王亮

摘要：引水隧洞塌方段處理方案的科學(xué)選擇，根據(jù)現(xiàn)場實際采用噴C20砼封閉、超前注漿管棚、灌漿、鋼拱架支護跟進的方法快速通過塌方段。

關(guān)鍵詞：引水發(fā)電隧洞 施工 塌方 小管棚 處理

1 工程簡介

張掖黑河寶瓶河水電站地處甘肅省肅南裕固族自治縣和青海省祁連縣之間的黑河的潘家河溝至夾道溝河段內(nèi)。工程采用引水式開發(fā)方式，主要任務(wù)是發(fā)電，電站總裝機容量為123MW，屬中型三等工程，其主要建筑物級別為3級，工程所處區(qū)內(nèi)山高坡陡，海拔高程均在2475m以上。壩址距下游發(fā)電廠房（左岸）8.0km。引水發(fā)電洞進水口布置在壩體上游左岸的山坡上，為有壓豎井式進水口，進口底板高程2491.00m，設(shè)計引用流量為98m3/s；進水口前布置有3孔直拉式攔污柵，單孔孔口尺寸為4.0m×10.0（寬×高），柵后接喇叭口段和閘室段。閘室段設(shè)置檢修平板鋼閘門1道，孔口尺寸為6.0m×6.0m（寬×高）。進口段總長19.5m，閘室后經(jīng)15m長的漸變段與直徑φ5.8m的引水隧洞洞身相接，主要由引水發(fā)電洞、調(diào)壓井和壓力管道等建筑物組成。全長約7500m，底板縱向坡降0.1%。

2 塌方概況

在2010年10月22日上午，施工隊伍在引水發(fā)電隧洞樁號4+383～4+384.2段拱架噴射混凝土?xí)r，拱部及左側(cè)開始出坍塌，將一榀拱架上部砸毀，為避免出現(xiàn)大面積塌方，施工隊伍在未修補拱架的情況下及時噴射混凝土，但在噴射混凝土過程中時有碴體掉落。直至下午14點20分左右，拱架邊墻部分混凝土將要噴完，拱部再次出現(xiàn)滑塌，且塌方體數(shù)量較多，將未噴拱架砸毀、開挖臺車掩埋。

10月23日業(yè)主單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位針對此處塌方召開了現(xiàn)場會議，會議決定：為確保施工安全，避免塌方繼續(xù)向下游擴散，決定將樁號4+415～4+391段已支護鋼拱架段落內(nèi)部加設(shè)鋼拱架加強支護，同時每榀拱架采用12根6m長Φ28錨桿固定，噴射20cm厚C20 混凝土封閉。

10月24日晚，在完成樁號4+391～4+397段加強拱架支護后，準(zhǔn)備進行樁號4+391～4+389段拱架支護時，樁號4+384.2～4+391段拱架拱部全部壓開，壓開拱架托在已坍塌碴體上方；10月25日10點30分左右，樁號4+384.2～

4+391段已支護拱架全部砸毀，碴體全部涌出，涌出碴體將樁號4+391～4+397段沿斜坡填滿。此時，樁號4+415～4+397段拱部出現(xiàn)掉快、開裂現(xiàn)象。為了施工安全，現(xiàn)場由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計單位、施工單位確定首先將樁號4+432～4+397段及時支護加強拱架，防止塌方進一步擴大。

截止10月25日上午，此部位塌方體已將樁號4+383～4+391段全部及樁號4+391～4+397段大部分填滿，且此過程中已運出碴體將近100車，總坍塌方量1500m3。

3 處理方案

3.1 處理方案選擇原則：①安全性。確保施工安全與運營安全，圍巖累計變形量不大于10cm，襯砌完工后隧道不滲不漏。②可操作性強。要充分考慮現(xiàn)場機械裝備狀況和操作人員的技能水平，并盡可能降低施工難度。③靈活性好。根據(jù)斷面形狀和尺寸，因地制宜地選擇施工方案。④具有可連續(xù)性。需兼顧塌方段前后的施工方案的不同，能順利地進行施工工藝、工序的轉(zhuǎn)換。⑤經(jīng)濟性強。即在保證安全、質(zhì)量條件下的投入最節(jié)約。

3.2 為了保證處理此段落塌方施工人員安全，防止塌方進一步擴大，將樁號4+432～4+391段落的一次支護進行加固處理：首先將該段加設(shè)I16型鋼拱架支撐，補打隨機錨桿固定拱架、噴射20cm厚混凝土加固處理，并且進行固結(jié)灌漿，灌漿范圍為拱墻。固結(jié)灌漿分為兩個次序進行，孔排距1.5m，孔深2.0～4.0m，呈梅花型布置。共分一個灌漿區(qū)段，按照隧洞走向右側(cè)為開始，Ⅰ序孔為右側(cè)孔，Ⅱ序孔為左側(cè)孔。

3.3 處理施工工藝流程：封閉斷面→圍巖固結(jié)灌漿→ 注漿管棚施工→臺階出碴及拱架架立→核心土出碴→拱架底拱封閉→拱架支撐加固。

①首先封閉塌方斷面的松碴，噴厚20cmC20砼，防止斷面灌漿過程中漏漿。②為了保證施工作業(yè)安全從樁號4+391處開始向塌方方向頂拱范圍進行固結(jié)灌漿，灌漿范圍為拱墻及拱頂，灌漿管加工型式同超前注漿管棚相同；孔環(huán)向間距、排距1.0m～1.5m，固結(jié)灌漿管長4.5m，仰角45度，呈梅花型布置。③全斷面施工φ48mm、長3.0m的超前注漿小導(dǎo)管管棚，排距根據(jù)每循環(huán)進尺而定，環(huán)向間距10cm，仰角7°～10°，向塌方虛碴灌漿，起到固結(jié)松動圍巖和斷面支撐作用。④采用上下導(dǎo)坑預(yù)留核心土的方式清理封閉塌方斷面的松碴，每清理60cm支立2榀I16型鋼拱架封閉，上導(dǎo)坑拱架底部采用I16型鋼鋪墊，避免拱腳產(chǎn)生集中應(yīng)力導(dǎo)致拱架下沉，同時方便下導(dǎo)坑開挖時拱腿連接，上導(dǎo)坑每榀拱架采用8根6m長Φ28錨桿鎖腳固定拱架，拱架間采用Φ25螺紋鋼筋相連，間距30cm，拱架內(nèi)外雙層Φ8mm@20cm×20cm鋼筋網(wǎng)片，噴C20砼到30cm。

