自强水电站尾水隧洞塌方处理技术措施.doc

自强水电站尾水隧洞塌方处理技术措施 摘　要：自强水电站地下厂房尾水隧洞开挖断面尺寸5.6m×5.3m（宽×高），岩性为P2c+d厚层灰岩、T1y3泥岩和泥灰岩。施工过程中出现5次大的塌方，其中尾主0＋115.3至尾主0＋130.0桩号段在开挖及一期支护完成后，在进行底板清理，准备钢筋混凝土永久衬砌的过程中出现大规模的失稳破坏，长度约15m，塌方量约2950m3，顶部塌空高度约32m。为此特制定了洞身塌方处理措施，先固结塌方体，后开挖的总体方案，并采用了灌浆固结塌方体、喷锚支护、钢拱架、回填灌浆等技术措施，成功地处理了塌方，保证了施工进度，可为以后类似工程塌方治理提供借鉴。 关键词：尾水洞 ，塌方处理 ， 回填灌浆 ， 施工技术 1. 工程概况 　　自强水电站枢纽工程位于贵州省贵阳市与毕节地区织金县交界凹河处。电站枢纽工程由拦河坝、引水系统、地下厂房等建筑物组成。拦河坝为重力坝，引水发电系统布置在右岸，由塔式进水口、有压隧洞、压力钢管等建筑物组成，地下厂房位于东风电站库尾凹河左岸。电站装机3台，总装机容量18MW，引用流量10.26m3/s，额定水头207m。 　　地下厂房布置在凹河左岸山体内，为地下厂房，埋深150～170m，距岸最短距离为260m，主厂房轴线方向N17.5°E，开挖外形轮廓尺寸为50.1×13.2×19.85m（长×宽×高），出线系统位于进厂交通洞出口▽975.0高程平台，包括主变场、中控楼和开关站，总尺寸为41.5×21.9m（长×宽）。引水系统从桩号引3+628.687m以90°竖井变向为N57.5°E经“卜”形分岔进入地下厂房，竖井至厂房段长约238m，压力钢管主管内径1.8m。三条尾水洞合并成一条尾水洞进入下游河道，尾水洞总长约268.26m，其中尾水主洞长218.26m，城门洞形，开挖断面尺寸5.6m×5.3m（宽×高），一期支护根据围岩类别，支护厚度分别为10cm、20cm,混凝土衬砌厚度50cm。开挖采用导洞先行，扩挖跟进的方式进行。开挖过程中出现5次大的塌方，其中尾主0＋115.3至尾主0＋130.0桩号段在开挖及一期支护完成后，在进行底板清理，准备钢筋混凝土永久衬砌的过程中出现大规模的失稳破坏，长度约15m,塌方量约2950m3，顶部塌空高度约32m。 2. 工程地质 　　尾水主洞全长218.26m，隧洞穿越地层为P2c+d厚层灰岩、T1y3泥岩和泥灰岩，岩层倾角8°，地层分界线多在隧洞顶部附近起伏变化。由于缓倾角软质岩层间结合差、节理裂隙较发育，在施工中极易发生顶拱失稳坍塌，危害性很大。 　　尾水主洞尾主0+000～0+093段围岩以Ⅲ～Ⅳ类为主，开挖较顺利；尾主0+093至出口地质条件复杂，以Ⅴ类或不良地质洞段为主，围岩稳定性差，该部分洞段均采取了较强的一期支护（超前锚杆、系统锚杆、钢支撑、挂网喷混凝土等）。根据开挖隧洞揭露的地质情况，在桩号尾主0+093、尾主0+165分别发育f2、f3断层，受两断层夹持及P2c+d厚层灰岩限制，致使该部位发育宽度较大的风化深槽，开挖揭露该风化深槽以第四系粘土夹风化残留泥岩为主，结构松散，呈碎裂～散体结构，洞室围岩基本无自稳能力。 3.塌方经过及前期处理情况 　　尾水主洞开挖从2010年2月开始至2010年9月结束，开挖方向从进口与出口两个工作面同时进行。在前期洞挖过程中，由于地质勘探未查明断层和破碎带的存在，施工当中事先没有采取得力开挖、支护措施，类似小规模的塌方在该洞室开挖中时有发生，并未引起足够重视，自2010年2月开始至同年5月，一直采用常规施工方法，即喷混凝土、挂钢筋网、超前锚杆和常规锚杆，架钢支撑等治理塌方的方案，边塌方边出渣。 　　2010年6月5日尾水主洞在开挖至尾主0+153m桩号段时，左侧顶拱出现塌方，垮塌高度约23m，垮塌方量约850 m3，造成已开挖洞段全部堵死约12m，由于塌方位置仍在不断向下掉块，为保证人员设备安全，出现垮塌后，工作面马上暂停施工。 　　2010年7月29日尾水主洞在进行尾主0＋115.3～0＋130段（该段已按设计要求架设了钢支撑、超前锚杆、喷混凝土一期支护）底板清理为永久混凝土衬砌作准备时，于上午10点左右突然在尾主0＋117桩号段发生垮塌，原一期支护的钢支撑全部被挤压变形、破环，后随着二次开挖的进行，发现本次大规模的失稳破环塌方共计沿洞长有15m，塌方量约2950m3，顶部塌空形成一个约32m的空腔。 4. 塌方原因分析 　　经现场考察和综合分析，两次主要大的塌方，主要是由于受不良地质影响，再加上前期支护不到位、爆破控制不严，致使塌方形成。其中尾主0+153m桩号段掌子面全部为P2c+d厚层灰岩，岩质坚硬，必须爆破开挖，其上部为第四系粘土夹风化残留泥岩，形成上软下硬的不利结构，其分界线正好在隧