在高海拔上处理大断面地下洞室塌方

王荷堂

摘 要 本文重点介绍在3 500m高海拔地区快速处理大断面地下洞室大塌方体施工方法，在克服断层带复杂、高原施工效率降低情况下，制定合理的临时支护措施控制塌方发展，取得一定的突出效果。

关键词 高海拔；大断面地下洞室；塌方；工程概况

中图分类号 P5 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0045-02

1 工程概况

大古水电站位于西藏自治区山南地区桑日县境内，是雅鲁藏布江中游桑日县至加查县峡谷段的第2级电站，本工程施工导流采用全年围堰、隧洞导流。主要导流建筑物为4级建筑物。1#导流隧洞长908.67m，进口高程为3 368.50m，出口高程为3 363.00m；2#导流隧洞长1 110.18m，进口高程为3 371.50m，出口高程为3 363.00m。导流隧洞净断面尺寸为15m×17m（宽×高）。1#导流隧洞以桩号1#导0+427.19m为界分为上游段和下游段，2#导流隧洞以桩号2#导0+536.54m为界分为上游段和下游段，本工程负责1#、2#导流隧洞上游段的施工。

导流隧洞洞身沿线山体较陡，上覆岩体最大厚度为212m，沿线地层岩性主要为弱风化下段—新鲜黑云母花岗闪长，围岩以Ⅲ类为主，其中Ⅱ类、Ⅲ类约占75.8%。导流隧洞沿线主要断层及破碎带有F1、F2、F5、f35、f41、f2-3、f2-8等，带内一般由碎块岩、碎裂岩、岩屑及少量泥膜组成；优势节理主要发育三组：1）N0°～10°E NW∠60°～90°；2）N11°～20°E SE∠0°～30°；3）N21°～30°W SW∠60°～90°。构成洞壁围岩稳定性的控制性因素，为控制洞顶围岩稳定的主要因素。1#导流隧洞上游段围岩分类预测见表1。

塌方发生于1-1#施工支洞与1#导流隧洞交叉口处往下游方向洞顶，桩号范围为：1#导0+273.75～1#导0+299.8，塌方体约有3 800m3，塌方空腔高度约超过导流洞设计洞顶高度16.6m。

2 施工工艺

1）喷射混凝土。在搭设好的脚手架上铺设木板建立工作平台，用TK961混凝土喷射机对空腔处围岩喷射C25钢纤维混凝土，初喷厚度为10cm。然后挂Φ8@15cm×15cm。

2）锚杆及锚筋束施工。严格按照设计图纸合理确定锚杆孔孔位，且在100mm以内控制孔位误差值。锚杆孔钻孔深度误差则需控制在50mm以内。造孔施工过程中，必须在综合考虑锚杆直径、孔径等因素下，合理选用成孔机具，如下：第一，Φ28mm（L=6m）普通砂浆锚杆孔采用YT28手风钻钻进成孔。第二，Φ32mm（L=9m）预应力锚杆孔采用ZQS100B潜孔钻机钻进成孔。第三，3*Φ32mm（L=9m）锚筋束孔采用ZQS100B潜孔钻机钻进成孔。

清孔时，锚杆孔造孔至设计深度后，可选取压力风进行冲洗。完成上述作业后即可钻孔检测，合格后进行锚杆注浆或插杆工作。由于塌方区域锚杆大部分为仰孔，因此采用先插杆后注浆，在锚杆安装后立即进行注浆。浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.1～1.3。

选取水泥砂浆作为锚杆注浆材料，其强度需控制在20MPa以上。注浆时选取GS40EB锚杆注浆泵，要求连接好锚杆注浆机和注浆管，注浆时应保证管路润滑。

如按照“注浆—插杆”顺序施工，要求注浆管必须向孔底位置插入，随后提升50mm～100mm，即可开始注浆，伴随砂浆的不断注入注浆管向上匀速拔出，当浆液溢出孔口即可停止注浆。

3）预应力锚杆张拉。按设计和工艺要求安装好腰梁，并保证各段平直，腰梁与挡墙之间的空隙要紧贴密实，并安装好支承平台。待锚固段水泥药卷及台座达到预定强度的75%（7天强度）且超过15MPa后，开始张拉作业。预应力按T=120kN锁定。在孔口安装托板、垫圈和螺母后，采用600kN千斤顶和专用接头进行张拉，千斤顶加载至设计张拉力后，拧紧螺帽锁定，拧紧螺帽的扭矩不小于100N·m。