4 施工方法

4.1 噴封閉C20砼。隧洞塌方面封閉樁號為4+391～4+397段碴體斜坡面，噴厚20cmC20砼，防止斷面灌漿過程中漏漿。封閉噴射C20砼作業(yè)一次進行。噴射時遵循先下后上、先凹后凸的原則，采用螺旋式噴射方式，噴頭與巖面距離控制在80～100cm，噴射角度盡量與巖面垂直，并根據(jù)回彈量大小予以調(diào)整。

4.2 超前注漿管棚。為了更快、更好、更安全的完成處理任務(wù)，在現(xiàn)今塌方斷面松碴處向塌方面全斷面施工超前注漿小導(dǎo)管管棚，向塌方虛碴灌漿，起到固結(jié)松動圍巖和斷面支撐作用，再進行后續(xù)工作，架立鋼拱架。

①管棚加工：超前注漿管棚采用Φ48mm無縫鋼管，長4.5m，前端制成尖狀。前段4.0m鉆Φ6mm小孔，孔距30cm，梅花型錯開布置。②本段塌方處設(shè)置的超前注漿管棚，排距根據(jù)實際情況布置3.0m，管棚環(huán)向間距10cm，外插角7°～10°。③管棚頂入長度不小于管長的90%。管棚制作尾部宜采用套絲并與注漿器相配套，方便于灌漿。

4.3 灌漿施工。本方案的灌漿內(nèi)容包括：樁號4+391～432段落的固結(jié)灌漿、超前注漿小導(dǎo)管灌漿及樁號4+391至上游的塌方段及圍巖固結(jié)灌漿。

4.3.1 灌漿材料

①水泥。固結(jié)灌漿使用新鮮、無污染的42.5#合格水泥，且存放時間不大于3個月。②灌漿用水。灌漿用水直接使用經(jīng)過沉淀后的河水。③外加劑。根據(jù)現(xiàn)場塌方的情況和此次灌漿目的，需要在水泥漿液中摻入速凝的外加劑，本單位采用水玻璃溶液來達到預(yù)期速凝的效果。

4.3.2 施工工藝措施

①鉆孔前進行孔位、深度、孔徑、鉆孔順序的確定及檢查工作，采用風(fēng)槍施鉆，鉆機安裝應(yīng)平整穩(wěn)固，孔徑及位置嚴(yán)格按要求施工。鉆孔過程中進行孔斜測量，并控制好孔斜?？足@好后，利用風(fēng)槍將灌漿管送入孔內(nèi)。②注漿漿液采用水泥1：水0.8：水玻璃0.05（重量比）的水泥灰漿。注漿壓力不大于0.6MPa，注漿壓力達到0.6MPa關(guān)閉注漿器閥門，停止注漿，如在灌漿過程中發(fā)現(xiàn)灌漿壓力一直持續(xù)不變，且管內(nèi)繼續(xù)吃漿，對該管停止注漿。③灌漿方法。a采用孔內(nèi)循環(huán)灌漿法。當(dāng)灌漿孔發(fā)生相互串漿時，可采用群孔并聯(lián)灌漿或?qū)⒙{口堵死，但孔數(shù)不宜多于3個，并應(yīng)控制壓力。b灌漿在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4L/min時，繼續(xù)灌注10min，灌漿即可結(jié)束。c灌漿結(jié)束后，先將管口閘閥關(guān)閉后再停機，待洞內(nèi)無返漿時，拆除管口閘閥。灌漿完成后，視情況割除灌漿管，使其不侵入二次襯砌凈空。

4.4 鋼拱架施工。在洞外按照設(shè)計要求斷面鋼拱架進行加工，上導(dǎo)坑每榀拱架共分2段，長度不同，交錯布置，避免連接板位于同一位置；下導(dǎo)坑共2段直腿，洞內(nèi)拱架通過測量后安裝，測出隧洞中線，找出各單元節(jié)點的標(biāo)高后，將各段按順序安裝就位，再檢查鋼拱架輪廓尺寸，按照設(shè)計要求進行調(diào)整，拱架采用Φ28mm長6.0m鎖腳錨桿固定，每段6根，焊接牢固；鋼拱架采用I16工字鋼加工，間距為30cm。噴厚30cmC20砼后再進行塌方面核心土的出碴工作。

5 結(jié)束語

通過以上處理措施的實施，安全通過了塌方洞段，經(jīng)量測表明，該段下沉、收斂情況穩(wěn)定，支護結(jié)構(gòu)表面無明顯裂紋現(xiàn)象。運用上述方法，對寶瓶引水隧道樁號4+383處塌方開挖處理效果好、施工進度快、工程成本低、安全性高。在今后的隧道施工中，應(yīng)加強地質(zhì)超前預(yù)探、預(yù)報工作，對隧道前方巖性進行準(zhǔn)確預(yù)測，并提前做好穿越塌方洞的應(yīng)急預(yù)案，防止大面積塌方和涌水的發(fā)生。

參考文獻：

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