冶勒水电站深厚覆盖层隧洞塌方处理施工技术-电

冶勒水电站深厚覆盖层隧洞塌方处理施工技术

王其忠

摘 要:冶勒水电站防渗墙施工廊道位于深厚覆盖层中，断面大，地质条件极差、开挖断面大及受防渗墙施工的扰动，施工难度和安全隐患大，虽然按“短进尺、弱爆破、强支护”原则进行开挖施工，但在实际施工中仍然出现了较大的塌方，塌方处理难度极大。

冶勒水电站位于四川省石棉县和冕宁县交界处，系南桠河流域梯级开发的龙头工程，装机总容量24万千瓦。该电站124.5米高的碾压沥青混凝土心墙堆石坝为亚洲已建同类型最高大坝。该枢纽工程主要存在大断面覆盖层防渗墙施工廊道开挖及高寒沥青心墙施工等难题，本文主要解决同类型地质条件下塌方处理施工技术。

一、工程概况

（一）工程地质

防渗墙施工廊道处在杂谷脑Q2-3西格达岩层，围岩稳定性差，遇水易软化，给工程施工带来极大隐患，在隧洞开挖施工中极易产生塌方。该工程防渗墙施工廊道及附属交通洞工程虽然严格按照“短进尺、弱爆破、强支护”的原则组织施工，但仍然出现了19次塌方，其中有两次为塌方洞段长，塌空较深，是比较典型覆盖层隧洞塌方。

（二）工程规模

防渗墙施工廊道长300m，开挖成洞断面为8.4m×8.7m，，钢筋混凝土衬砌成洞断面为6.0×6.5m，混凝土衬砌厚度为120cm，排水沟尺寸为0.35 m×0.25m，混凝土标号为C25。

二、塌方处理特点

大断面覆盖层隧洞塌方处理一般耗时长，不易动用大型施工机械，主要用设备配合人工进行作业，同时不能冒进，必须稳扎稳打，超前固结与强支护相结合原则，遇到塌方应及时采取有效的塌方处理措施进行处理，否则塌方的影响范围将会延伸到其它稳定洞段。

三、塌方类型

塌方类型主要按能否见到塌空腔进行分类有明塌和暗塌两种类型。明塌的主要特点是能够见到塌方后在塌方部位产生的塌空腔，能够直接了解到塌方体的各种情况，能够比较有针对性地确定出塌方处理的措施。暗塌是比较复杂的一种塌方形式，了解塌方的情况难度大，在进行暗塌处理施工中遇到不可预见的因素较多。

四、典型塌方处理措施

（一）明塌处理

明塌就是隧洞塌方后能够见到塌方后形成的塌空腔。拱部上方的小塌空腔处理：一般塌空腔高度在0.5～3m内时可定位为小塌方，此类塌方处理比较容易，能够及时地遏制住塌方向更大的方向发展，塌方体如图-1所示。在明塌处理中，应遵循通过不同的手段及时给松动围岩一个附加的整体支撑力，使未塌的岩体尽快处于较为稳定的状态，然后再进行临时支护的加固处理。

1.无特殊结构要求

对无特殊结构要求的小塌空腔处理，可以在隧洞塌方体围岩趋于稳定时及时用木材或碎石通过管棚塞满塌空腔，给趋于稳定的塌方体围岩一个附加的支撑力，使围岩得到较好的稳定效果，然后再对塌方段的临时支护进行加固处理。加固措施主要有加密钢拱架支撑、增加混凝土的喷护厚度等措施。

 

图-1 小型明塌处理示意图

2.有特殊结构要求

对有特殊结构要求的小塌空腔处理，在处理措施上和无特殊结构要求的小塌空腔处理相同，只是在塌空腔的回填材料上有所区别。

大型明塌塌空腔高度一般在3～9m，跨度在3～15m。大型明塌的处理难度较大，处理时间较长，在进行明塌的处理时，关键是通过喷C20混凝土将塌方体的围岩暂时稳定，以便在后期处理过程中施工人员能够进入塌空腔内安全地进行施工。在软岩地质中处理明塌的一般施工措施如下：

在塌空区内喷C20混凝土进行护壁，暂时稳定塌方体的围岩；在塌空区内进行二次安装部份钢架拱并在拱背上用型钢架设纵向梁，同时在纵向梁上用弧形型钢进行加固；在塌空腔内架设钢管支架以稳定整个围岩并顺岩壁编管网和钢筋网，同时将混凝土回填预埋管及排气管安装好；二次喷C20混凝土以强化塌空区的围岩稳定；清理土方并二次进行临时支护的施工；完成本塌方段的上游边墙及顶拱永久混凝土支护；用C15混凝土通过混凝土回填预埋管将塌空区回填满；如有防渗处理时可在塌空区进行灌浆处理确保塌空区的防渗。大型明塌处理示意图见图-2所示。

