隧洞塌方處理方案的選擇與應(yīng)用

1、隧洞塌方處理方案的選擇與應(yīng)用摘要根據(jù)XX水電站7號(hào)隧洞塌方段的地質(zhì)條件和施工條件現(xiàn)狀對(duì)塌方處理方案進(jìn)行比選，提出了技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案，取得了良好效果，對(duì)類似工程的處理提供了借鑒。關(guān)鍵詞隧洞塌方處理方案超前小導(dǎo)管法xx水電站1概述XX水電站位于四川省XX境內(nèi)的XX（XX江支流）上，是XX六個(gè)梯級(jí)電站中的第三級(jí)。釆用低閘引水式發(fā)電，電站裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量60MW,總裝機(jī)容量240MWo主要由首部樞紐、引水系統(tǒng)、地面廠房系統(tǒng)等建筑物組成。引水系統(tǒng)由引水隧洞、調(diào)壓室、壓力管道組成。引水隧洞布置在xx右岸，全長(zhǎng)18.7m,為有壓圓形洞，大多數(shù)地段釆取掛網(wǎng)噴錨臨時(shí)支護(hù)措施。工程區(qū)位于“川滇菱形”

2、斷塊內(nèi)的次級(jí)斷塊“稻城斷塊”東緣，受次級(jí)斷塊“稻城斷塊”邊界斷裂帶的影響和控制，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。引水隧洞發(fā)育4條規(guī)模較大橫切隧洞的斷層一xx、xx、xx、xx斷層，破碎帶一般寬約2040m,xx斷層寬達(dá)100200m,由碎裂巖、糜棱巖、角礫巖、少量斷層泥、裂隙密集帶組成。隧洞區(qū)層間剪切錯(cuò)動(dòng)帶及各類結(jié)構(gòu)面均較發(fā)育，地層揉皺強(qiáng)烈。引水隧洞沿線出露巖性主要為奧陶系下統(tǒng)瓦廠組（01W）板巖夾變質(zhì)石英砂巖、千枚巖、人公組（0lr）的變質(zhì)石英砂巖夾板巖、千枚巖，少量三疊系下統(tǒng)領(lǐng)麥溝組（T11）的板巖夾千枚巖、硅質(zhì)板巖，志留系（S1）的板巖夾千枚巖、硅質(zhì)巖，巖層總體產(chǎn)狀：N3040W/SWZ3050。整個(gè)洞

3、段IV類圍巖約占65%,II類圍巖約占30%,V類圍巖約占5%o2塌方情況及原因分析2.1塌方情況簡(jiǎn)介隧洞開(kāi)挖至樁號(hào)13+058處時(shí)發(fā)生塌方，隨后施工單位釆取了格柵拱架的支護(hù)措施。但因?yàn)轫敼安粩嗟魤K，為保證施工人員的安全，格柵拱架支撐到13+060時(shí)就停止了，持續(xù)掉塊的狀態(tài)延續(xù)了近2個(gè)月，塌方一直延伸至13+066處，13+05813+060段的格柵拱架也被壓垮。塌方塊體充滿了整個(gè)端面并封閉了塌腔，據(jù)施工人員粗略測(cè)量，自左拱角至右邊墻形成一高約10m的塌腔，為一大型塌方。塌方縱剖面見(jiàn)圖12.2塌方原因分析經(jīng)業(yè)主、設(shè)代組、監(jiān)理和施工單位四方聯(lián)合進(jìn)行多次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析后認(rèn)為隧洞塌方主要有地質(zhì)因素和施

