水工隧洞塌方处理方案.docx

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水工隧洞塌方处理方案

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王亮

摘要：引水隧洞塌方段处理方案的科学选择，根据现场实际采用喷C20砼封闭、超前注浆管棚、灌浆、钢拱架支护跟进的方法快速通过塌方段。

关键词：引水发电隧洞施工塌方小管棚处理

1工程简介

张掖黑河宝瓶河水电站地处甘肃省肃南裕固族自治县和青海省祁连县之间的黑河的潘家河沟至夹道沟河段内。工程采用引水式开发方式，主要任务是发电，电站总装机容量为123MW，属中型三等工程，其主要建筑物级别为3级，工程所处区内山高坡陡，海拔高程均在2475m以上。坝址距下游发电厂房（左岸）8.0km。引水发电洞进水口布置在坝体上游左岸的山坡上，为有压竖井式进水口，进口底板高程2491.00m，设计引用流量为98m3/s；进水口前布置有3孔直拉式拦污栅，单孔孔口尺寸为4.0m×10.0（宽×高），栅后接喇叭口段和闸室段。闸室段设置检修平板钢闸门1道，孔口尺寸为6.0m×6.0m（宽×高）。进口段总长19.5m，闸室后经15m长的渐变段与直径φ5.8m的引水隧洞洞身相接，主要由引水发电洞、调压井和压力管道等建筑物组成。全长约7500m，底板纵向坡降0.1%。

2塌方概况

在2010年10月22日上午，施工队伍在引水发电隧洞桩号4+383～4+384.2段拱架喷射混凝土时，拱部及左侧开始出坍塌，将一榀拱架上部砸毁，为避免出现大面积塌方，施工队伍在未修补拱架的情况下及时喷射混凝土，但在喷射混凝土过程中时有碴体掉落。直至下午14点20分左右，拱架边墙部分混凝土将要喷完，拱部再次出现滑塌，且塌方体数量较多，将未喷拱架砸毁、开挖台车掩埋。

10月23日业主单位、设计单位、监理单位、施工单位针对此处塌方召开了现场会议，会议决定：为确保施工安全，避免塌方继续向下游扩散，决定将桩号4+415～4+391段已支护钢拱架段落内部加设钢拱架加强支护，同时每榀拱架采用12根6m长Φ28锚杆固定，喷射20cm厚C20混凝土封闭。

10月24日晚，在完成桩号4+391～4+397段加强拱架支护后，准备进行桩号4+391～4+389段拱架支护时，桩号4+384.2～4+391段拱架拱部全部压开，压开拱架托在已坍塌碴体上方；10月25日10点30分左右，桩号4+384.2～

4+391段已支护拱架全部砸毁，碴体全部涌出，涌出碴体将桩号4+391～4+397段沿斜坡填满。此时，桩号4+415～4+397段拱部出现掉快、开裂现象。为了施工安全，现场由业主、监理、设计单位、施工单位确定首先将桩号4+432～4+397段及时支护加强拱架，防止塌方进一步扩大。

截止10月25日上午，此部位塌方体已将桩号4+383～4+391段全部及桩号4+391～4+397段大部分填满，且此过程中已运出碴体将近100车，总坍塌方量1500m3。

3处理方案

3.1处理方案选择原则：①安全性。确保施工安全与运营安全，围岩累计变形量不大于10cm，衬砌完工后隧道不渗不漏。②可操作性强。要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平，并尽可能降低施工难度。③灵活性好。根据断面形状和尺寸，因地制宜地选择施工方案。④具有可连续性。需兼顾塌方段前后的施工方案的不同，能顺利地进行施工工艺、工序的转换。⑤经济性强。即在保证安全、质量条件下的投入最节约。

3.2为了保证处理此段落塌方施工人员安全，防止塌方进一步扩大，将桩号4+432～4+391段落的一次支护进行加固处理：首先将该段加设I16型钢拱架支撑，补打随机锚杆固定拱架、喷射20cm厚混凝土加固处理，并且进行固结灌浆，灌浆范围为拱墙。固结灌浆分为两个次序进行，孔排距1.5m，孔深2.0～4.0m，呈梅花型布置。共分一个灌浆区段，按照隧洞走向右侧为开始，Ⅰ序孔为右侧孔，Ⅱ序孔为左侧孔。

3.3处理施工工艺流程：封闭断面→围岩固结灌浆→注浆管棚施工→台阶出碴及拱架架立→核心土出碴→拱架底拱封闭→拱架支撑加固。

①首先封闭塌方断面的松碴，喷厚20cmC20砼，防止断面灌浆过程中漏浆。②为了保证施工作业安全从桩号4+391处开始向塌方方向顶拱范围进行固结灌浆，灌浆范围为拱墙及拱顶，灌浆管加工型式同超前注浆管棚相同；孔环向间距、排距1.0m～1.5m，固结灌浆管长4.5m，仰角45度，呈梅花型布置。③全断面施工φ48mm、长3.0m的超前注浆小导管管棚，排距根据每循环进尺而定，环向间距10cm，仰角7°～10°，向塌方虚碴灌浆，起到固结松动围岩和断面支撑作用。④采用上下导坑预留核心土的方式清理封闭塌方断面的松碴，每清理60cm支立2榀I16型钢拱架封闭，上导坑拱架底部采用I16型钢铺垫，避免拱脚产生集中应力导致拱架下沉，同时方便下导坑开挖时拱腿连接，上导坑每榀拱架采用8根6m长Φ28锚杆锁脚固定拱架，拱架间采用Φ25