某水電站隧洞塌方處理方案的選擇與應用

PAGE5xx水電站5#隧洞塌方處理方案的選擇與應用1、概述1.1工程概況xx水電站位于xx省xx縣境內(nèi)的xx河（雅礱江支流）上，是xx河六個梯級電站中的第三級。采用低閘引水式發(fā)電，電站裝機4臺，單機容量60MW，總裝機容量240MW。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河右岸，全長18.7m，為有壓圓形洞，大部分地段采取掛網(wǎng)噴錨臨時支護措施。1.2工程地質(zhì)概況工程區(qū)位于“川滇菱形”斷塊內(nèi)的次級斷塊“稻城斷塊”東緣，受次級斷塊“稻城斷塊”邊界斷裂帶的影響和控制，地質(zhì)構(gòu)造較復雜。引水隧洞發(fā)育4條規(guī)模較大橫切隧洞的斷層—圓寶山、尼都、機落、茶布朗斷層，破碎帶一般寬約20~40m，機落斷層寬達100~200m，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)層間剪切錯動帶及各類結(jié)構(gòu)面均較發(fā)育，地層揉皺強烈。引水隧洞沿線出露巖性主要為奧陶系下統(tǒng)瓦廠組（O1W）板巖夾變質(zhì)石英砂巖、千枚巖、人公組（O1r）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（T1l）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：N30°~40°W/SW∠30°~50°。整個洞段Ⅳ類圍巖約占65%，Ⅲ類圍巖約占30%，Ⅴ類圍巖約占5%。2、塌方情況及原因分析2.1塌方情況簡介隧洞開挖至樁號13+058m處時發(fā)生塌方，隨后施工單位采取了格柵拱架的支護措施。但由于頂拱不斷掉塊，為保證施工人員的安全，格柵拱架支撐到13+060m時就停止了，持續(xù)掉塊的狀態(tài)延續(xù)了近2個月，塌方一直延伸至13+066m處，13+058～13+060m段的格柵拱架也被壓垮。塌方塊體充滿了整個端面并封閉了塌腔，據(jù)施工人員粗略測量，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)合進行多次現(xiàn)場調(diào)查分析后認為隧洞塌方主要有地質(zhì)因素和施工原因引起的：⑴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/SE∠45°，洞軸線沿水流的方向為143°，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，主錯帶寬約4m，破碎帶物質(zhì)為碎裂巖、糜棱角礫、石英團塊等，大部分呈碎塊狀、碎屑狀；巖體穩(wěn)定性很差，判定圍巖類別為Ⅴ類。⑵施工原因：主要是首次塌方時，施工單位沒有采取及時有效的支護措施，從而導致塌方的擴大。3、塌方處理方案及措施3.1塌方段處理方案一：大管棚法施工3.1.1支護型式蹈臨時支護采稠用員“輩管快棚烏+急鋼拱描架肆+品系統(tǒng)錨廊桿蝕+玩鋼纖維噴射混付凝土支糾護攔”對的方法。支護味工藝流程為：圍噴敲5cm滅混凝土圈--雕鋼拱架架屑立院-丟-駕系統(tǒng)錨展桿揀-似-致20cm述厚鋼纖維噴射引混凝土矩管棚參數(shù)：孔夸深，樁館號訪13+05硬8刻往下游覆15m孔。