红叶二级水电站引水隧洞2号支洞下游塌方段处理
2008-01-10 14:09:48 来源：
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电力18讯： 摘 要：红叶二级水电站引水隧洞2号支洞下游4＋042～4＋068m段塌方是本工程施工难度最大的部位之一。由于岩体完整性差等不利因素，采用常规的锚喷、挂网及钢支撑支护均不可行。为确保施工人员及机械安全，采取了堆渣回填、混凝土回填空腔、二次开挖光面爆破等一系列措施，顺利地完成了塌方段的支护工作。
关键词：引水隧洞；塌方处理；支护；红叶二级水电站
1 施工概况及塌方段情况简介
红叶二级水电站引水隧洞位于杂谷脑河左岸，全长7 702．73m，我指挥所承担CⅣ标0＋792～4＋568m段施工。1号、2号两个施工支洞与主洞相交。主洞开挖断面为马蹄形，底宽6m，高7．3m，圆拱部分半径3．65m，以锚喷挂网支护为主，边顶拱喷厚0．15m混凝土，底板浇0．3m厚混凝土；部分采用0．5m厚钢筋混凝土衬砌。2号支洞下游全为锚喷段。
2001年8月25日，2号支洞下游掌子面4＋062m处顶拱出现塌方，该处埋深950～1 000m，岩石为T2Z杂谷脑河组砂质板岩，属Ⅳ类岩体。4～5组不利结构面延伸发育，顶拱部位大面积涌水，涌水流量700m3／h，塌方方量约120m3。经研究，采用钢支撑超前棚架法进行支护，即在掌子面前5m架立钢支撑。钢支撑采用I16工字钢焊接，纵向用 25螺纹钢加固，70cm一榀。在钢支撑顶部焊接6m长［12槽钢，间距50cm一根，伸出钢支撑4m并抵至岩面。由于9月3日、9月8日、9月10日、9月21日、9月23日、9月30日、10月7日、10月10日多次发生不同程度的塌方，塌方体空腔高度已达到12m，施工人员无法靠近掌子面。尤其是9月10日、10月7日、10月10日发生的塌方规模较大，将已做好的22榀钢支撑砸坏，导致施工无法正常进行。鉴于当时现场的具体情况，通过仔细的现场调查研究，并与业主、监理、设计反复蹉商，及时提出对塌方段进行混凝土回填及二次开挖支护的施工方案，并得到业主、监理、设计各方的支持，最终在施工人员的努力下，安全顺利通过了此塌方段。
2 混凝土回填及二次开挖支护施工措施
2．1 回填混凝土前的准备工作
由于塌方段顶部空腔较高，且极不稳定，决定先将塌方前的钢支撑段进行混凝土锁口，以确保塌方不再继续扩大。
锁口后，用装载机从4＋050m处起坡向掌子面堆渣，堆高4～5m，并填入若干砂土编织袋。在砂土编织袋上铺设防水雨布，以隔开回填混凝土与砂土编织袋。之后在塌方空腔体内以脚手架钢管为支架，插入3根混凝土管，预埋 40mm的灌浆管3根（拱部左、中、右各一根）、100mm排水管3根（主要布设在涌水量较多的左边，端头加滤水笼头）。
预埋混凝土管、灌浆管、排水管完毕后，在锁口段端部以砂土编织袋进行封堵，直至钢支撑顶部（钢支撑上面铺设组合钢模板）。封堵砂袋后，用组合钢模板组立档头模，并用横工字钢及脚手架管进行加固。具体布置见塌方段混凝土回填治理示意图（图1）。
2．2 回填混凝土
回填混凝土标号为C20，回填高度4m，并以左侧混凝土管回浆为准。
2．3 二次开挖
回填混凝土达到7天强度后，可进行二次开挖。先用装载机掏出下部填渣，人工清除回填的砂土编织袋。钻孔爆破台车开至掌子面实施钻孔，孔深1．5m，孔间距0．4m，排距0．7m，毫秒微差光面爆破，出渣。当边墙出露底座钢支撑后，及时架拱焊接，形成环状支撑。开挖进尺至3～4m时，即可对边顶拱进行衬砌，形成钢肋混凝土，以确保安全。边顶拱衬砌完毕后，向左右边墙打入超前锚杆（锚杆长5m，25螺纹钢，间距40cm，仰角45°）。过塌方段后，采用中导洞提前开挖、预留保护层1．5m的开挖方式，“强支护、弱爆破”直至岩石情况变好。
二次开挖段及导洞扩挖段，必须放大开挖断面50cm，以确保临时钢肋混凝土不占设计开挖断面，留足永久混凝土支护空间。
3 安全防护措施
由于塌方段顶部岩石完整性极差，加上涌水量大，使支护处理存在一定的难度。为此，指挥所专门成立了以指挥长、总工程师为首的安全小组，昼夜不停地对现场进行监控。拟定的现场管理措施如下：
（1）加强照明，确保掌子面灯光充足，电线高挂，严防漏电；
（2）保证施工机具运行有效，包括装载机、自卸车、电焊机、氧焊机等均能正常运行，尽快装卸，决不能拖延；
（3）在钢支撑段左侧用编织袋垒砌阶梯道，作为安全撤退道路；
（4）材料堆放整齐有序；
（5）高空作业人员必须系安全绳。
4 混凝土回填及二次开挖支护效果
由于开挖断面呈倒钟形，上大下小，可以形成混凝土塞，保证回填混凝土体的稳定。布设排水管后，集中排水效果良好，回填混凝土抗压强度达到19．78MPa，基本满足要求。
