西藏旁多水电站泄洪洞塌方处理施工技术

时间：2024-07-28

周春清，　周志东，　金连军

(中国人民武装警察部队水电第三总队，四川成都　610036)

西藏旁多水电站泄洪洞塌方处理施工技术

周春清，周志东，金连军

(中国人民武装警察部队水电第三总队，四川成都610036)

摘要：泄洪洞桩号0+54～0+221段为闪长玢岩与花岗岩接触部位，节理发育，岩体完整性差，有断层通过，属IV类围岩，主要发育顺洞向与横洞向陡倾角节理及倾向洞外的缓倾角节理，易构成不利组合体且节理面充填泥质，易产生片帮及塌方。

关键词：泄洪洞；塌方；处理；施工技术；旁多水电站

1概述

泄洪洞全长795 m，由进口控制段、斜井段、洞身段及出口消能段等部分组成，洞身段长729 m，设计为城门洞型，开挖断面为12 m×13.5 m。2013年3月18日21时23分，泄洪洞桩号0+153～0+161.5段发生局部坍塌；3月19日13时45分，泄洪洞桩号0+118～0+161.5段再次发生坍塌，塌方体将洞段封堵，经现场察看，塌方长度约43.5 m，塌腔高度无法准确判断。

2原因分析

经分析得知，此次坍塌事故发生的主要原因是泄洪洞桩号0+54～0+221段为闪长玢岩与花岗岩接触部位，节理发育，岩体完整性差，有断层通过，属IV类围岩，主要发育顺洞向与横洞向陡倾角节理及倾向洞外的缓倾角节理，易构成不利组合体且节理面充填泥质，易产生片帮及塌方。因工地气温回升，围岩受冻融影响，稳定性降低，最终造成坍塌事故。

3处理原则及程序

3.1处理原则

①安全；②稳妥；③科学；④快捷。

3.2处理程序

①对不稳定洞段加强支护→②修建施工平台→③塌方体上部出渣→④进行钢支撑支护→⑤下部出渣→⑥钢支撑接腿支护(落至现有地面)→⑦钢支撑周边回填混凝土→重复②～⑦→贯通。

4塌方处理方案

4.1不稳定洞段加强支护

鉴于对塌方的规模及发展规律还不十分了解，为防止塌方进一步蔓延而引起相邻段的支护变形、失稳，对塌方段前后影响范围内的不稳定洞段采取加密工字钢支撑、增设锚杆及固结灌浆方式进行加强支护(图1)，以保证该洞段的稳定，然后再考虑掌子面塌渣的处理，同时对该洞段进行安全监测。具体加固措施为：

图1　加密钢支撑示意图

(1)对原临时支护钢支撑进行加密，在原每两榀临时钢支撑之间增加1榀I22钢支撑，沿钢支撑周边设φ28@1、L=5.1 m锚杆(含锁腰锁脚锚杆)，外露部分做成“L”型，与钢支撑焊牢。每两榀钢支撑间采用φ25螺纹钢连接，连接筋间距1 m。挂φ8@20 cm钢筋网，喷25 cm厚C25混凝土。钢拱架采用I22工字钢在加工场分节加工，每节钢拱架端头焊接连接板，连接板上设置4个螺栓连接孔。连接板尺寸为20 cm×24 cm，采用10 mm厚钢板加工。钢拱架分节运输至施工现场后采用螺栓连接，螺栓连接后将两块连接板焊牢。

为保证加固拱架的施工质量，尽量将拱架支撑点落在现有开挖底板上。但临近塌方掌子面处有块石堆积体，因此，将拱架支撑点落在开挖岩基上比较困难。为避免支护过程中扰动塌方体，造成塌方体端头拱架段再次塌方，只能通过人工配合反铲搬移块石，露出塌腔体。若清理两侧塌体会产生较大扰动，故只能将拱架支撑点落在塌方体上，通过锚杆束(3根φ25，L=5.1 m)进行加强锁脚方式以保证加固拱架的施工质量。

