水利枢纽溢洪洞陡坡段冒顶塌方处理的方案.doc

水利枢纽溢洪洞陡坡段冒顶塌方处理方案 　 1　工程概况 　　××水利枢纽溢洪洞是黑河水库的主要泄水建筑物, 位于大坝石岸。全长522. 544m , 由进口引渠段、溢流闸室段、洞内陡坡段、反弧段、平洞段及出口明涵段、扩散段和挑流鼻坎段组成。各洞身断面均为圆拱直墙形, 开挖断面由进口段B×H =14. 7×17. 8m变为陡坡段末端B×H= 13. 20×14. 80m。 　　工程所在区域基岩为前震旦系宽坪群大镇沟组(A nzKd)变质岩, 岩性以云母石英片岩(Se)、绿泥石片岩(Sc) 及钙质石英岩(Q u) 为主, 间有沿后期断裂而侵入的石英岩脉(q)、云煌斑岩脉(x) 及斜长斑岩脉(N ) 分布。 　　洞室以强风化云母石英片岩为主, 间有部分绿泥片岩和少量钙质石英岩。大部分是岩体破碎、易风化的软弱基岩, 风化严重, 裂隙发育。断层数量多, 并且相互交错, 地质勘探不能详细提示地层状况, 其中影响较大的F5 断层宽度1. 5m , 影响带16m。在隧洞开挖掘至0+ 090 时发现一条新的断层, 宽度1m。F5 断层与该断层互相切割, 其充填物均为断层泥、角砾岩、石、屑, 微胶结散粒结构, 遇水极易软化塌陷, 严重时呈流淌状, 属极不稳定的V 类围岩。 　　全洞地质条件差, 不稳定性的(ì 类) 和极不稳定的(í 类)占50% 以上。洞身开挖断面大, 成洞条件差。陡坡段坡比为1: 2 (≈ 26. 7°) , 不能使用大型开挖及混凝土施工设备, 施工效率低, 进度慢。陡坡段沿线侧墙高度、底宽和顶拱圆半径逐渐变化为异型渐变段, 施工难度大。 2　陡坡段塌方情况 2. 1　塌方经过 溢洪洞陡坡段上中导洞贯通时间为2000 年9 月6 日。由于地质勘探未查明无名断层的存在, 施工当中事先没有采取得力措施, 导致了首次塌方。由于类似小规模的塌方在以往洞室开挖中时常发生, 并未引起足够重视。自2000 年9 月至2000年11 月, 一直采用常规施工方法, 边塌方边出渣, 自地表钻孔下锚束, 洞内再用混凝土浇筑后张拉悬吊混凝土治理塌方的方案。2001 年3 月14 日, 锚束钻孔已完成, 洞内继续出渣时发生了大规模冒顶塌方。山体表面出现一直径约10m、深约15m 的塌落坑体。经现场考察和综合分析, 该段主要是由于受F5 断层影响, 再加上边塌方边出渣, 致使塌方形成的空腔已与地表相沟通导致冒顶。洞顶距地面高差约85m。塌方造成0+ 084～ 0+ 095m处全部封死, 形成边同拱架、架管在内以粘土片石为主组成的塌方体约3000m3。同时, 受F5 断层和下游塌落体影响,在0+ 069～ 0+ 084 段顶部F5 断层与无名断层形成三角体, 该三角体围岩处于极不稳定状态, 急需进行加固处理。 　　2. 2　先期处理措施 　　2. 2. 1边塌方边出渣强行掘进 　　鉴于首欠塌方规模不大, 且方量小, 为争取工程进度, 从2000 年9 月12 日开始, 采取边塌方边出渣, 边喷锚支护方法,历时两个月时间, 先后立拱架13 榀。试图一举通过塌方体,因施工扰动, 不仅没能有效遏制塌方, 而且加剧了冒顶的产生。 　　2. 2. 2预应力锚束加固 　　在洞室进行塌方处理的同时, 对塌腔顶部采取预应力锚束进行加固。在地面相应位置造Ф110 锚束孔17 个, 然后每孔分别采用7 束7×Ф5 (100t 级) 松弛钢铰线穿至堆渣顶部, 并以塌方体为支撑, 用C20 一级配微膨胀混凝土回填。由于此时未塌方岩体已不稳定, 再加上造孔扰动, 正当造孔完成穿锚束时出现冒顶塌方。 　　2. 2. 3膨胀混凝土回填地表塌坑 为防止地表水渗入, 用膨胀混凝土回填地表塌坑, 采用人工削坡方式, 将地表层塌方四周的倒坡或直立坡削至1: 0. 1～0. 2 的正坡, 再用混凝土填充(见图1) , 共计回填混凝土1050m 3。 　　因F5 断层与一横切洞室的高倾角无名断层切割隧洞顶形成极不稳定的三角体, 首先在上半洞洞底两侧墙部位砌M 1094×100cm 浆砌石挡墙, 插入钢筋, 浇筑C20 混凝土。钢拱架采用18# 工字钢加工制作, 侧墙模板采用常规办法支撑加固, 顶拱曲面混凝土模板采用14# 槽钢对口焊接弯制, 模板支撑和顶拱支撑见图2。待侧墙拆模后, 在两侧墙各布置18 根Ф2520t级, 孔深10. 5m 预应力锚杆。防止顶拱下滑。 　　2. 2. 5固结灌浆加固 　　对塌方渣体自地表和洞内进行固结灌浆。首先, 在洞内渣体表面喷射C25细石砼, 封闭掌子面, 喷射厚度20～ 30cm , 然后, 用0. 1～ 0. 6Mpa 的压力进行固灌。由于造孔困难, 固灌孔深逐渐增加, 压力随孔深逐渐增大, 直至穿越塌方段。地表灌浆仍利用原锚束孔, 采用0. 6～ 018