洪家渡电站不良地质条件隧洞施工浅析.docVIP

洪家渡电站不良地质条件隧洞施工浅析 毛智育 马社堂 水电十四局大理分局 云南大理671000 水电十四局曲靖分局 云南曲靖655000 [摘要] 本文根据洪家渡电站隧洞开挖支护中遇到的软弱围岩、不同类型溶洞等不良地质情况，从施工技术措施、施工组织管理方面对隧洞开挖支护进行了总结。 [关键词] 溶洞 软弱围岩 隧洞施工 1.工程简介 洪家渡水电站是乌江干流11座梯级电站的第一级，是唯一具有多年调节水库的“龙头”电站，位于贵州省织金县与黔西县交界处，距贵阳市158km，距下游东风水电站65km。电站以发电为主，兼有防洪、供水、养殖、旅游及改善生态环境和航运等综合效益。水库正常蓄水位1140m，总库容49.47亿m3，电站装机3×200MW。 坝址处河谷呈不对称的“V”形，两岸山高300m左右，左岸为两层高达100m的陡壁，右岸为高190m左右、倾角75°~85°的高陡壁。枢纽挡水建筑物为钢筋砼面板堆石坝，导流、泄洪、引水建筑物均布置于河床左岸的山体内。由于山高坡陡，施工交通大多采用隧洞布置，共布置施工交通洞达20余条，加上导流、泄洪、引水等水工隧洞，隧洞总数达30余条。 2.工程地质特性及不良地质情况 枢纽区出露地层岩性为三叠系下统夜郎组玉龙山段厚层、中厚层及少量薄层灰岩，九级滩段泥页岩夹泥灰岩，永宁镇组厚层、中厚层及少量薄层灰岩、白云质灰岩。灰岩中岩溶较为发育，地表发育有洼地、漏斗、落水洞、竖井、溶洞、溶槽等，地下溶洞常伴随地层分界和断层带发育，溶洞类型按充填情况分为充填型和非充填型，充填型溶洞的充填物主要有粉砂、粘土夹块石。九级滩段泥页岩夹泥灰岩湿抗压强度28~40Mpa，风化速度快，遇水易软化。隧洞施工中存在的不良地质情况主要为：九级滩泥页岩夹泥灰岩软弱地层和穿越各类型溶洞。 3.不良地质段隧洞施工 3.1软弱围岩段开挖支护 7#施工支洞开挖断面为8.5×7.5m的城门洞型，九级滩围岩段长约200m，设计支护参数为：Φ25L=4m＠1.5×1.5m的系统锚杆，喷20cm厚钢纤维砼。 根据现场观测记录，九级滩泥页岩夹泥灰岩段，掌子面爆破后，隧洞空顶稳定时间为4~8小时，若围岩有渗水，则稳定时间较短。结合隧洞开挖质量和进度的需要，采用的开挖支护措施为：断面为4×4m的中导洞超前5~15m，中导洞每循环进尺2~2.5m，全断面扩挖跟进，设计开挖面采用光面爆破，扩挖每循环进尺3~3.5m。扩挖支护每循环施工程序为：钻孔爆破→出碴→喷钢纤维砼封闭→锚杆造孔安装→下一循环。在每循环钻爆出碴后，及时喷4~6cm厚钢纤维砼对围岩进行封闭，同时对前几循环的喷砼进行补喷，随着开挖向前推进，逐层将钢纤维砼喷至设计厚度。在初喷砼封闭后和下一循环钻爆破孔之前，进行锚杆造孔安装，若围岩有渗水，同时造排水孔(孔深3m)将渗水引出。按上述措施精心组织施工，7#施工支洞安全、顺利地通过了长达200m的九级滩软弱岩层洞段，没有发生过塌方事故。由于开挖规格控制得很好，平均超挖小于20cm，光爆半残孔率在90%以上，被业主和监理单位评定为洪家渡电站地下洞室开挖的样板工程。 洞式溢洪道开挖断面为16.8×23.5m(宽×高)，分上中下三层开挖，上层开挖断面为16.8×7.5m，由于洞室跨度大，九级滩围岩段一期支护参数为Φ25L=7m＠1.5×1.5m的系统砂浆锚杆、钢筋格构梁(断面15×15cm、纵向间距80cm)、喷钢纤砼厚20cm，施工中每排炮及时进行一期支护，也安全顺利地完成了上层开挖支护。 在上述施工措施中，由于钻爆、出碴、岩面地质编录、喷锚支护几道工序交叉作业，涉及各工种作业人员，因而需要严密的施工组织管理，若各工序衔接不紧凑，就会拖延循环作业时间，不但影响施工进度，还有造成塌方的可能。前期施工的上下游交通洞、导流洞、5#施工支洞在穿越九级滩地层时，因喷锚支护没有及时跟进或工序衔接不紧密，曾多次出现不同程度的塌方，砸坏多臂钻等设备，因而前期工程施工中，洪家渡电站将九级滩地层视为隧洞开挖施工的拦路虎。 3.2充填型溶洞的处理 充填型溶洞的充填物主要有粉砂、粘土夹块石、粘土夹块石并富水等。 5#施工支洞施工中揭露了一大型溶洞，溶洞横贯洞身全断面，充填物为粘土夹块石并富水，在溶洞揭露的同时就伴随着充填物坍塌。经设计、监理、施工有关工程技术人员讨论确定的施工技术措施为：φ106管棚超前注浆，钢支撑跟进。采用上述措施，需要重新组织设备及材料进场，施工准备需要一定时间，施工单位不愿意采纳，总认为可通过常规方法冒险通过，便对坍塌的充填物不断进行出碴，造成一边出碴一边坍塌，出碴时间断断续续长达半个月，顶拱塌空十多米高后，坍塌掉块还未停止。经从侧壁开挖探洞进行地质勘探，探明溶洞延洞轴线方向长达30m，由于顶拱空腔很高，管棚法措施已无条件实施，不得不将