木坡水电站引水隧洞塌方及涌水处理措施 3页

第37卷第4期华电技术V01．37No．42015年4月HuadianTechnologyApr．2015木坡水电站引水隧洞塌方及涌水处理措施汤向华，龚锐(贵州西能电力建设有限公司，贵阳550004)摘要：针对木坡水电站隧洞开挖过程中出现的塌方、涌水等现象，通过分析其围岩地质及地下水特征，采取了超前小导管注浆、超前锚杆支护、钢支撑等方案，有效提高了开挖施工进度，取得了良好的社会效益和经济效益。关键词：水电站；引水隧洞；塌方；涌水；超前小导管注浆；超前锚杆支护中图分类号：TV554文献标志码：B文章编号：1674—1951(2015)04—0001—03处理后，再进行开挖施工，施工流程为：塌方堆积体1水电站概况加固一已支护段钢拱架加强支护一塌方段空腔木坡水电站位于四川省阿坝州小金县境内的抚回填-+塌方段超前小导管注浆塌方段开挖一塌方边河干流上，为抚边河干流自下而上规划的第3级段钢拱架支护一下一循环。电站；上游与美卧电站衔接，下游与杨家湾电站衔(1)塌方堆积体加固。对于已经发生的塌方接；电站枢纽建筑物主要由首部枢纽、引水系统和厂段，如塌方方量较小，可直接采用钢拱架对塌方段之区枢纽等组成。电站正常蓄水位为2709．00m，死前已支护部位进行加强支护，以避免塌方继续扩大，水位为2705．00m，引水隧洞长10074．028m，主要保证施工安全。如塌方方量过大，则在塌方堆积体任务为发电，开发目的单一。电站位于夹金山、巴郎停止滑动后，采用回填石渣和喷射C20混凝土的方山山脉处，地壳运动频繁，常有地震发生，2008年汶式加固塌方堆积体，防止塌方堆积体继续滑动而对川大地震对围岩的破坏极大；地下水由雪山融雪补已支护洞段造成损害。给，地下水丰富。回垫石渣利用各洞口附近渣场内的弃渣料，采用100kN自卸汽车运至洞内，然后用装载机从坡脚2塌方原因分析线的位置自下而上堆垫，坡度不大于45。。垫渣完木坡水电站引水隧洞工程自开工以来，累计发毕后对垫渣面喷10～20cm厚的C20混凝土封闭堆生28次隧洞垮塌，其中有5次较大规模垮塌。经统渣坡面，确保坡面稳定。计分析，发生垮塌的洞段均位于小断层或破碎带，围(2)塌方段附近已支护段加强支护。由于塌方岩以V类围岩为主，主要由变质细粒石英砂岩、灰黑往往会对附近已支护洞段产生破坏，为保证施工安色炭质板岩等组成，受构造作用影响，岩层揉皱剧全，必须对塌方段附近已支护洞段进行加强支护，防烈，岩层产状变化大，岩体完整性差，多呈碎裂结构止垮塌和变形进一步扩大。加强支护采用I18工字和散体结构。由于该洞段岩层裂隙倾角较缓、岩层钢拱架和挂网喷砼的方式，支护范围一般为距塌方走向与洞轴线夹角较小，受局部结构面不利组合及处5～10m。如已支护洞段破坏或变形范围较大，缓倾角结构面切割的影响，围岩稳定性差，易产生顶则应对所有被破坏或变形的洞段进行加强支护。钢拱掉块、楔型失稳体及局部小规模塌方等。由于发拱架紧贴岩面安装，间距为0．5—1．0m，钢拱架之间生垮塌洞段均不同程度出现渗水，部分洞段涌水量采用22mm的钢筋纵向连接，连接筋间距为0．5达到300m／h，岩石经长时间浸泡，风化严重，强度m，采用直径为22mm、长3m的锁脚锚杆焊接固定，极低，部分石块手捏即碎，导致施工时出现垮塌。锁脚锚杆间距为1．5m，沿钢拱架布置。当锁脚锚杆与系统锚杆冲突时，取消锁脚锚杆，用系统锚杆焊3开挖支护施工措施接钢拱架。挂直径为8mm、间距为20cm×20cm的3．1已垮塌段开挖支护措施钢筋网，喷10cm厚的C20混凝土。对于已经发生的垮塌段，采取塌方堆积体加(3)超前小导管施工。对于塌方段，先采用超固+钢拱架支护+超前小导管注浆的方式进行支护前小导管进行预支护，然后再进行分层开挖。1)开挖前，对堆积体面喷5cm厚的C20素混收稿日期：2014—10—20；修回日期：2015一O2一O3凝土进行封闭，并适量灌浆固结，灌浆管采用直径为\n·2·华电技术第37卷48mm、长3．0m的小导管(小导管端部加工成锥形支护完成后，对顶拱及周边围岩采用回填灌浆的方并封焊严实，便于插入岩体，管身设溢浆孔，按梅花式进行加固，形成一层水泥胶结体拱圈，以提高围岩形排列，后端0．5m范围不设溢浆孔)，灌浆孔间距整体稳定性。