4、工原因引起的。地質(zhì)因素：該塌方段地層巖性為炭質(zhì)板巖、炭質(zhì)千枚巖，巖性軟，層間結(jié)合差；巖層總體產(chǎn)狀為N80。E/SEZ450,洞軸線沿水流的方向?yàn)?43。，巖層傾下游偏內(nèi)側(cè)；該段發(fā)育一順層面的擠壓性斷層破碎帶，主錯(cuò)帶寬約4ni,破碎帶物質(zhì)為碎裂巖、糜棱角礫、石英團(tuán)塊等，大多數(shù)呈碎塊狀、碎屑狀；巖體穩(wěn)定性很差，判定圍巖類別為V類。施工原因：主要是首次塌方時(shí)，施工單位沒(méi)有釆取及時(shí)有效的支護(hù)措施，從而導(dǎo)致塌方的擴(kuò)大。3塌方處理方案及措施3.1塌方段大管棚法施工處理方案1）支護(hù)型式臨時(shí)支護(hù)釆用“管棚+鋼拱架+系統(tǒng)錨桿+鋼纖維噴射混凝土支護(hù)”的方法。支護(hù)工藝流程為：管棚施工一鋼拱架架立一系統(tǒng)錨桿一20cm

5、厚鋼纖維噴射混凝土管棚參數(shù)：孔深，樁號(hào)13+058往下游15m。釆用0114X6熱軋無(wú)縫鋼管，每節(jié)長(zhǎng)5m,以長(zhǎng)150mm的絲扣連接，打設(shè)仰角58。管棚沿拱部180范圍布置，間距0.4n）,布置37根。鋼管內(nèi)配置等長(zhǎng)度的3X022鋼筋束，鋼筋束側(cè)邊布置中25PVC注漿管，具體見(jiàn)鋼筋束布置圖（圖2）。鋼筋接頭釆用對(duì)焊焊接，管壁上間距200mm鉆中20小孔。鋼管中注水泥-水玻璃漿液，注漿初壓力0.5IMPa,終壓力2.02.5MPa,注漿半徑不小于1.0mo注漿結(jié)束后用M10水泥砂漿充填，以增強(qiáng)鋼管強(qiáng)度和剛度。管棚端部應(yīng)與格柵鋼架焊接使鋼架與管棚共同形成棚架支護(hù)體系。止?jié){墻釆用鋼纖維噴混凝土，混凝土

6、厚度20cmo鋼拱架主要參數(shù)：鋼拱架釆用120工字鋼制作，間距0.5mo每棉鋼架底角各設(shè)中22、L=3.0m錨桿。相鄰鋼架用中22mm鋼筋焊接，間距為l.0m,每圈20根。每棉格柵鋼架分4個(gè)單元，單元間用鋼板綁焊連接，鋼板規(guī)格A3、5=10mmo系統(tǒng)錨桿：釆用中25mm,L=4m錨桿，間排距1.5mX1.5m,梅花式布置。鋼纖維噴射C20混凝土20cm。2)管棚施工工藝管棚施工順序。工作面封閉(10cm厚C20噴混凝土支護(hù))工作臺(tái)架設(shè)，管棚定位并確定軸向標(biāo)志，架設(shè)鉆機(jī)，鉆孔施工，高壓風(fēng)清管，置入鋼筋，注漿，清拆工作面轉(zhuǎn)入開(kāi)挖施工程序。施工程序?yàn)楸ＷC施工人員和設(shè)備安全并為下一步注漿提供條件，對(duì)工

7、作面進(jìn)行C20噴混凝土進(jìn)行封閉，釆用腳手架搭設(shè)工作平臺(tái)，測(cè)量放樣定點(diǎn)；因該段垮塌松散體夾雜有大小不均的各類巖石，且?guī)r石的可鉆性在56m之間，直接施工進(jìn)入和成孔后再置入d)108鋼管這種施工工藝無(wú)法實(shí)施，故釆用d)110偏心錘跟進(jìn)管鉆進(jìn)施工工藝完成；管棚鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度退出偏向時(shí)，將管內(nèi)碎石、粉塵釆用高壓風(fēng)清除，然后置入d)28鋼筋于4)108鋼管中，最后用止?jié){閥封孔灌漿，使管棚圓周50cm范圍內(nèi)達(dá)到固結(jié)。3.2塌方超前小導(dǎo)管法施工處理方案1)施工程序見(jiàn)圖32)施工方法打超前小導(dǎo)管并進(jìn)行預(yù)固結(jié)灌漿超前小導(dǎo)管選用(1)48有孔鋼管，長(zhǎng)度L=4m.6.0m,環(huán)向間距為30cm,外仰角為58。，搭接長(zhǎng)

