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技术交流

岗曲河一级水电站导流隧洞塌方处理
发布日期:2010-12-22 9:24:25

谷继明

(云南恒诚建设监理咨询有限公司,云南 昆明  650051

来源:《云南水利水电》

摘要:岗曲河一级水电站导流隧洞发生塌方的规模和范围较大,但通过采用快速回填石渣和浇筑混凝土的处理方案,有效地阻止了坍塌范围的进一步扩大,并保证了后续工程施工的顺利跟进。

关键词:塌方,回填混凝土,锁定锚杆, 香格里拉县岗曲河一级水电站

工程概况

岗曲河一级水电站位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉县格咱乡木鲁村附近,枢纽主要建筑物由拦河坝、坝面溢洪道、岸塔式电站进水口、引水隧洞、调压井、发电厂房等组成,电站装机60MW,多年平均发电量2.6亿kW·h。导流隧洞布置在坝址左岸,进口高程2522.7m,出口高程2522.0m,底坡1.958‰;隧洞总长376.0m,由进口段、事故闸门井渐变段、洞身段等部分组成,设计断面为城门洞型,衬砌后断面5.0m×6.0m。其中0245.0m0+376.0m洞身段地质条件较差,洞身和上覆岩体为强风化片理化砾岩和板岩夹砂岩,岩层产状NW324° SW84°,岩层走向与洞轴向夹角21°78°,裂隙发育,完整性差,上覆岩体厚度6.0 m115.0m,以稳定性较差的类围岩为主,局部较差段为类。

塌方事故情况

此工程于2007101日起从出口向上游开挖,施工过程中塌方不断,累计发生各类大小坍塌11次。 2007140+320.60+304.0段顶拱曾发生小范围塌方,经研究对坍塌拱部采取了随机锚杆、挂网喷射混凝土、钢支撑等紧急支护处理。当拱部支护完成,对下部坍塌堆渣进行开挖和边墙支护时发生大型塌方,将拱部已完成的支护措施全部破坏,坍塌范围进一步扩大,坍塌段长度达16.6m,顶部最大坍塌高度5.0m,边墙坍塌深度2.0m ~3.0m

塌方处理

3.1  处理方案

由于该段隧洞上方为枢纽工程左岸上坝公路和坝肩高边坡接合部,上覆岩体厚度仅为56.0m,若塌方冒顶,将进一步威胁大坝左岸坝肩高边坡稳定,并导致进行导流隧洞事故闸门井边坡开挖唯一的交通公路中断。因此本次塌方处理要必须快速进行,以防止坍塌范围进一步扩大。而大型塌方后仍掉块不断,给处理工作带来了很大困难,无法按常规处理方法在坍塌部位施打锚杆、进行挂钢筋网和喷射混凝土支护。经过对塌方过程的深入研究和分析,并采用全站仪无棱镜反射对塌方后的空腔轮廓进行了测量,发现坍塌主要发生在隧洞顶部和右侧边墙,坍塌后断面轮廓大致呈上大下小的灯泡形,这也是隧洞塌方常见的情形,见图。如果浇筑混凝土回填空腔,可以有效阻止塌方范围延伸,而且边墙未坍塌部分岩体可形成稳定的支撑体,后期隧洞下部开挖时只要采取适当的支护措施,浇筑的混凝土不会塌落。因此最终确定了将设计开挖线内用石渣回填,以减少混凝土回填工程量并降低后期开挖难度,石渣回填后立即立堵头模在顶部浇筑C20素混凝土回填的处理方案。混凝土回填后顶部存在的空隙采用预埋灌浆管进行回填灌浆处理。当混凝土强度达到3天龄期时按0.5m一个循环进行下部开挖。对塌方段设计边墙开挖线外少量石渣采用固结灌浆处理,开挖后对采用钢拱架支撑,并在回填混凝土内打φ28L=6.0m锁定锚杆,锚杆与钢拱架焊接牢固,将钢拱架支撑、混凝土与隧洞围岩连成一个整体。

3.2  空腔混凝土浇筑

为了减少塌空区混凝土的回填量,也减少混凝土回填后塌空区下方开挖施工难度,采用装载机从洞外运输石渣尽量将设计开挖线内的空腔填满。石渣回填结束后立即在发生塌方下游侧导0+320.60位置立堵头模板,将混凝土导管接到仓内预埋。为了保证混凝土浇筑工作顺利进行,在空腔不同高度共布置4根导管,且均匀分布在坍塌空腔内。采用C20泵送素混凝土浇筑,下层混凝土采用二级配(坍落度14~16cm),上层混凝土采用一级配(坍落度16~18cm),以保证混凝土具有较好的流动性能充填满坍塌空腔,不需人工振捣。在塌方空腔最顶部预埋回填灌浆管,将浇筑混凝土后留下的空隙灌浆回填。

3.3  开挖支护

当混凝土浇筑完成并达到3天龄期强度后,从导0+320.6向上游对下部回填石渣和少量侵入设计开挖线内的混凝土进行开挖,每一循环进尺0.50m。侵入设计线内的混凝土采用小炮爆破,回填和坍塌石渣直接使用反铲或装载机开挖。开挖后及时完成钢拱架(0.50m间距)和锁定锚杆、挂钢筋网和喷混凝土支护,顶拱回填混凝土内布设φ28L=6.0m的锁定锚杆。边墙坍塌范围较小,采用φ25L=4.5m锚杆支护。喷射混凝土封闭后,立即钻孔对边墙上的设计开挖线外的石渣进行花管固结灌浆,花管采用φ50钢管打孔制作,孔深达到基岩。

3.4处理效果

    此次塌方处理工作包括石渣回填、混凝土浇筑和灌浆仅历时3天并全部完成,保证了后续隧洞开挖工作的及时跟进,没有对工程施工进度造成更大的不利影响。施工过程中避免了作业人员和机械设备直接暴露在塌方部位,确保了本次塌方处理安全进行。而且回填石渣就地取材,空腔混凝土回填量仅810m3,回填灌浆仅消耗水泥19t,塌方处理工作安全、经济、高效。

结语

本次塌方通过对空腔快速回填石渣和混凝土的处理方案,有效阻止了坍塌范围的进一步扩大。在对下部开挖过程中,通过采取钢支撑加锁定锚杆的支护等措施,并对边墙进行固结灌浆处理,整个塌方段在开挖过程中保持稳定,塌方处理工作总体上较为成功,为今后同类问题的处理积累了一定经验。

 


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