隧洞塌方处理方案的选择与应用

PAGEPAGE8隧洞塌方处理方案的选择与应用［摘要］根据xx水电站7号隧洞塌方段的地质条件和施工条件现状对塌方处理方案进行比选，提出了技术可行、经济合理的施工方案，取得了良好效果，对类似工程的处理提供了借鉴。［关键词］隧洞塌方处理方案超前小导管法xx水电站1概述xx水电站位于四川省xx境内的xx（xx江支流）上，是xx六个梯级电站中的第三级。采用低闸引水式发电，电站装机4台，单机容量60MW，总装机容量240MW。主要由首部枢纽、引水系统、地面厂房系统等建筑物组成。引水系统由引水隧洞、调压室、压力管道组成。引水隧洞布置在xx右岸，全长18.7m，为有压圆形洞，大部分地段采取挂网喷锚临时支护措施。工程区位于“川滇菱形”断块内的次级断块“稻城断块”东缘，受次级断块“稻城断块”边界断裂带的影响和控制，地质构造较复杂。引水隧洞发育4条规模较大横切隧洞的断层—xx、xx、xx、xx断层，破碎带一般宽约20~40m，xx断层宽达100~200m，由碎裂岩、糜棱岩、角砾岩、少量断层泥、裂隙密集带组成。隧洞区层间剪切错动带及各类结构面均较发育，地层揉皱强烈。引水隧洞沿线出露岩性主要为奥陶系下统瓦厂组（O1W）板岩夹变质石英砂岩、千枚岩、人公组（O1r）的变质石英砂岩夹板岩、千枚岩，少量三叠系下统领麦沟组（T1l）的板岩夹千枚岩、硅质板岩，志留系（S1）的板岩夹千枚岩、硅质岩，岩层总体产状：N30°~40°W/SW∠30~50°。整个洞段Ⅳ类围岩约占65%，Ⅲ类围岩约占30%，Ⅴ类围岩约占5%。2塌方情况及原因分析2.1塌方情况简介隧洞开挖至桩号13+058处时发生塌方，随后施工单位采取了格栅拱架的支护措施。但由于顶拱不断掉块，为保证施工人员的安全，格栅拱架支撑到13+060时就停止了，持续掉块的状态延续了近2个月，塌方一直延伸至13+066处，13+058～13+060段的格栅拱架也被压垮。塌方块体充满了整个端面并封闭了塌腔，据施工人员粗略测量，自左拱角至右边墙形成一高约10m的塌腔，为一大型塌方。塌方纵剖面见图12.2塌方原因分析经业主、设代组、监理和施工单位四方联合进行多次现场调查分析后认为隧洞塌方主要有地质因素和施工原因引起的。地质因素：该塌方段地层岩性为炭质板岩、炭质千枚岩，岩性软，层间结合差；岩层总体产状为N80°E/SE∠45°，洞轴线沿水流的方向为143°，岩层倾下游偏内侧；该段发育一顺层面的挤压性断层破碎带，主错带宽约4m，破碎带物质为碎裂岩、糜棱角砾、石英团块等，大部分呈碎块状、碎屑状；岩体稳定性很差，判定围岩类别为Ⅴ类。施工原因：主要是首次塌方时，施工单位没有采取及时有效的支护措施，从而导致塌方的扩大。3塌方处理方案及措施逃3.1婚匀塌方段大管棚肤法施工处理方伯案1)支护型式窜临时支护采锄用剥“膨管讲棚烤+做钢拱观架忧+艰系统锚堵杆再+枪钢纤维喷射混栗凝土支端护谱”祥的方法。支护依工艺流程为：猾管棚施学工件—熔钢拱架架码立疯—甘系统锚钱杆棍—闻20cm践厚钢纤维喷射辣混凝土管棚参蕉数：孔深，桩抖号叛13+05节8鸟往下游材15m断。采堪用浓Φ关114×怕6俯热轧无缝钢管习，每节长扇5m遍，以长料150mm最的丝扣连接，晒打设仰嗽角旋5扒～泽8锅°芬。管棚沿拱坑部慢180手°泥范围布置，间清距脱0.4m港，布再置腊3纱7丛根。钢管内配亲置等长度惹的协3池×摇Φ继2廊2确钢筋束，钢筋胶束侧边布竞置命Φ跨25PV命C鲜注浆管，具体稀见钢筋束布置茎图笔(浩图候2呈)币。钢筋接头采淋用对焊焊接，局管壁上间距她200mm沙钻四Φ话2促0垃小孔。钢管中筋注水订泥亏-韵水玻璃浆液，从注浆初压揪力栋0.亚5找～都1MP畅a纳，终压胡力退2.炸0隶～把2.5MP地a普，注浆半径不步小于凤1.0m粉。注浆结束后汗用鲁M1欢0划水泥砂浆充填宋，以增强钢管杏强度和刚度。估管棚端部应与育格栅钢架焊接始使钢架与管棚中共同形成棚架币支护体系。止呈浆墙采用钢纤齐维喷混凝土，创混凝土厚度赔20cm务。姥钢拱架主要参屿数：钢拱架采握用济I2干0测工字钢制作，聚间距步0.5m铜。每榀钢架底亿角各句设恒Φ骗2仔2定、灰L=锁3.0m毙锚杆。相邻钢畜架疫用穿Φ店22mm痒钢筋焊接，间狡距为君1.0m蛛，每外圈任2呼0蠢根。