8、度不小于1.5m。釆用超前小導(dǎo)管邊鉆邊灌漿的施工方法；自進(jìn)式錨桿規(guī)格為由25,L=4m,1.2mX1.2mo人工開(kāi)挖上臺(tái)階并架設(shè)上臺(tái)階拱支撐釆用人工鑿?fù)诜ㄩ_(kāi)挖，上臺(tái)階預(yù)留土心以便施工，循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m之內(nèi)。拱支撐釆用120工字鋼制作，拱支撐的中心間距為0.5m；工字鋼架設(shè)時(shí)要將兩棉拱支撐焊縫焊好，并用2cm厚的連接板加強(qiáng)連接；拱支撐安裝到位后及時(shí)焊接d)25、環(huán)向間距為50cm的連接筋。下臺(tái)階開(kāi)挖、架設(shè)豎支撐仍然釆用人工鑿?fù)诜ㄩ_(kāi)挖，遇到大孤石放小炮，每循環(huán)進(jìn)尺不超過(guò)l.Omo豎支撐釆用120工字鋼制作，工字鋼間距與上臺(tái)階頂拱的工字鋼間距一致，并焊接牢固；豎支撐安裝連接后，仍釆用由25鋼筋

9、連接成一個(gè)整體。打鎖腳錨桿、掛網(wǎng)噴混凝土普通徑向鎖腳錨桿在一定程度上起固定拱腳的作用，選用d)25鋼筋，長(zhǎng)度一般控制在3印以內(nèi)，露出部分的長(zhǎng)度控制在2030cn),將露出部分與型鋼的拱腳焊接牢固。網(wǎng)片釆用中6.5鋼筋制作，間距20cmX20cm,鋼筋網(wǎng)應(yīng)鋪設(shè)在縱向連接筋與巖面之間，與圍巖的間隙不大于5cm,同時(shí)將鋼筋網(wǎng)通過(guò)焊接與型鋼連接為整體?；炷羾娮o(hù)厚度為20cm,噴射混凝土面必須保證平整。最好將整個(gè)第一次支護(hù)的受力骨架覆蓋，使第一次支護(hù)形成一個(gè)受力整體。4塌方處理方案的比較及選擇施工造價(jià)比較：釆用大管棚法施工，每進(jìn)尺一延米造價(jià)約3萬(wàn)元；釆用超前小導(dǎo)管法施工，每進(jìn)尺一延米造價(jià)約1.52萬(wàn)元

10、。從施工難度考慮，釆用大管棚法施工，需要大型設(shè)備，因鉆機(jī)工作平臺(tái)為洞渣填筑，平臺(tái)頂部滲水較嚴(yán)重，鉆機(jī)在斜坡上就位困難，鉆孔方向不易控制；洞渣在鉆機(jī)振動(dòng)力作用下產(chǎn)生下沉現(xiàn)象，加之塌方體內(nèi)巖性軟硬不一，體內(nèi)被埋的格柵鋼架對(duì)鉆進(jìn)影響較大，致使鉆頭和套管經(jīng)常被卡，施工難度較大；釆用超前小導(dǎo)管法施工，不需要大型設(shè)備，可及時(shí)組織材料、人員進(jìn)行施工，基本不存在造孔難、鉆孔方向不易控制的問(wèn)題。通過(guò)上述比較情況，超前小導(dǎo)管法的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)。具體實(shí)施過(guò)程中用淺孔小炮分區(qū)進(jìn)行，導(dǎo)洞高度約3.54m,頂部釆用超前錨桿、注漿小導(dǎo)管或灌漿固結(jié)支護(hù)，型鋼支撐跟進(jìn)支護(hù)，待導(dǎo)洞通過(guò)塌方段后再進(jìn)行下部開(kāi)挖，并將該部分型鋼與上半部分焊接牢固。5施工效果分析評(píng)價(jià)塌方段工程地