灌浆管采用直径为48mm、长3．0m小为1．0m，梅花形布置，灌浆压力控制在0．2～0．3导管(管身设溢浆孔，按梅花形排列，后端0．5m范MPa，浆液的水灰比为0．5：1～1：1，每孔注浆量控围不设溢浆孔)，间排距为1．0m，梅花形交错布置，制在500～800L(根据现场实际情况，经监理工程师采用自下而上的方式施工。灌浆压力控制在0．2～同意后可调整注浆压力及注浆量)，灌浆循环间距0．3MPa，浆液的水灰比为0．5：1～1：1，每孔注浆为1．5—2．0m。量控制在800～1000L(根据现场实际情况经监理2)在隧洞顶拱120。范围设置超前支护，超前工程师同意后可调整注浆压力及注浆量)。支护采用直径为48mm、长3．0m的小导管，间距为(7)对于渗水部位，设置42mm的排水孔进行20～25cm，仰角、外插角为8。～12。，循环间距为引排，排水孔长3．0m，内插PVC管，间排距为1．5m。0．5～1．5m。小导管端部加工成锥形并封焊严实，便(8)塌方段后5．01TI范围内，继续采用I18钢拱于插入岩体，管身设溢浆孔，按梅花形排列，后端架加强支护，之后再按一般施工方法进行开挖支护1m范围不设溢浆孔，管尾设一个加固环。小导管施工。钢拱架紧贴岩面安装，间距为0．5～1．0m，钢适量灌浆固结，使松散的围岩形成一层水泥胶结体拱架之间采用22mm的钢筋纵向连接，连接筋间拱圈，灌浆压力控制在0．2～0．3MPa，浆液的水灰距为0．5m，采用直径为22mm、长3．0m的锁脚锚比为0．5：1—1：1，每孔注浆量控制在300～500L杆焊接固定，锁脚锚杆间距为1．5m，沿钢拱架布(根据现场实际情况，经监理工程师同意后可调整置。当锁脚锚杆与系统锚杆冲突时，取消锁脚锚杆，注浆压力及注浆量)，浆液应填实整个钢管，以增加用系统锚杆焊接钢拱架。挂直径为8mm、间距为20钢管刚度，抵抗周边围岩应力和爆破影响而引起的cm×20cm的钢筋网，喷C20混凝土至15cm厚。变形。3．2不良地质洞段开挖支护措施小导管施工工艺流程如图1所示。对于围岩破碎带、断层带、软弱夹层等不良地质洞段，主要依靠地质素描、超前勘i贝0等方式，提前掌握围岩地质情况，采取超前小导管、超前锚杆等预支护方式进行加固，开挖则采用“短进尺、弱爆破、强支护”的方式，控制开挖对周边围岩的震动，避免出现塌方。开挖后即时采用钢拱架对岩面进行支撑，每完成一循环进尺后，立即在开挖面上初喷3cm厚图1小导管施工工艺流程的C20混凝土，然后将钢拱架靠上，用径向锚杆固(4)超前小导管灌浆完毕达到一定强度后，对定，钢拱架榀间用22mm的钢筋焊接，并在榀间挂塌方段分上、下半洞进行分层开挖施工。开挖采用钢筋网，最后补喷C20混凝土至设计厚度。挖掘机配合风镐修边的方式施工，施工中尽量减少钢拱架采用I18工字钢，紧贴岩面安装，间距为对周边围岩的扰动，每循环进尺控制在0．5—0．6m。0．5—1．0m，钢拱架之间采用∥22mm的钢筋纵向连开挖后，采用装载机配合100kN自卸汽车将洞渣运接，连接筋间距为0．5m，采用直径为22mm、长3．0送到弃渣场。In的锁脚锚杆焊接固定，锁脚锚杆间距为1．5m，沿(5)开挖完毕后，及时在掌子面及周边围岩素钢拱架布置。当锁脚锚杆与系统锚杆冲突时，取消喷5em厚的C20混凝土，然后采用116工字钢拱架锁脚锚杆，用系统锚杆焊接钢拱架。挂直径为进行支护。钢拱架紧贴岩面安装，间距为0．5～0．68mm、间距为20cm×20cm的钢筋网，喷C20混凝m，钢拱架之间采用22mm的钢筋纵向连接，连接土至15～20ClTI厚。筋间距为0．5m，采用直径为22mm、长3．0m的锁3．3涌水处理措施脚锚杆焊接固定，锁脚锚杆间距为1．5m，沿钢拱架由于引水隧洞沿线围岩以Ⅳ，V类围岩为主，地布置。当锁脚锚杆与系统锚杆冲突时，取消锁脚锚下水含量丰富且施工区雨量较多，开挖施工时极易杆，用系统锚杆焊接钢拱架。挂直径为8mm、间距发生涌水，导致围岩稳定性极差，极易发生垮塌。为为20em×20cm的钢筋网，继续喷C20混凝土至20此，必须对涌水采取相应的处理措施，避免隧洞发生cm厚。垮塌。涌水的处理方法主要包括超前预报、超前小(6)由于塌方段上部空腔深度不确定，在拱架导管灌浆及渗水引排等。