娘擁水電站引水隧洞塌方處理

羅 歡

(大唐四川水電開發有限公司，四川 成都 610091)

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娘擁水電站引水隧洞塌方處理

羅 歡

(大唐四川水電開發有限公司，四川 成都 610091)

1 概 述

1.1 工程概況

娘擁水電站位于四川省甘孜州西南部的碩曲河鄉城縣段。電站采用引水式，引水隧洞總長15.4 km，斷面為馬蹄形，底寬6 m，高7.19 m，頂拱半徑3.8 m。隧洞在平面上共設置有5個轉點，轉彎半徑為50 m，縱坡i=2.924 8‰。

1.2 開挖施工情況

隧洞開挖采用先上半段，再落底開挖的方式，即先開挖上部約5 m高的半洞，施作臨時支護(新奧良法)，再進行底部約2.5 m左右的底板開挖，落底時按照上半段臨時支護形式進行錨噴、鋼支撐施工。

1.3 塌方情況

據統計，引水隧洞在整個施工過程中發生大小規模塌方約200余次。塌方主要有兩種類型：一類為成洞條件差的軟弱破碎圍巖塌方，垮塌體為粉末狀至小粒徑的松散虛渣體，典型例子為2012—2014年K14+715～K14+742段的3次塌方；另一類塌方體為大粒徑松散體，局部有大孤石，典型例子為2014年8月23日K12+217.8處的塌方。

2 原因分析

2.1 地質原因

引水隧洞經過6個大型山體沖溝，塌方洞段多為各類強風化、強卸荷、薄層狀炭質板巖及斷層破碎帶、層間擠壓帶，糜棱化物質多，巖石性軟、完整性極差，呈碎裂狀～散體狀結構，巖層產狀與洞軸線夾角小，地下水活動中等～強烈。

2.2 工程管理原因

娘擁電站由于合同糾紛，導致施工不連續，中間停工長達2 a。隧洞前期開挖段由于擱置、暴露時間過長，存在大量一期支護后未襯砌洞段，且其中又存在許多圍巖軟弱地段，工程停工期間部分洞段積水深達2 m以上，積水長期浸泡基礎及巖壁，導致圍巖不斷卸荷，風化變形，從而導致隧洞內圍巖坍塌。

2.3 施工原因

落底開挖對上半段已穩定的結構造成擾動破壞，部分洞段在落底開挖時由于裝藥量控制不適、未及時進行鋼支撐接腿、噴錨等工序質量不合格，造成硐室巖體松動圈失穩而發生塌方。

3 塌方處理方案

3.1 粉末狀至小粒徑的松散虛渣體塌方處理

(1)噴射混凝土封閉施工作業面，為下一步虛渣體固結灌漿創造條件。

(2)3～6 m長、打設角度45°、φ48注漿小導管，進行虛渣體固結，注漿水灰比1∶1～0.5∶1，注漿壓力0.3 MPa；導管上鉆設直徑φ6～8 mm、間距10 cm的出漿孔，沿導管展開面梅花型布置。

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

(4)灌漿體凝結等強后，沿設計斷面向前開挖，進尺控制在50～80 cm。

(5)架設I18工字鋼，用φ25、L=3 m錨桿鎖腳，循環掘進(見圖1)。

3.2 大粒徑松散體，局部有大孤石塌方處理

(1)待塌方體穩定后掌子面進行噴混凝土封閉或者澆筑混凝土封閉。

(2)打設φ108厚壁管，角度為60°左右，高度3 m以上，泵送高流態混凝土進行空腔回填。

(3)混凝土3 d強度后按照設計開挖斷面進行施工，挖除斷面內的大粒徑渣體和已固結的混凝土。

(4)架設I18工字鋼，間距50 cm，用φ25、L=3 m錨桿進行鋼支撐鎖腳，循環掘進。

(5)對塌方段使用散模進行永久襯砌(見圖2)。

圖1 小粒徑渣體塌方處理剖面示意

圖2 大粒徑含孤石渣體塌方處理剖面示意

4 塌方處理保障措施

4.1 圍巖變形觀測

對隧洞已開挖的圍巖特別是塌方段進行變形觀測是保證施工安全的重要措施，它能及時地反饋開挖段尤其是塌方段圍巖變位及巖層力學狀態變化。通常應布設頂拱、側邊拱觀測點，分別觀測頂拱垂直收斂值和側邊墻水平收斂值，如果收斂值超過允許值須立即組織人員、設備撤離；然后加強現場情況的觀測，啟動緊急備用方案或重新制定施工方案，及時采取補救措施。娘擁水電站引水隧洞圍巖變形觀測中在塌方區20 m范圍沿洞軸線方向每隔3 m建立1個圍巖觀測斷面，每個斷面布置3個測點(拱頂1個，兩腰各1個)，采用精密水準儀每隔3～12 h量測1次(根據收斂情況,觀測頻率進行調整)，并將測量數據及時收集、整理、分析、反饋，使圍巖變形情況處于有效監控之下(見圖3)。

圖3 塌方處理典型觀測斷面

4.2 施工順序控制

娘擁水電站引水隧洞塌方段基本都為圍巖情況極差段，炭質板巖被開挖暴露后遇水、遇空氣分化速度快，所以當遇到炭質板巖段開挖后首先應進行噴混凝土封閉，控制松散虛渣的掉落，防止不斷局部小掉塊而引發大塌方。在處理過程中要求第一步就是封閉塌方掌子面，噴混凝土過程中要盡量噴到新鮮的塌方巖石面。

4.3 施工質量控制

在此次引水隧洞塌方處理施工方案中有固結渣體、小導管打設、工字鋼架設、鎖腳錨桿施工等工序，每個工序的過程質量控制是保證塌方處理質量的重要手段。施工過程中嚴格要求施工單位執行“三檢制”、監理跟蹤進行工序檢查、業主進行抽查的管理方式保障質量。

5 結 語

娘擁水電站工程區出露地層為印支期斑狀黑云母花崗巖及三疊系上統拉納山組上、下段中厚～厚層狀砂巖與薄層板巖。工程地處高山峽谷區，兩岸山體雄厚，分水嶺高程達4 500～4 800 m，支溝不發育，河谷較平緩，河谷谷底寬一般40～60 m，谷坡自然坡度一般30°～50°，河谷斷面為“U”型。該電站地質情況在青藏高原水電施工中具有一定的代表性，文章提出的塌方處理方法在該電站引水隧洞中多次使用，實踐證明其經濟高效。

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責任編輯 吳 昊

2014-12-05

羅 歡(1986-)，男，助理工程師，主要從事水利水電工程施工管理工作。