锚杆张拉应平稳进行，加载速率宜控制在0.1T/min，此处，T为锚杆轴向拉力标准值；在张拉值下的锚杆位移和压力表压力应保持稳定。若锚头位移不稳定则可断定这个锚杆不符合标准。考虑到锁定过程中预应力会有损耗，锁定时的锚杆拉力取锁定值的1.1倍—1.15倍。锚杆锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉。

4）钢拱架及副拱。由于塌方区域空腔较大，因此，需在设计钢拱架基础上增加副拱，以稳定空腔围岩。

在制作时，应保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，加工后进行试拼检查，采用10t载重汽车运到现场。塌方区域安装在出渣完成之后进行，并与定位筋焊接牢固。并且首先架设设计断面钢拱架，再进行副拱架设。

随后进行测量定位施工，顺序为隧洞中线—高程—钢拱架纵向位置，测定时钢拱架应垂直隧洞中线。喷射混凝土后即可安装钢拱架，并设置于稳固地层上。通过风镐将凸出位置及时凿除，确保钢拱架准确就位。钢拱架应紧密贴合封闭混凝土，如两者之间空隙较大，需将10块以内的垫块设置到两者之间，钢拱架的高度和间距严格按照设计要求进行加工和安装，每榀钢拱架之间用钢筋连接并焊接牢固，形成纵向连接系。拱脚高度不够时设置钢板调整。钢拱架之间采用钢筋网制成挡网，并与钢拱架牢固连接，以防止岩石掉块。

在设计断面钢拱架完成后，以设计断面钢拱架为基础架设副拱。由于塌方区域最高处超出设计断面16.6m，因此在设计断面钢拱架的基础上沿高度方向每隔3m立一水平工字钢，并且水平工字钢之间采用工字钢以60°角度支撑成三角形结构，直至贴紧基岩面。钢拱架安装完成后，对钢拱架同混凝土喷护面之间的空腔采用混凝土回填。

5）固结灌浆。本工程固结灌浆孔深均为6m，钻孔采用100B潜孔钻，孔径φ76mm。在锚杆施工同时进行钻孔，在钢拱架副拱施工时进行灌浆。钻孔过程中应采取可靠的防斜措施，保证孔向准确。完成钻孔作业后即可进行钻孔、裂隙冲洗施工，80%灌浆压力为冲洗水压力。要求单孔冲洗时间控制在30min以上，串筒孔则需控制在2h以上。直至冲洗至清水状态。

完成冲洗钻孔及裂隙作业24h之间，即可分段进行压水试验。根据工程实际情况，合理选择压水试验法。本工程要求选取单点法压水试验用于固结灌浆孔各个单元灌浆区域内具有代表性的孔段，選取简易压水试验用于其余灌浆孔。

6）灌浆。选取由上到下全孔一次钻灌法进行岩基固结灌浆施工。根据设计要求确定灌浆压力，如孔段注入率较大则需一段一段逐级提高压力。灌浆压力提升环节，需根据相关规范规定的变形值严格控制抬动。如变形值与允许值基本等同，则可停止升压。升压灌浆以后，如变形值上升速度过快，则需及时降低灌浆压力，可降至升压前压力值。选取自动报警装置作为抬动观测记录仪。如串通孔灌浆施工，需对灌浆压力进行分别管控，且加大监测抬动的力度，避免出现混凝土抬动破坏问题。封孔处理全部固结灌浆孔，一般可选取机械压力封孔法”“压力灌浆封孔法”进行施工，且在0.5：1控制浆液水灰比。浆液固结后需将孔口位置的杂物清理干净，如浮浆、污水等，并回填M30水泥砂浆，保证其密实度及平整度满足设计要求。

3 施工监测

施工监测范围为塌方段1#导0+269.5～1#导0+292.5共布置量测断面2个（1#导0+280.5、1#导0+290.5），布置测点9个。监控量测仪器、工具及观测频率如表2所示。

根据监控量测数据分析结果及时反馈信息，对工程安全性进行评价分析，各点变形值在规范规定范围内。

4 结论

综上所述，此项措施在3 500m海拔高寒地区施工，在施工效率降效严重能快速合理的施工措施处理使围岩得到稳定，为下半洞开挖争取时间，保证了导流洞按时通水目标，得到当地政府和业主表彰，取得经济和社会效益。

参考文献

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