梨园水电站4号引水道下弯段塌方的处理措施.pdf

西北水 电 2 0 1 3年 第 6期 4 7 文章编号 ： 1 0 0 6 -2 6 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 6 - - - 0 0 4 7 - - - - 0 3 梨 园水 电站 4号引水 道下弯段塌方 的处理措施 陈 剑 ( 中国水利水 电建设工程咨询西北公 司， 西安7 1 0 0 7 5 ) 摘要： 通过对梨园水电站4号引水道下弯段塌方原因分析， 针对塌方情况， 采用混凝土回填塌方空腔、 待凝、 二次开 挖、 支护、 预应力锚索加强支护等有效措施进行处理， 取得了良好的效果。 关键词： 引水道 ； 塌方； 处理方法； 梨园水电站 中图分类号 ： T V 5 5 4 1 2 文献标识 码 ： A Tr e a t m e nt M e a s u r e s f o r Co l l ap s e o f Lo we r Cur v e S e c t i o n o f Pe n s t o c k 4，Li y u a n Hy dr o p o we r St a t i o n C HEN J i a n ( C h i n a H y d r o C o n s u l t i n g E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n ，N o rt h w e s t B r a n c h ， X i a n 7 1 0 0 7 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h r o u g h a n a l y s i s o n c a u s e s o f c o l l a p s e o f l o w e r c u r v e s e c t i o n o f P e n s t o c k 4，L i y u a n H y d r o p o we r S t a t i o n，e f f e c t i v e me a s u r e s s u c h a s c o n c r e t e b a c k fi l l i n g o f t h e c o l l a p s e c a v i t y ，c o n c r e t e s e t t i n g，a s e c o n d e x c a v a t i o n，s u p p o r t a n d s t r e n g t h e n i n g s u p p o rt w i t h p r e s t r e s s e d a n c h o r c a b l e ，e t e a r e a p p l i e d f o r t r e a t me n t o f t h e c o l l a p s e An d a n e x p e c t e d r e s u l t i s a c h i e v e d a c c o r d i n g l y Ke y wo r d s ： p e n s t o c k ；c o l l a p s e ；t r e a t me n t m e t h o d；L i y u a n Hy d mp o w e r S t a t i o n 1 一 程概述 梨园水 电站位 于金 沙江 中游 ， 装 机 为 4 6 0 0 M W。水 电站布置有 4条独立的引水道 ， 4号引水道 最长 ，长度为 7 5 9 5 8 m， 1号 引水 道最短 ， 长 度为 5 1 6 6 3 m。每条 引水道均 由上平段 、 上 弯段 、 斜井 段 、 下弯段 和下平段组成。其中 ， 4号引水道前渐变 段断面形式 1 1 mx 1 3 m D1 4 5 m， 长 3 0 0 0 0 m； 引 水道 内径 l 4 5 m， 衬砌厚度 1 0 m， 长 5 0 7 4 7 7 m； 后渐变段断面形式 D 1 4 5 m D1 2 0 m， 长 3 0 1 5 0 m。4号钢管道 内径 1 2 0 m， 衬砌厚度 0 8 m， 总长 1 81 01 6 m 。 本塌方区域的斜井段 、 下弯段、 下平段主要 以 类围岩为主 ， 占6 5 ， 1 V， V类 围岩 占3 5 。m类 围 岩支护为钢筋 网 o 6 5 0 2 rex 0 2 m， 喷 C 2 0混凝 土 ， 厚 0 1 in； 砂浆锚杆 L = 4 5 m， 0 2 8 2 mx 2 m， 交错布置， 外露0 1 m 。