(2)受塌方影响，临近塌方段两端的围岩较不稳定。为防止塌方处理过程临近塌方两端拱架再次发生坍塌，待喷射混凝土达到70%强度后，对该段围岩进行固结灌浆，灌浆孔可利用锚杆钻孔，灌浆水灰比为0.8：1～1：1，灌浆压力为0.1～0.3 MPa，孔间距2 m×2 m，梅花形布置。灌浆时注意观察变形情况，控制灌浆压力，保证灌浆效果。

(3)随机设置临时排水孔(φ50，L=4 m)，排除围岩渗水。

4.2修建施工平台

塌方处理使用的施工平台采用洞外弃渣场碎石料进行回填，填筑长度为43.5 m，填至距顶拱5 m高处。施工平台的修建主要是用于前期塌方段端头的加固施工，以及后期反铲开挖操作平台，同时也是一种安全措施。平台填筑情况见图2。

图2　塌方处理施工平台

4.3塌方体的开挖

为确保安全，先填筑施工平台，再采取人工配合反铲直接扒渣。开挖由上至下分层进行，当遇到无法装车的大块石时，利用风镐直接将大块石解小。由于洞室被塌方体全断面封堵，无法准确判断塌腔高度及围岩情况，只能采取短进尺、强支护方式往前掘进。为防止反铲扒渣过程中被滚石砸伤，在反铲前设置石渣挡坎，待漏出塌腔后立即派人从拱顶观察塌腔高度及围岩情况。若开挖段塌腔顶部围岩稳定，则采取素喷C20混凝土(5 cm厚)进行封闭；若局部围岩不稳定，则先素喷混凝土进行封闭，再采取拱上拱加强支护措施，在确保塌腔围岩稳定的条件下开挖才能逐步向前推进。

4.4塌方洞段的支护

在向前开挖的过程中及时对塌腔围岩喷5 cm厚C20混凝土进行封闭，对局部不稳定围岩采取拱上拱(18#工字钢)加强支护措施，同时喷C20混凝土回填；在塌腔围岩稳定的情况下，拱架、锚、网、喷支护也要及时跟进，按照50 cm间距安装22#工字钢拱架、打锚杆(φ28@1 m,L=4 m)、挂钢筋网(φ8 @20 cm×20 cm)、喷混凝土至设计厚度；钢拱架间采用φ25@1 m纵向钢筋连接；每榀钢支撑单侧施设2根φ48,L=5.1 m的注浆管棚兼锁脚，要求钢拱架锁脚锚杆与围岩锁定牢固；注浆水灰比为0.5：1～1：1，灌浆压力为0.3～0.5 MPa，注浆后内插φ28钢筋并密实灌注水泥砂浆(或锚固剂)。拱架两侧边墙坍塌厚度若小于50 cm，直接喷射C20混凝土进行回填；若大于50 cm，则采取C25混凝土回填。钢拱架支护进尺达5 m时，对顶部空腔进行C25混凝土回填，回填厚度为2 m，配单层钢筋(图3、4)。

图3　塌方段支护示意图

图4　塌方段支护示意图

每支护5 m，在顶拱埋设2根φ125泵管(在塌方段两端各埋1根泵管)，作为后期顶拱空腔回填C25混凝土泵管接头，同时，在拱顶每10 m设一个进人孔(0.6 m×0.6 m)，用作后期回填混凝土时塌腔接泵管通道(图5)。

图5　塌腔泵送混凝土回填示意图

4.5塌方渣体的清除

对于无法直接装车的大块石，采用风镐解小，再采取人工配合反铲装车，由自卸车运至洞外渣场。

5结语

旁多水电站泄洪洞桩号0+118～0+161.5段塌方体块径较大，块石表面多为节理面，且节理面附着泥质，塌方体通过灌浆固结难度大，施工质量亦很难得到保证，因此，采取管棚施工方案较为不妥。根据本工程实际地质情况并结合工期要求，经讨论后最终选择人工配合反铲直接扒渣、短进尺、强支护方式进行塌方处理。

周春清(1960-)，男，山东费县人，高级工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

周志东(1969-)，男，湖南新化人，高级工程师，博士，从事水利水电工程施工技术与应急救援等工作；

金连军(1976-)，男，四川宜宾人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)