采植用蠅Φ請114×容6億熱軋無縫鋼管濕，每節(jié)長弱5m膽，以長慌150mm忍的絲扣連接，皺打設(shè)仰話角攏5藍～教8柔°塌。管棚沿拱飯部身180?！阌卜秶贾茫g駕距哄0.4m禮，翠布贈置快3段7童根。鋼管內(nèi)配絨置等長度響的木3蒸×巷Φ榮2賽2沒鋼筋束，鋼筋拜束側(cè)邊布勒置董Φ方25PV哥C樣注漿管，具體柄見鋼筋束布置杜圖靠—窗圖葵2腦。鋼筋接頭采綁用對焊焊接，宿管壁上間距鄰200mm承鉆攝Φ勉2求0想小孔。鋼管中飄注水豈泥戚-造水玻璃漿液，彩注漿初壓令力居0.綢5賴～欣1Mp伍a疼，終壓青力圣2.圓0語～職2.5Mp瘦a識，注漿半徑不朗小于枝1.0m丑。注漿結(jié)束后斥用弱M1溪0抗水泥砂漿充填蠟，以增強鋼管激強度和剛度。園管棚端部應與遙格柵鋼架焊接勵使鋼架與管鉛棚共同形成棚儀架支護體系。告止?jié){墻采用鋼炎纖維噴混凝土令，混凝土厚度杏20cm耍。腐鋼拱架主要參藝數(shù)：鋼拱架采斃用押I輔2距0描工字鋼制作，拘間距胞0.5m卷。每榀鋼架底帶角各物設(shè)既Φ就2寬2鉤、感L=仙3.0m夠錨桿。相鄰鋼烘架陡用挑Φ這22mm熟鋼筋焊接，間查距為腔1.0m拖，每盤圈色2飼0赴根。每榀格柵有鋼架斃分利4館個單元，單元脊間用鋼板綁焊憐連接，鋼板規(guī)蝕格融A喝3乒、戴δ掃=也10mm碗。域系統(tǒng)錨桿：采族用灘Φ瓦25mm紡，沸L=是4m秤錨桿，間排小距晝1.5*僚1.5m污，梅花式布置祥。膨鋼纖維噴籮射煙C2錦0左混凝土狹20cm終。啄群管棚施工工藝仁⑴堆管棚施工順序芬。剝工作面封閉（剝10cm懲厚高C2創(chuàng)0騰噴混凝土支護童）扇退枝工作臺架設(shè)，辰管棚定位并確宜定軸向標志，忙架設(shè)鉆機，鉆遣孔施工，高壓幕風清管，置入室鋼筋，注漿，幅清拆工作面轉(zhuǎn)歪入開挖施工程愁序貿(mào)。亂和成執(zhí)稱仇搏簡⑵施工程序選為保證施工人覺員和設(shè)備安全何并為下一步注健漿提供條件，罩對工作面進思行販C2老0雨噴混凝土進行害封閉，采用腳闖手架搭設(shè)工作子平臺，測量放垮樣定點；因該倉段垮塌松散體倡夾雜有大小不婚均的各類巖石母，且?guī)r石的可旋鉆性牙在壘5俊～鍬6炭m麥之間，直接施雪工進入和成孔戰(zhàn)后再置入陳ф辨10睬8篇鋼管這種施工引工藝無法實施佩，故采用存ф廉11覽0鉤偏心錘跟進管雄鉆進施工工藝氏完成；管棚鉆悲孔達到設(shè)計深臥度退出偏向時腸，將管內(nèi)碎石倉、粉塵采用高既壓風清除，然兆后置入響ф洞2數(shù)8守鋼筋于景ф參10頸8扣鋼管中，最后狹用止?jié){閥封孔呆灌漿，使管棚靠圓周稼50cm犬范圍內(nèi)達到固倉結(jié)。壘3踐.2玉頁塌方處理方案司二：超前小導巧管法施工掠3.2.1飯渣施工程序（見姑圖毀3奧）甜3.2.2神航施工方法牙⑴豪打超前小導管方并進行預固結(jié)綱灌漿以超前小導管選級用毯ф慶48讀有孔翠鋼管，長翻度積L=節(jié)4劇m蒼、萌6.0裝m企，環(huán)向間距消為壺30c敏m器，外仰角為纏5關(guān)～丸8仿°喘，搭接長度不她小拖于娘1.5煤m揮。玻采用超前小導織管邊鉆邊灌漿撕的施工方法；鞋自進式錨桿規(guī)且格為翅ф饞25透，悼L=俯4刻m諷，母1.2*1.故2肅m雹。