（二）暗塌处理

暗塌就是隧洞塌方后不能见到塌方后形成的塌空腔，整个隧洞断面均被松散岩体覆盖，此种塌方一般波及范围广，处理难度大，处理时间长，将消耗较多的各种资源，在暗塌中，塌方严重时可能出现冒顶现象。

因塌方松散岩体将原开挖的隧道封死，塌方段已为无明显空洞的连续体。此种塌方可看作在松散土体内重新开挖隧道，考虑围岩无自承力，作用在支护上的松散压力很大，必须加强临时支护力度，中应遵循人工出碴、强支护、先固结、短进尺、小仓浇筑的原则进行处理，加强变形观测力度，如发现异常变形情况，则根据不同情况及时采取不同的加固措施，确保围岩的稳定。

一般处理措施如下：

人工出碴对岩体的干扰和震动小，在进行暗塌的出碴施工中常采取人工出碴。出碴前的准备工作。

人工出碴前于开挖掌子面打3.5m长的ф48超前花钢管，间排距控制在40㎝×40㎝内，然后用纯水泥浆液对掌子面灌浆，在一定程度上将预定进尺内的塌方松散岩层固结，使围岩有一定的稳定性，以保证在塌方处理中人员的安全和工程本身的安全。在进行边墙掘进时，还应设置1～3排ф48挡土钢管，钢管长度视具体情况定，确保在进行边墙开挖时松散岩层的稳定，以便快速、安全地进行边墙仓位的备仓施工，如图-1所示。沿开挖线上方30cm左右打设超前管棚，小导管的倾角为10°～20°，间距为±10cm，小导管为φ48钢花管，长为±3.5m。

超前管棚施工完毕后对松散土体进行预固结灌浆施工，采用配比（水：水泥）为1：1纯水泥浆液进行灌注，灌浆压力在0.5～1.0Mpa之间。

取短台阶开挖，先开挖拱部，每循环进尺为40～50cm，当达到一循环进尺时立即进行临时支护的施工。并在每榀拱架起拱线附近安设锁脚锚杆，锁脚锚杆长2.5～3.0米，钢拱间及与锁脚锚杆间均需焊接为整体。

拱部每开挖2～3米后及时进行边墙混凝土的浇筑，同时将掌子面通过确保开挖出一段，成功地衬砌出一段，当顶拱部位有5m左右时应及时进行顶拱混凝土的衬砌施工，然后再进行下一处理循环的施工。

暗塌处理施工中的特殊情况处理:

1.取掉加固支撑

在处理中由于松散岩体的下垂力太大，导致二次临时支撑仍不断下沉，在下沉中不断采取图-3所示的加固方式，使隧洞断面布满了加固支撑，影响了混凝土的衬砌施工和变形段后的塌方处理施工，遇到此类情况时安全地取掉各种加固支撑是处理施工中的关键步骤。

取掉加固支撑支撑常用的方法如下：

由于围岩始终处于不稳定状态，应在变形断面前顶拱混凝土里预埋5根长为6mI20的纵向挑梁，并将各挑梁通过加固形成纵向绗架结构，在挑梁端头用竖撑将其顶起，以增加绗架结构的承受力，然后再将本段二次临时支护的各加固支撑取掉，最后通过常规手段进行本段的永久混凝土衬砌，如图-4所示。

2.暗塌中塌空腔的回填处理

由于在隧洞中处理时不能预埋回填管，故只能先在沿塌方段的中心地表打1个勘探孔对塌方产生的塌空腔的情况探明，然后再在勘探孔附近打回填孔，最后通过回填孔对探明的塌空腔进行回填处理。

（三）塌方桩号及处理完成时间

（坝）0+458～0+468塌方于2002年5月1日～2002年6月7日处理完毕。

（坝）0+494～0+515段塌方于2002年7月26日～2002年12月31日处理完毕。

（坝）0+517～0+520段塌方于2003年1月26日～2003年1月28日处理完毕。

（坝）0+552～0+561段塌方于2003年4月16日～2003年4月23日处理完毕。

（坝）0+565～0+575段塌方于于2003年5月18日～2003年5月27日处理完毕。

 

五、结语

覆盖层隧洞施工虽然已造成塌方，通过冶勒水电站防渗墙施工廊道洞群塌方处理的措施看，只要及时采取有效的塌方处理措施进行处理，防止因围岩地质条件差导致塌方影响范围扩大，是能够保证覆盖层隧洞施工有序进展。