娘拥水电站引水隧洞塌方处理

罗 欢

(大唐四川水电开发有限公司，四川 成都 610091)



娘拥水电站引水隧洞塌方处理

罗 欢

(大唐四川水电开发有限公司，四川 成都 610091)

1 概 述

1.1 工程概况

娘拥水电站位于四川省甘孜州西南部的硕曲河乡城县段。电站采用引水式，引水隧洞总长15.4 km，断面为马蹄形，底宽6 m，高7.19 m，顶拱半径3.8 m。隧洞在平面上共设置有5个转点，转弯半径为50 m，纵坡i=2.924 8‰。

1.2 开挖施工情况

隧洞开挖采用先上半段，再落底开挖的方式，即先开挖上部约5 m高的半洞，施作临时支护(新奥良法)，再进行底部约2.5 m左右的底板开挖，落底时按照上半段临时支护形式进行锚喷、钢支撑施工。

1.3 塌方情况

据统计，引水隧洞在整个施工过程中发生大小规模塌方约200余次。塌方主要有两种类型：一类为成洞条件差的软弱破碎围岩塌方，垮塌体为粉末状至小粒径的松散虚渣体，典型例子为2012—2014年K14+715～K14+742段的3次塌方；另一类塌方体为大粒径松散体，局部有大孤石，典型例子为2014年8月23日K12+217.8处的塌方。

2 原因分析

2.1 地质原因

引水隧洞经过6个大型山体冲沟，塌方洞段多为各类强风化、强卸荷、薄层状炭质板岩及断层破碎带、层间挤压带，糜棱化物质多，岩石性软、完整性极差，呈碎裂状～散体状结构，岩层产状与洞轴线夹角小，地下水活动中等～强烈。

2.2 工程管理原因

娘拥电站由于合同纠纷，导致施工不连续，中间停工长达2 a。隧洞前期开挖段由于搁置、暴露时间过长，存在大量一期支护后未衬砌洞段，且其中又存在许多围岩软弱地段，工程停工期间部分洞段积水深达2 m以上，积水长期浸泡基础及岩壁，导致围岩不断卸荷，风化变形，从而导致隧洞内围岩坍塌。

2.3 施工原因

落底开挖对上半段已稳定的结构造成扰动破坏，部分洞段在落底开挖时由于装药量控制不适、未及时进行钢支撑接腿、喷锚等工序质量不合格，造成硐室岩体松动圈失稳而发生塌方。

3 塌方处理方案

3.1 粉末状至小粒径的松散虚渣体塌方处理

(1)喷射混凝土封闭施工作业面，为下一步虚渣体固结灌浆创造条件。

(2)3～6 m长、打设角度45°、φ48注浆小导管，进行虚渣体固结，注浆水灰比1∶1～0.5∶1，注浆压力0.3 MPa；导管上钻设直径φ6～8 mm、间距10 cm的出浆孔，沿导管展开面梅花型布置。

(3)3～6 m长、角度10°～15°、间距30～50 cm、φ48管棚施工，形成拱形支撑。

(4)灌浆体凝结等强后，沿设计断面向前开挖，进尺控制在50～80 cm。

(5)架设I18工字钢，用φ25、L=3 m锚杆锁脚，循环掘进(见图1)。

3.2 大粒径松散体，局部有大孤石塌方处理

(1)待塌方体稳定后掌子面进行喷混凝土封闭或者浇筑混凝土封闭。

(2)打设φ108厚壁管，角度为60°左右，高度3 m以上，泵送高流态混凝土进行空腔回填。

(3)混凝土3 d强度后按照设计开挖断面进行施工，挖除断面内的大粒径渣体和已固结的混凝土。

(4)架设I18工字钢，间距50 cm，用φ25、L=3 m锚杆进行钢支撑锁脚，循环掘进。

(5)对塌方段使用散模进行永久衬砌(见图2)。

图1 小粒径渣体塌方处理剖面示意

图2 大粒径含孤石渣体塌方处理剖面示意

4 塌方处理保障措施

4.1 围岩变形观测

对隧洞已开挖的围岩特别是塌方段进行变形观测是保证施工安全的重要措施，它能及时地反馈开挖段尤其是塌方段围岩变位及岩层力学状态变化。通常应布设顶拱、侧边拱观测点，分别观测顶拱垂直收敛值和侧边墙水平收敛值，如果收敛值超过允许值须立即组织人员、设备撤离；然后加强现场情况的观测，启动紧急备用方案或重新制定施工方案，及时采取补救措施。娘拥水电站引水隧洞围岩变形观测中在塌方区20 m范围沿洞轴线方向每隔3 m建立1个围岩观测断面，每个断面布置3个测点(拱顶1个，两腰各1个)，采用精密水准仪每隔3～12 h量测1次(根据收敛情况,观测频率进行调整)，并将测量数据及时收集、整理、分析、反馈，使围岩变形情况处于有效监控之下(见图3)。

图3 塌方处理典型观测断面

4.2 施工顺序控制

娘拥水电站引水隧洞塌方段基本都为围岩情况极差段，炭质板岩被开挖暴露后遇水、遇空气分化速度快，所以当遇到炭质板岩段开挖后首先应进行喷混凝土封闭，控制松散虚渣的掉落，防止不断局部小掉块而引发大塌方。在处理过程中要求第一步就是封闭塌方掌子面，喷混凝土过程中要尽量喷到新鲜的塌方岩石面。

4.3 施工质量控制

在此次引水隧洞塌方处理施工方案中有固结渣体、小导管打设、工字钢架设、锁脚锚杆施工等工序，每个工序的过程质量控制是保证塌方处理质量的重要手段。施工过程中严格要求施工单位执行“三检制”、监理跟踪进行工序检查、业主进行抽查的管理方式保障质量。

5 结 语

娘拥水电站工程区出露地层为印支期斑状黑云母花岗岩及三叠系上统拉纳山组上、下段中厚～厚层状砂岩与薄层板岩。工程地处高山峡谷区，两岸山体雄厚，分水岭高程达4 500～4 800 m，支沟不发育，河谷较平缓，河谷谷底宽一般40～60 m，谷坡自然坡度一般30°～50°，河谷断面为“U”型。该电站地质情况在青藏高原水电施工中具有一定的代表性，文章提出的塌方处理方法在该电站引水隧洞中多次使用，实践证明其经济高效。

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责任编辑 吴 昊

2014-12-05

罗 欢(1986-)，男，助理工程师，主要从事水利水电工程施工管理工作。