管棚法在龙开口水电站长距离胶带机隧洞开挖施工中应用.docVIP

管棚法在龙开口水电站长距离胶带机隧洞开挖施工中应用 　　摘　要：洞室施工的难点在于洞身围岩较差，自稳性较差且伴有大量涌水的部位，而管棚法可以有效解决这些问题。基于此，从管棚的施工工艺、管棚的应用的角度进行阐述，以期为快速、安全进行洞室开挖进供一点参考意见。 　　关键词：隧洞施工；管棚　；压浆；拱圈 　　中图分类号：C93 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2012）19-0136-02 　　1 概述 　　龙开口水电站位于金沙江中游、云南省大理州与丽江市交界的鹤庆县中江乡龙开口村河段上，枢纽工程主要由碾压混凝土重力拦河坝、河床泄洪建筑物、右岸坝后发电厂房及冲沙底孔、两岸坝头灌溉取水口等建筑物组成。电站装机规模为1800MW（5×360MW），距鹤庆县城现有公路（四级公路、简易公路）里程约100km，是金沙江中游河段规划的第六个梯级电站，上接金安桥水电站，下邻鲁地拉水电站。 　　长胶带输送系统位于坝址区下游龙开口村至中江河一带。线路起于中江河左岸岸坡燕子崖石料场轧制系统，高程1　463m，穿越中江河至河流右岸，中江河最低高程1　358　m，沿中江河右岸山体内展布，经小城坡、温水河、金河石料场，至龙开口村下游侧的混凝土拌合系统，高程1315m；线路全长约6.103km。 　　沿线为高中山地剥蚀堆积地貌及河流切割地貌，多为山坡地带，山坡坡度一般30°～50°，局部为陡崖，沿线地面高程中江河右岸为1405m～1580m，中江河右岸至坝址为1335m～1540m，沿线通过较大的河沟有中江河、米汤沟、温水河、金河沟等四条河沟，沟底高程分别为1　356m、1　400m、1　335m、1　395m。中江河位于线路的上游段，河流流向总体呈NE向，为反“S”型的河曲，在中江乡汇入金沙江，河谷呈较宽缓的“V”字型，两岸谷坡陡峻，河谷切割深度达数百米。温水河沟地形为冲洪积台地，坡面平缓，坡度为10°～15°；温水河至龙开口村为山地剥蚀堆积地貌，山坡坡度为20°～35°，局部分布剥蚀台地及陡崖，分布有金河沟、三堆石沟及其他小冲沟，深切冲沟长年流水，小冲沟为季节性流水沟。 　　其中1#隧洞围岩评价如下表。 　　本段围岩以Ⅳ类为主，应系统衬砌支护。 　　2　管棚的施工工艺 　　2.1　管棚加工 　　管棚一般是在开挖前进行超前支护，使掌子面顶拱在开挖前通过管棚灌浆，将松散的岩体固结成一完整的受力拱圈结构。为保证在注浆时能通过管棚将浆液渗入到围岩中，采用外径为Φ40mm，内径为Φ32mm的无缝压力钢管作管棚材料。先将钢管前端50cm长加工成一细长圆锥体，尖端预留出浆口，间隔50cm后将剩余的钢管戳成花管，即在管壁上每隔5cm左右戳2～3个小孔，梅花形布置，以便于压浆时，浆液能从四周渗入到围岩中。 　　2.2　管棚的造孔施工 　　由于管棚是采用外径为Φ40mm的无缝钢管制作而成，因此在造孔时，用YT28型手风钻或YT29型气腿钻，选用Φ42mm钻头造孔即可，当孔造完后，需将管棚送入孔内，因孔径与管棚直径比较接近，人工不能直接将管棚送入，这时有两种送管方法，一是直接将气腿钻的纤尾套拆掉，将Φ40mm管棚尾部卡在钻机里，通过风压将管棚送入孔内，另一种办法是将一根短钻杆上在钻机上，在钻杆前端焊接一块钢板，通过钢板将管棚压进孔内。 　　2.3　管棚的灌浆 　　管棚下孔后，采用注浆机进行注浆，浆液为1：0.5的纯水泥浆，注浆压力一般为0.4～0.6Mpa。为了保证管棚注浆后尽快产生强度，在爆破前形成受力拱圈，需在浆液中掺入速凝剂或水玻璃作为外加剂，外加剂的掺入量为每100kg浆液中掺入3kg。为了保证管棚的注浆效果，在管棚的尾部必须设置注浆塞，防止浆液顺孔壁流出而影响整体受力拱圈的形成。管棚注浆完成后，即可安排手风钻进行造炮孔造孔，根据开挖断面，每循环的造孔时间约需6～8小时，此时在速凝剂的作用下，管棚浆液已终凝形成受力拱圈结构，可以进行爆破作业。 　　3　管棚的应用 　　根据长距离胶带机隧洞的地质纵断面，管棚主要应用在洞室的进出口段及围岩较差的F2断层带。 　　进出口段施工中最关键的工序为成洞与进洞，进洞前应先对边仰坡进行妥善支护或加固，尤其对洞脸必须加固后再进行洞挖。考虑到洞口围岩为Ⅴ类围岩，多为全风化岩体，自稳性太差，在距开挖轮廓线80m～200cm范围布置有两排3Φ25，L=9m，间距a=1.5m的锁口锚筋桩，以确保洞脸的稳定。同时在拱顶布置一排Φ40，L=4.5m的超前小导管（管棚），间距a=0.45m，小导管上仰角度为10°，采用注浆机进行注浆后，使拱顶在浆液作用下形成一个受力很好的拱圈后再进行洞挖。 　　洞口开挖采用上半断面长台阶法进行，上半断面先挖至设计轮廓（同时进行初期支护），在保证岩体稳定的情况下，再