架胸管填葡充密炸实,变与幅部分燥片石闻形成兽固结粘圈,诸未顽达到过理想砖的固盘结范屈围,枪由赌于采桥用自天钻式迫锚杆顾直接置注浆爹,掏促使灭渣体尺含水绸率增镜大(堂8.桨4烈×1森7.孝3半%)鼓,局石牧渣基缸本呈葡松散炮状。鞭出渣旅时,诚先聪用气搭割切词除拱愚架与假架管烦,宋并保情留中视间堆谋积物迈。两熄侧以哪人工目为主塑,锯反铲恶配合疤出渣蚀。乔描3.告1裁.荡8黎回填新灌浆扁谷在已萄形成核支护猪段打妄自钻攀式锚知杆,场深序4m耀,春间枯排距伍1×沉1m沈,哑采锻用单宫孔单络灌法汗进行均回填爱灌浆抛。这塑样使逮塌方港体小访空腔保进一溜步充侮填密跃实。铃并与咬已支缝护的菊钢梁羽混凝雨土形贴成4嫌～粉5m斑厚惨的固惭结圈著。保隐证了匀隧洞枯上半绩洞的听稳定嫂。惨趟3.涨2融技拳术要怀求浊考3.临2禁.补1息测量蚕放线咐前采用纵TC支R3递05奸型协全站欺仪进抢行测崭量放旬样,太用悼红漆炕标注摘开挖雷轮廓绘线和贩锚杆兄位置耻点。浑前3.妥2栽.蔑2煎爆破陷控制眠热在处嘴理塌海方时拌,栏最怕鞠爆破砖振动缸,领破坏公塌方凝体内余部访结构蝶,波使之划失衡业。但况在开辫挖时爬难免业遇到盟局部庙原状莫基岩羊,单需进货行爆跳破时乡,粗必须写视具康体情底况和桃具体天部位腿考虑给药量果及爆榴破方国式,普一忍般在挡顶拱桨靠近蜂塌方复体的情特殊逐部位蒜,湿均采忧用单雨孔火闭雷管孔起爆关,晒药量碍控制抄在0域.依3k刺g究左晶右。兆若拱捷角非鹊特殊绳部位谱一般陡采用含非电醒毫秒知延时候起爆创网络挂,低单孔哄药量你不超量过概15葡0k敏g兆,傅总药碧量不确超过烈3k优g前,捐且必伤须单洽孔单得响。纹欧3.折2燃.策3退喷射束混凝挖土配容合比摊翠喷射兔混凝性土抗洁压强之度测孔试:祸C2过5狐混凝末土实咽测为录30亩Mp疾a、垂27带Mp劳a、捞26否Mp君a狠香锚杆杠拉拨仓测试循:设倚计每丸根不伸小于休8t智,域实测暴为8絮.粒5t参、8拌.逆7币t、室9.符2虹t、词8.录1箩t浊4进结语亩胜1)鼠大蹦型隧纱洞的俗前期挑地质蔽工作禁一定仅要认镰真细感致,缓为关设计肝施工棚提供貌详实梢资料短,考以减搁少工券程投龟资。搞黑河吩溢洪龙洞采多用自窃钻式拘锚杆匀与普乐通锚悼杆相毙比较馋,痕既增惨加投肠资1傅30供万南元,炒又馋影响匪了整忘个主洽体工冲程进菜度。绵潮2)每洞替室塌娱方不处可盲泡目出守渣、文强行屠掘进猫。首赞先应屋对塌哗方体罚进行傻表面预封闭拳,辛使其方保持后相对夕稳定继,箩尽可值能减明少扰读动次宇数,赴避夸免造君成冒把顶塌辈方。田室3)重固答结灌脱浆是厅基础卷。固汉结灌逢浆使鼓塌方伙渣体蒸形成检了一比个整环体,演提高杜了岩装石的罢强度柴级别骨,绒是塌狮方处煎理的燃关键扩。王挡4)雅超渐前管盘棚是跪前提像。沿郑洞顶纠轴线夸设置念超前丙管棚仇,吵对阻唱止塌冤方体摸下滑掉起到素重要葱作用帐。鲁5)伶自闯钻式眯锚杆陕是关纺键。赵根据济现场盟实测孩,喇冒顶稠塌方山介质肠为粘研土、密沙砾害、碎弃石、泪片石校,哑倒塌怪的架雹管、副拱架句,狐特别校是浆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