庙林水电站引水隧洞不良地质段塌方处理施工

第２６卷　云南水力发电　第６期　Ｙ【ＹＮＮＡＮ　ＷＡ　ＨＴＲ　ＰＯＷＥＲ　Ｉｌ７　庙林水电站引水隧洞不良地质段塌方处理施工　杨伟　（中国水利水电第十四工程局有限公司大理分公司，云南大理６７１０００）　摘要：庙林电站引水隧洞受不良地质的影响，隧洞多段出现不同程度塌方，对塌方段处理采用多种方法进行处理，并取得了很好　的效果，顺利通过塌方段。　关键词：引水隧洞；不良地质；塌方处理；施工技术　中图分类号：ＴＶ５５４　．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—３９５１（２ＯＬＯ）Ｏ６—０１１７—０３　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１０．０６．０３２　１工程概述　引水隧洞塌方处理方法主要有强支护和混凝土　衬砌两种。其中强支护主要由钢筋格栅、钢支撑、　庙林水电站引水发电隧洞位于拦河大坝右岸，　全长８　４３３　ｍ，为一直径６，５、７。０　ｍ的圆形压力洞，隧　大、小管棚等支护；塌方段提前进行混凝土衬砌。因　洞开挖洞径为７．５　ｒｎ。隧洞穿过地层以灰岩、白云　当时处于引水隧洞开挖阶段，受设备资源限制，无法　进行混凝土浇筑，且塌方段顶部空腔大，钢筋格栅无　岩、粉砂岩、页岩为主，岩体大部分呈弱　微风化状　态，少部分呈强～弱风化。其中Ⅳ类围岩占３３％，　法满足强度要求。塌方体延伸距离长，设备、材料难　到位，不易采用大管棚支护。故引水隧洞塌方段采　Ⅱ、Ⅲ类围岩占６７％。整个引水洞地下水位线除进　用钢支撑进行支护，并进行模喷支护。因塌方体为　口段低于隧洞底板外，其余洞段地下水位线均高于　松散体，且超过了支护半径，必须在钢支撑前采用小　洞身。在引水隧洞开挖过程中，受不良地质影响，隧　管棚对松散体进行辅助加固，塌方段钢支撑支护见　洞多处出现不同程度的塌方，经过多种方法分析、比　图１。　较，并结合实际情况，采用钢支撑支护，并模喷混凝　土进行处理，取得了成功。　２塌方原因及塌方界定　庙林水电站引水发电隧洞地质条件比较复杂，　如：０＋１６０～０＋１７０桩号段处于不稳定松散地层，此　段刚好经过沟谷，出现塌方。１＋６０５～１＋６４５、２＋　４５０～２＋４７０、４＋１２０～４＋１４０等属地下水发育地　段，地表水渗漏比较明显，造成以上桩号段均出现塌　方，１＋６０５—１＋６４５尤为严重，顶拱出现了１０　ｍ左　右的大空腔。　塌方规模的界定由塌方体现规模及补给状态而　定。塌方体尚未将洞室全部堵塞，且塌方继续发展　的间隙较长或基本停止，有可能进入塌穴观察及处　理者，属小塌方；反之，当塌方体规模大，已将洞室堵　图１塌方段钢支撑支护图　严，或塌方继续不停的扩展，不断补给，无法进入塌　穴观察者，属大塌方。冒顶塌方属于大塌方。　４塌方处理施工程序及施工方法　３塌方处理方法选择　４·１施工程序　÷收稿日期：２０１０—０５—１７　作者简介：杨伟（１９一），四川威远人，助理工程师，主要从事水利水电工程施工技术管理工作。　云南水力发电　２０１０年第６期　塌方段处理施工程序见图２。　２）主塌方区。用人工进行找平石渣，顶拱Ｉ　１６　工字钢拱架安装，用　２２　ｒｎｌｎ锚杆（＠５０　ｒｎｌｎ×１００　ｅｍ，Ｌ＝４．５　ｍ）与拱架焊接牢固。对于空腔加大的　地方（包括回车道处），可先进行锚杆施工，锚杆与钢　拱架之间采用　２２　ｔｏｎｉ钢筋连接。拱架固定后，每　榀之间采用　３２　１ＴｎＴＩ钢筋连接。　３）在上部拱架安装完成一段后（约５　６　ｍ），便　开始进行下部换脚，将工字钢支撑延伸至下部，是其　图２引水隧洞塌方处理施工程序框架图　４。