每榀格栅要钢架由分者4拆个单元，单元壶间用钢板绑焊忙连接，钢板规傲格放A赛3而、厚δ桃=匙10mm刚。纯系统锚杆：采视用其Φ胞25mm鉴，罪L=匹4m泛锚杆，间排距悠1.5m添×弄1.5m必，梅花式布置昂。搁钢纤维喷理射顾C2奋0怎混凝土慧20cm化。棉2哄)贱管棚施工工艺动(1泛)茧管棚施工顺序穗。超工作面封闭（友10cm辩厚找C2肢0编喷混凝土支护生）塌毒工作台架设，波管棚定位并确灯定轴向标志，遍架设钻机，钻株孔施工，高压旋风清管，置入绿钢筋，注浆，遗清拆工作面转素入开挖施工程困序。防(2炎)础施工程序喊为保证施工人鞭员和设备安全近并为下一步注帮浆提供条件，自对工作面进糟行玻C2雨0熔喷混凝土进行屠封闭，采用脚色手架搭设工作灿平台，测量放缝样定点；因该滔段垮塌松散体唉夹杂有大小不排均的各类岩石涌，且岩石的可绝钻性折在叹5尾～搂6寿m旅之间，直接施番工进入和成孔尘后再置差入库ф嗽10愁8蒸钢管这种施工投工艺无法实施祸，故采科用犹ф肿11尊0逃偏心锤跟进管秒钻进施工工艺方完成；管棚钻洗孔达到设计深勤度退出偏向时皆，将管内碎石渡、粉尘采用高原压风清除，然淘后置左入奉ф椅2会8练钢筋宏于投ф垃10简8去钢管中，最后质用止浆阀封孔令灌浆，使管棚翠圆周烫50cm仇范围内达到固劈结。误3.2组三塌方超前小导盐管法施工处理忽方案锻1)疑暂施工程序见律图吨3检2)脂蕉施工方法骗(1馒)慌打超前小导管拼并进行预固结怠灌浆主超前小导管选链用弦ф进4台8索有孔钢管，长求度肉L=翼4m棕、盯6.0m芝，环向间距为花30cm呢，外仰角雕为永5务～春8司°协，搭接长度不折小于哀1.5m璃。采用超前小篮导管边钻边灌贡浆的施工方法征；自进式锚杆肢规格磨为济ф裙2莫5聪，头L=爪4m竖，索1.2m例×椒1.2m吸。容(2课)眠人工开挖上台坡阶并架设上台踩阶拱支撑铺采用人工凿挖伶法开挖，上台宗阶预留土心以汉便施工，循环险进尺控制在山1.0m低之内。拱支撑蛛采渐用受I2填0量工字钢制作，啄拱支撑的中心邀间距为焦0.5m议；工字钢架设特时要将两榀拱位支撑焊缝焊好推，并用甜2cm盖厚的连接板加蛛强连接；拱支候撑安装到位后裹及时焊烦接偷ф怖2盐5恢、环向间距为醉50cm我的连接筋。摇(3封)博下台阶开挖、狱架设竖支撑纳仍然采用人工盖凿挖法开挖，戒遇到大孤石放鄙小炮，每循环剩进尺不超过愚1.0m痰。竖支撑采肯用邪I2镰0尽工字钢制作，价工字钢间距与送上台阶顶拱的炎工字钢间距一登致，并焊接牢奏固；竖支撑安测装连接后，仍队采列用阀ф笼2涨5脾钢筋连接成一木个整体。弯(4冠)舟打锁脚锚杆、法挂网喷混凝土浆普通径向锁脚散锚杆在一定程赚度上起固定拱草脚的作用，选确用溪ф开2卫5抄钢筋，长度一累般控制在付3m磨以内，露出部晚分的长度控秤制谋在这2柿0倍～挎30c各m袄，将露出部分顾与型钢的拱脚国焊接牢固。网驳片采顷用只Φ集6.戴5胸钢筋制作，间慈距俱@故20cm托×屈20cm墙，钢筋网应铺忽设在纵向连接哈筋与岩面之间墓，与围岩的间醋隙不大于纱5cm魂，同时将钢筋掌网通过焊接与悄型钢连接为整关体。混凝土喷佣护厚度为伤20cm沙，喷射混凝土桥面必须保证平泊整。最好将整旷个第一次支护撒的受力骨架覆芬盖，使第一次爆支护形成一个忠受力整体。缺4宪医塌方处理方案白的比较及选择病施工造价比较羽：采用大管棚育法施工，每进苗尺一延米造价雹约桑3困万元；采用超示前小导管法施羡工，每进尺一醋延米造价筒约观1.超5孟～借2月万元。匀从施工难度考栋虑，采用大管牙棚法施工，需态要大型设备，揭因钻机工作平岂台为洞渣填筑锡，平台顶部渗成水较严重，钻自机在斜坡上就律位困难，钻孔属方向不易控制其；洞渣在钻机读振动力作用下泥产生下沉现象夕，加之塌方体漠内岩性软硬不漂一，体内被埋荣的格栅钢架对稻钻进影响较大获，致使钻头和朋套管经常被卡煤，施工难度较诉大；采用超前遭小导管法施工箭，不需要大型租设备，可及时捷组织材料、人嘉员进行施工，败基本不存在造当孔难、钻孔方袋向不易控制的君问题。糖通过上述比较扯情况，超前小胡导管法的优点纱显而易见。具恒体实施过程中燥用浅孔小炮分抽区进行，导洞薪高度粗约喷3.汉5串～泰4遭m障，瑞顶部采用超前砌锚杆、注浆小大导管或灌浆固垂结支护，型钢聋支撑跟进支护庄，待导洞通过斥塌方段后再进凭行下部开挖，板并将该部分型夹钢与上半部分假焊接牢固。谣5洪匹施工效果分析花评价滤塌方段工程地可质条件差