二次开挖混凝土由于采用光面爆破，布孔间距小，装药量适中，爆破后混凝土成型较好。采用中导洞先进、预留保护层开挖的方式，减少了爆破对围岩的扰动，开挖出的岩石比较稳定，安全系数大且节约了支护时间，不失为不良地质段开挖掘进的好方法
关键词：引水隧洞；塌方处理；支护；红叶二级水电站
1 施工概况及塌方段情况简介
红叶二级水电站引水隧洞位于杂谷脑河左岸，全长7 702．73m，我指挥所承担CⅣ标0＋792～4＋568m段施工。1号、2号两个施工支洞与主洞相交。主洞开挖断面为马蹄形，底宽6m，高7．3m，圆拱部分半径3．65m，以锚喷挂网支护为主，边顶拱喷厚0．15m混凝土，底板浇0．3m厚混凝土；部分采用0．5m厚钢筋混凝土衬砌。2号支洞下游全为锚喷段。
2001年8月25日，2号支洞下游掌子面4＋062m处顶拱出现塌方，该处埋深950～1 000m，岩石为T2Z杂谷脑河组砂质板岩，属Ⅳ类岩体。4～5组不利结构面延伸发育，顶拱部位大面积涌水，涌水流量700m3／h，塌方方量约120m3。经研究，采用钢支撑超前棚架法进行支护，即在掌子面前5m架立钢支撑。钢支撑采用I16工字钢焊接，纵向用 25螺纹钢加固，70cm一榀。在钢支撑顶部焊接6m长［12槽钢，间距50cm一根，伸出钢支撑4m并抵至岩面。由于9月3日、9月8日、9月10日、9月21日、9月23日、9月30日、10月7日、10月10日多次发生不同程度的塌方，塌方体空腔高度已达到12m，施工人员无法靠近掌子面。尤其是9月10日、10月7日、10月10日发生的塌方规模较大，将已做好的22榀钢支撑砸坏，导致施工无法正常进行。鉴于当时现场的具体情况，通过仔细的现场调查研究，并与业主、监理、设计反复蹉商，及时提出对塌方段进行混凝土回填及二次开挖支护的施工方案，并得到业主、监理、设计各方的支持，最终在施工人员的努力下，安全顺利通过了此塌方段。
2 混凝土回填及二次开挖支护施工措施
2．1 回填混凝土前的准备工作
由于塌方段顶部空腔较高，且极不稳定，决定先将塌方前的钢支撑段进行混凝土锁口，以确保塌方不再继续扩大。
锁口后，用装载机从4＋050m处起坡向掌子面堆渣，堆高4～5m，并填入若干砂土编织袋。在砂土编织袋上铺设防水雨布，以隔开回填混凝土与砂土编织袋。之后在塌方空腔体内以脚手架钢管为支架，插入3根混凝土管，预埋 40mm的灌浆管3根（拱部左、中、右各一根）、100mm排水管3根（主要布设在涌水量较多的左边，端头加滤水笼头）。
预埋混凝土管、灌浆管、排水管完毕后，在锁口段端部以砂土编织袋进行封堵，直至钢支撑顶部（钢支撑上面铺设组合钢模板）。封堵砂袋后，用组合钢模板组立档头模，并用横工字钢及脚手架管进行加固。具体布置见塌方段混凝土回填治理示意图（图1）。
2．2 回填混凝土
回填混凝土标号为C20，回填高度4m，并以左侧混凝土管回浆为准。
2．3 二次开挖
回填混凝土达到7天强度后，可进行二次开挖。先用装载机掏出下部填渣，人工清除回填的砂土编织袋。钻孔爆破台车开至掌子面实施钻孔，孔深1．5m，孔间距0．4m，排距0．7m，毫秒微差光面爆破，出渣。当边墙出露底座钢支撑后，及时架拱焊接，形成环状支撑。开挖进尺至3～4m时，即可对边顶拱进行衬砌，形成钢肋混凝土，以确保安全。边顶拱衬砌完毕后，向左右边墙打入超前锚杆（锚杆长5m，25螺纹钢，间距40cm，仰角45°）。过塌方段后，采用中导洞提前开挖、预留保护层1．5m的开挖方式，“强支护、弱爆破”直至岩石情况变好。
二次开挖段及导洞扩挖段，必须放大开挖断面50cm，以确保临时钢肋混凝土不占设计开挖断面，留足永久混凝土支护空间。
3 安全防护措施
由于塌方段顶部岩石完整性极差，加上涌水量大，使支护处理存在一定的难度。为此，指挥所专门成立了以指挥长、总工程师为首的安全小组，昼夜不停地对现场进行监控。拟定的现场管理措施如下：
（1）加强照明，确保掌子面灯光充足，电线高挂，严防漏电；
（2）保证施工机具运行有效，包括装载机、自卸车、电焊机、氧焊机等均能正常运行，尽快装卸，决不能拖延；
（3）在钢支撑段左侧用编织袋垒砌阶梯道，作为安全撤退道路；
（4）材料堆放整齐有序；
（5）高空作业人员必须系安全绳。
4 混凝土回填及二次开挖支护效果
由于开挖断面呈倒钟形，上大下小，可以形成混凝土塞，保证回填混凝土体的稳定。布设排水管后，集中排水效果良好，回填混凝土抗压强度达到19．78MPa，基本满足要求。
二次开挖混凝土由于采用光面爆破，布孔间距小，装药量适中，爆破后混凝土成型较好。采用中导洞先进、预留保护层开挖的方式，减少了爆破对围岩的扰动，开挖出的岩石比较稳定，安全系数大且节约了支护时间，不失为不良地质段开挖掘进的好方法
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