２施工方法　根据现场实际塌方情况，１＋６０５　１＋６４５塌方　段共分为３个桩号段，１＋６０５～１＋６２０、１＋６３０～ｌ＋　６４５为大塌方区，而１＋６２０～１＋６３０桩号段塌方量　比较小，故塌方处理时，主要分三步进行，第一步主　要对塌方体上、下游进行加固，第二步对两个主塌段　进行处理，第三步对塌方体进行清除。　４．２．１塌方体上下游加固　１）已采取钢支撑支护段在左边拱位置增加一　斜向ｌ６工字钢支撑至岩面，并将水平工字钢支撑进　行加固处理。　２）未塌方洞段已采取工字钢支架的部位，先进　行脚手架钢管形成一个操作平台，再采用１１６工字　钢拱架及锚杆进行处理。工字钢拱架间距５０　ｅｍ，两　榀拱架之间采用￣３２　ｍｎｌ钢筋连接，间距５０　ｅｍ，并　与工字钢焊接牢固。锚杆在每榀工宇钢两侧布置，　间距１．０～０．７５　ｍ，与工字钢焊接成整体。锚杆孔采　用电钻及风钻造孔，电钻孔深６　ｍ，手风钻孔深４．５　ｍ，相间布置。在工字钢拱架支撑完成后进行Ｃ２０　混凝土喷护处理，喷厚２０　ｅｍ。　４．２．２第一个塌方区处理　１）首先采用Ｃ２０混凝土素喷５—１０　ｅｍ为封闭　岩面，使其不掉块，保证施工人员安全。空腔段挂　声８　ｍｉｌｌ钢筋网片，间距２０　ｅｎｌ×２０　ｃｍ，然后喷Ｃ２０混　凝土厚１０　ａｍ。　两脚必须支撑在基岩上，确保支撑牢固。采用≯２２　ｌ＇ｎｎｌ、长４．５　ｍ锚杆加固钢拱架，钢拱架之间采用１＇３２　ｎｌｎｌ钢筋连接。钢拱架接脚时，不能两侧同时施工，　必须一侧换脚完成后，另一侧再进行施工。　４）在完成拱架及连接安装后，在拱架内侧采用　钢模板进行模板架立，拉筋焊接于工字钢拱架上且　底部采用脚手架钢管支撑稳定，对钢拱架进行模喷，　喷Ｃ２０混凝土厚度２０　３０　ｅｍ，埋设４，４０　ｎｌｌ－ｎ钢管进　行后期灌浆，并在空腔顶部埋设４，１５ｏ　ｍｍ混凝土导　管，为后续回填混凝土施工用。在喷混凝土完成后，　左侧拱脚用Ｌ＝６　ｍ花管三排锁定拱架支腿，为保证　锚杆质量，采用　２８　ｒｎｎｌ钢管自制成花管进行施工。　５）上一段模喷施工完成后进行下一段施工，程　序与方法相同。　６）模喷Ｃ２０混凝土达到一定强度、钢拱架支撑　稳定后，便开始对空腔内进行Ｃ２０混凝土回填、灌浆　施工。　４．２．３第二个塌方区处理　根据现场实际情况，第二个塌方区岩石裂隙走　向不同于第一个塌方区，出现两道大的滑层，因此第　二个塌方区采取不同的处理方法。　１）对滑层面进行素喷Ｃ２０混凝土，使岩面封　闭。　２）在保证安全的情况下，对塌方段进行出渣，　以便清理出工作面进行工字钢支撑安装。　３）在上、下两个滑层面之间采用Ｉ　ｌ６弧形工字　钢进行支撑，工字钢在昆明加工后运至现场，拱架安　装时使工字钢两端抵在坚固基岩面上；工字钢支撑　安装间距为５０　ｅｍ，工字钢之间采用［１０槽钢进行连　接。　４）在拱架内侧采用钢模板进行模板架立，拉筋　焊接于工字钢拱架上，对钢拱架进行模喷，喷Ｃ２０混　凝土厚度２０～３０　ｅｍ，埋没￣４ｏ　１２ｆｌｉｔｒ钢管进行后期灌　浆，并在空腔顶部埋设们５０　ＩＴｌｎｌ混凝土导管，后期　在塌方段结构混凝土浇筑完成后，最后对空腔进行　Ｃ２０混凝土回填及灌浆施工。　杨伟庙林水电站引水隧洞不良地质段塌方处理施工　１ｌ９　４．２．４塌方段清渣　上部清渣主要利用人工配合反铲进行清理，自　卸车装运至指定弃渣场；下部清渣利用反铲清理、装　载机装运，１５自卸车运至指定渣场弃渣。　塌，使塌方范围扩大，宜采取“大塌穿”方式开挖导坑　穿越塌方体。穿越塌方体时采用“先护后挖”或“先　棚后挖”的施工顺序，首先必须将塌方体两端支顶稳　固，以防止塌方延伸。采用插板（背）法或管棚施工，　在洞室顶部插（背）板或管棚打入塌方体，形成顶，在　棚顶的保护下逐步开挖塌碴穿过塌方体，并及时架　立牢固的支撑。