訊⑵訪人工開挖上臺剪階招并謀架設(shè)上臺階拱慨支撐。且采用人工鑿挖挖法開挖，上臺彈階預留土心以脹便施工，循環(huán)戰(zhàn)進尺控制在差1.0m極之真內(nèi)練。拱支撐采各用蘭I2慮0備工字鋼制作，尖拱支撐的中心勺間距影為藥0.5m猾；帖工字鋼架設(shè)條時要將偏兩榀拱支撐焊周縫焊好，并琴用漲2cm僵厚的連接板加雜強連接；塞拱支撐安裝到孤位燦后辣及時焊接赴ф體25扔、道環(huán)向間距敵為彼50cm性的徹連接筋。肌⑶等下臺階開挖喚、廢架設(shè)豎支撐論仍然采用人工睜鑿挖法開挖，俊遇到大孤石放谷小炮，每循環(huán)喬進尺嘗不超過封1.0戰(zhàn)m稈。豎支撐采柳用程I20燦工字鋼制作，焰工字鋼間距與皆上臺階頂拱的錢工字鋼間距一販致，并焊接牢滅固；爐豎支撐安裝連時接后，仍采用脊ф島2來5悟鋼筋連接成一隊個整體。滔⑷換打鎖腳錨桿瞇、所掛網(wǎng)噴混凝土寒普通徑向鎖腳惕錨桿在一定程意度上起固定拱恰腳的作用，選幟用雪ф來2哨5蠢鋼筋，長度一姿般控制職在降3豬m毒以內(nèi)，露出部兆分的長度控制查在臺2推0晃～曬30c任m學，將露出部分狼與型鋼的拱腳序焊接牢固。網(wǎng)踐片采悶用為Φ婚6.須5祥鋼筋制作，間瘦距意@2乏0題cm*2勇0塞c漲m壓，鋼筋網(wǎng)應鋪黎設(shè)在縱向連接乘筋與巖面之間業(yè)，與圍巖的間君隙不大恐于并5c萍m塔，同時將鋼筋鏡網(wǎng)通過焊接與巧型鋼連接為整冬體?；炷羾娒@護厚度味為敢20c霧m煮，噴射混凝土譯面必須保證平廟整，最好將整涂個第一次支護陡的受力骨架覆懇蓋，使第一次抵支護形成一個縱受力整體。規(guī)丸4臥、那塌方著處理臘方案贈的鴿比較奔及選擇誰經(jīng)過造價比較怖得出以下結(jié)論壽：采用大管棚健法施工，每進報尺一延米造價扛約鹿3防萬元；采用超己前小導管法施凍工，每進尺一久延米造價螞約成1.份5險～澤2額萬元萄。姓從進度分析，蒸采用大管棚法途施工，組織設(shè)跨備、材料、人集員時間長，進挽度較為緩慢；錦采用腫超前小導管法但施工，不需要裳大型設(shè)備，可果及時組織材料疫、人員進行施譽工。疊從施工方面考熄慮，采用大管速棚施工，因鉆房機工作平臺為膚洞渣填筑，平峰臺頂部滲水較拍嚴重，鉆機在根斜坡上就位困劇難，鉆孔方向木不易控制；洞唯渣在鉆機振動援力作用下產(chǎn)生悟下沉現(xiàn)象，因番鉆機造孔方向宏是由機身確定王的，不能泳由提鉆臂調(diào)節(jié)，機蘭身下沉后鉆孔刑方向產(chǎn)生偏斜偷，加之塌方體弓內(nèi)巖性軟硬不梯一，體內(nèi)被埋閣的格柵鋼架對叨鉆進影響較大黃，緒致使鉆頭和套面管經(jīng)常被卡，惰施工難度較大潮；言采用超前小導柏管法施工，午基本不存在造孟孔難、鉆孔方善向不易控制的伴問題。遷根據(jù)劣上述比較吧情況，為早日診通過塌方段，吧決定惜選用超前小導役管法處理提此巾塌方醒。用淺孔小炮油分區(qū)進行，導帶洞高度藍約擱3.票5蒜～碰4菌m竟，頂部采用超滑前錨桿、注漿袖小導管或灌漿績固結(jié)支護，型項鋼支撐跟進支曾護，待導洞通指過塌方段后再饅進行下部開挖偽，并將該部分興型鋼與上半部檢分焊接牢固。議5緒、歉施工效果剝分析附評價抵塌方段疤工程地質(zhì)條件帝差、成洞困難秒，采用榨超前小導管期法施工，抬鋼拱架聯(lián)與噴錨趟網(wǎng)噴構(gòu)成了縱寺、橫向整體的折支