\n第4期汤向华，等：木坡水电站引水隧洞塌方及涌水处理措施·3·(1)超前预报是预防大规模涌水发生的关键。厚5—10cm，注浆压力为0．2—0．3MPa，灌浆浆液的施工中，应根据地质勘测资料，采取地质素描、超前水灰比按1：1～0．5：1由稀至浓逐级变换，孔口设钻孔勘探等方式，对围岩含水情况进行判断，对于确置止浆塞。注浆时先注无水孔，再注有水孔，从拱顶定会存在大量涌水的部位，采用超前小导管灌浆的向下跳孔注浆，如遇冒浆或窜浆，则间隔一孔或几孔方式对围岩进行固结，加强围岩的稳定性，减小透水分序注浆。率，避免出现大规模涌水而影响施工安全。(5)严格控制锚杆钻孔的孔位、孔深，孔位偏差超前小导管沿隧洞边墙及顶拱布置，采用直径应小于100mm，孔深偏差不大于50mm。锁脚锚杆为48mm、长3．0m小导管，间距为20—25cm，仰角、应与钢支撑焊接牢固、可靠。锚杆水泥砂浆应饱满、外插角为8。～l2。，循环间距为1．0～2．0m。小导密实，强度应满足设计要求。管端部加工成锥形并封焊严实，便于插入岩体，管身(6)钢支撑安装时应进行放线测量，钢支撑结设溢浆孔，按梅花形排列，后端1m范围不设溢浆构尺寸应满足隧洞衬砌要求，钢支撑的制作焊接、拼孔，管尾设一个加固环。小导管适量灌浆固结，使松装焊接、节间的连接与锁脚锚杆的焊接都应牢固、可散的围岩形成一层水泥胶结体拱圈，灌浆压力控制靠，避免钢支撑因受力而发生变形。在0．2～0．3MPa，浆液采用水灰比为1：1～0．5：1的纯水泥浆或水泥浆与水玻璃的混合浆液5安全措施(水玻璃浓度为38～40。B6，水泥浆与水玻璃的体积比为1：0．3～1：0．8)。(1)成立以项目经理为负责人、各部门及施工(2)对于已经发生的涌水，主要采用预埋排水队参与的施工安全管理机构，加强职工的安全教育，管引排的处理方式，并对涌水段用钢拱架加强支护，提高全体职工安全意识，增强工作责任心。确保施工安全。钢拱架采用I16工字钢，紧贴岩面(2)开展特殊工种作业人员的技术培训和岗位安装，间距为0．5～1．0m，钢拱架之间采用22mm培训，提高全体施工人员的技术水平，严格执行特种的钢筋纵向连接，连接筋间距为0．5m，采用直径为作业操作规程和相关安全规章制度，严禁无证上岗。22mm、长3．0m的锁脚锚杆焊接固定，锁脚锚杆间(3)实行各级安全生产责任制，坚持开展安全距为1．5m，沿钢拱架布置。当锁脚锚杆与系统锚教育讨论会，定期举行安全大检查，将检查结果以整杆冲突时，取消锁脚锚杆，用系统锚杆焊接钢拱架。改通知单的方式下发并监督执行。挂直径为8mm、间距为20em×20em的钢筋网，喷(4)所有人员进入施工区必须按规范佩戴安全C20混凝土至15～20cm厚。帽，工作面派专人负责施工安全。4质量保证措施(5)加强机械设备的保养维护，操作时定人定岗，严禁违章操作。(1)开工前，工程技术部按照施工措施对作业人员进行技术交底，质量安全部有关人员及全体作6结束语业人员参加。(2)施工过程中的质量检查制度为“三检制”：隧洞开挖遇上小断层或破碎围岩时，支护方案施工班组初检，施工队复检，项目部工程部终检后再就显得非常重要。根据木坡水电站的地质特点，施进行下一道工序施工。工采用多开支洞等方案，采取精细化管理，既保证了(3)加强围岩超前钻孑L勘测，及时准确地判断引水隧洞的开挖质量，也为引水隧洞开挖节约了宝围岩的地质情况，为施工提供参考。贵的时间。不但节约了施工成本，也为今后在不良(4)严格控制超前小导管施工质量。地质开挖隧洞积累了经验。1)导管制作。导管采用48mm的钢管加工(本文责编：刘芳)而成，尾部焊套箍，钢管顶部加工成锥形，便于插人孔内；管壁按梅花形布钻小孔，孑L眼直径为6～8作者简介：mm，间距为20—30orll。汤向华(1976一)，男，贵州贵阳人，工程师，从事水利水2)安插导管。人工配合钻机将加工好的钢管电工程建设施工和管理等方面的工作(E—mail：txh2088@插入孑L内，外露20em，尾部与钢拱架焊接成一体。163．eom)。3)注浆。用灌浆泵灌注水泥液浆，注浆前对龚锐(1987一)，男，四川广元人，助理工程师，从事水利开挖面及距掌子面5m范围内的围岩喷混凝土，喷水电工程建设施工和管理等方面的工作。