扩大时，纵向宜需同时打入插（背）　板或管棚，随扩大随支撑。插（背）板或管棚视实际　情况可选钢板、钢管、或型钢等。　冒顶塌方是大塌方的极端情况，在处理洞内塌　方的同时，还需处理地表塌陷穴口。需将地表陷落　洞穴撑固或用混凝土及粘土等不透水土壤夯填紧　密，并填实四周裂缝，地面陷穴四周挖排水沟，做好　防水及排水设施系统，防止地表水汇集塌陷坑引起　倒灌。　“治塌先治水”是塌方处理的必要条件，有地下　水活动时，宜先治水先治塌。水的流动加剧塌方的　发展，所以在处理塌方时要加强防、排水，并采取适　当措施引离塌方段的地下水。　５塌方处理要点　５．１小塌清，先支后清　小塌方在隧洞工程施工中经常遇到，可在坍塌　间歇中“先支后清”，即应先支护塌穴和塌方口，将塌　方段顶部支撑牢固，以防继续坍塌，在支撑的保护　下，再清除塌方体。发生塌方后，除迅速营救施工人　员外，还应快速突击加固未塌方部位，特别是塌方段　上、下游，以防塌方体蔓延。并及时查明分析塌方原　因、性质、规模、间歇规律、范围、围岩及地下水情况。　制定切实可行的施工方案，提出有效措施迅速进行　处理，以防止塌方范围的延伸和扩大，并为清理塌方　作好准备。　塌方处理施工应该按照“小塌清，大塌穿”及“治　塌先治水”的原则进行。首先应加固处理塌方体端　部未遭破坏的岩体，其措施可与永久支护衬砌型式　相结合；塌方物未将洞室堵塞或塌方高度不大时，应　先支护顶部再清除石碴。洞室堵塞且塌方高度大　时，宜采用管棚、管棚加注浆或预注浆等方法，按照　边开挖、边支护、边衬砌的方法穿过塌方体。　５．２大塌穿。先护后挖　６结束语　塌方处理是隧洞施工中的重要问题。塌方应以　预防为主。发生塌方后应及时合理的处理，塌方处　理可按照“小塌清，先支后清”、“大塌穿，先护后挖”　及“治塌先治水”的原则进行，塌方段的支护衬砌结　构需相应加强。　大塌方难以判断塌穴的形状、大小和岩体塌方　后的稳定状态，不容许冒然清碴，否则可能随清随　÷｝－｛·｝　·｝　·｝－｛·Ｈ·｝　·｝－｛－｝－｛·｝　·｝＿｛·｝　·｝．｛·｝斗｝＿｛·｝＿｛·｝＿｛·｝　·｝＿｛·｝　·｝＿｛·｝＿｛·｝．｛·｝＿｛·｝＿｛·｝斗｝　·｝＿暑·｝＿｛·｝＿｛·｝＿｛·｝寺｝斗Ｈ·｝｛·｝＿｛·｝斗｝　·｝＿｛·Ｈ·｝＿｛·｝斗｝　·｝＿｛．｝－｛·｝　．｝　中国平均每小时新竖一台风机　“十二五”末我国风电装机将达１亿ｋＷ　中国资源综合利用协会可再生能源专业委员　会、国际环保组织绿色和平以及全球风能理事会ｌＯ　此同时，累计装机达到２５８０万ｋＷ，位居全球第二。　国家能源局相关人士目前透露，按照每年１　０００　月１４日共同发布《中国风电发展报告２０１０））。报告　指出，中国的风能潜力巨大，到２０２０年风电累计装　机可以达到２．３亿ｋＷ，相当于１３个三峡电站；总发　电量可以达到４　６４９亿ｋＷ·ｈ，相当于２００个火电厂。　据《人民１３报》报道，中国已成为全球风电行业　当之无愧的领头羊。２００９年中国风电新增装机达　到１　３８０万ｋＷ，超过美国，成为当年新增风电装机容　量世界第一。当年新安装风机总数达到１０　１２９台，　平均每天２７台，相当于每小时就竖起一台风机。与　万ｋＷ　Ｉ２￣＿Ｅ的新增装机速度计算，到“十二五”末，我　国风电装机有望达到９　０００万　１亿ｋＷ，到２０２０年　中国风电装机将达到１．５亿ｋＷ。　“十二五”期间，我国７个千万ｋＷ级基地中的　甘肃、河北、吉林、蒙东、蒙西将基本建成。同期，我　国非水电可再生能源发电量有望达到２　０００亿ｋｗ·　ｈ，折合标准煤７　０００千万ｔ。　（摘自《南方电网报））２０１０年１０月１８日）