IV， V类围岩支护为钢筋网 0 6 5 0 2 mx O 2 m， 喷 C 2 0混凝 土 ， 厚 0 2 i n ； 砂 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 4 0 9 作 者简 介： 陈剑 ( 1 9 7 0 一) ， 男 ， 广西省 贺州市人 ， 高级工程 师 ， 从 事水 电站监理 工作 浆锚杆 L= 4 5 in和 L= 6 0 in， 2 8 1 5 mx 1 5 m， 交错布置 ， 外露 0 1 5 in； 钢支撑 1 0 m( 与锚杆焊 接 ) ， 连接筋 2 5 0 5 In。经过揭露的地质条件分 析 ， 塌方部位恰好 为设计 分析 占 3 5 的， V类 围 岩范围内。 2 塌方规模和成因分析 本次 4号引水道下弯段塌方 ， 自2 0 1 1年 1 2月 1 1日开始 ， 直到 2 0 1 2年 2月初尚有零星掉块现象 ， 2 0 1 2年 2月 1 0 L t 基本结束 ， 历时约 6 0 d ， 共计方量 约 4 8 0 0 in 。塌方空腔宽为洞径宽度 1 6 in以上 ， 最 高处高度约 8 m， 塌方碴体上形成了 1 个约为3 7 5 mX 1 6 mx 8 In( 长X 宽 高) 不规则塌方空腔 ， 整个引 水道施工作业面的上半洞全部 已经堆满碴体 。 4号引水道斜井段 、 下弯段 和下平段 ， 围岩岩性 主要为玄武岩 ， 并以褐铁矿玄武岩为主， 致密实玄武 岩和杏仁状玄武岩 占少量 ， 岩体破碎 ， 极易形成绿泥 石化， 开挖掌子面地下水丰富， 渗水严重， 是造成塌 方 的主要原 因之一 。4号引水道塌方掌子面为引 4 号 0 + 6 2 0 In， 洞顶发育 2 条挤压带： 产状 N 7 5 。 E ， N W_ 5 5 。 ， 宽 5 0 8 0 e m， 由碎裂岩、 凝灰岩组成 ， 分 布在桩号 0 + 6 2 0 in 0 + 6 3 5 in； N 8 5 。 E ， N W_ 4 0 。 ， 陈剑 梨 园水 电站 4号 引水道下 弯段塌 方的 处理措施 宽 2 0 5 0 c m， 由碎裂岩、 凝灰岩组成 ， 分布在桩号 0 + 6 1 5 1T I 0 + 6 3 5 m。2条挤压带 皆为 中等倾角倾洞 外且贯穿全洞 。两挤压带之间节理发育， 岩体破碎 ， 节理与挤压带相互切 割 ， 形成不稳 定块体 ， 稳 定性 差 ， 这是塌方的主要原因。塌方段地质展示见图 1 。 。 N 5 E 。 S E Z 8 O 预 拱中心线 图 1 塌方段地质展示图 3 塌方 的治理过程 4号引水道塌方 区处理方案总体思路 为： 先 回 填 ， 再开挖 ， 浅层支护紧跟 ， 深层支护跟进。 ( 1 )塌方 区空腔回填混凝土。塌方碴体暂不清 理 ， 在 4号引水道下弯起点 ( 钢 支撑 部位) 立模 ， 为 便于下弯起点模板施工 ， 在塌方区碴体下部采用其 它施工部位碴料回填形成施工平 台， 平 台高度原则 为洞半径高 ， 宽度原则为洞径宽 ， 根据现场情况可以 调整 ， 以方便施工为主。在 4号引水道上弯段掌子 面采用 Y G 8 0锚索钻机向塌方区顶拱造混凝土进料 孔 ， 孑 L 径为 1 6 0 m m， 混凝土进料孑 L 既作为混凝土入 仓通道 ， 也可作为排气通道 ， 进料孔位置主要位于上 半洞及靠近 3号引水道侧布置( 因预计塌方区空腔 主要集 中在 3号洞侧) ， 进料孔位置见图 2所示 。对 塌方区空腔部位采用 C 2 0一级配高流态 自密实混 凝土进行回填 ， 为防止混凝土施工堵孔可换孔人仓 并保证空腔 最高处混凝 土满填 ， 钻孔 数量为 46 个， 位置可适当调整。为加快施工进度， 保证回填后 能尽早进行塌方区二次开挖 ， 回填混凝土 中添加 J M 一 型高效减水剂 ， 以提高混凝土早期强度 。 ( 2 )塌方区二次开挖。塌方区空腔混凝土 回填 施工完成 ， 待混凝土强度达到 7 5 以上 时， 即开始 对 4号 引水道 塌方 区二 次开 挖。开挖 采用 “ 短 进 尺 、 弱爆破 、 支护紧跟” 的方法进行施工 ， 先 挖除模 板外侧下部部分碴料后 ， 然后分上、 下 2层 开挖 ， 上 部开挖主要为回填混凝土， 待上半洞贯通 ， 浅层 、 深 层支护全部完成再进行下半洞施工。 ( 3 )顶部加强锚 索。由于 4号引水道岩体软 弱 ， 塌方前两侧墙开挖均已到位 ， 且塌方主要集 中在 洞室顶部 ， 因此两侧墙对 回填混凝土 的支撑能力较 弱 ， 下部碴料一经挖除， 顶部 回填混凝土则成为了倒 悬结构 ， 极不稳定 ， 安全隐患极大。因此 ， 在洞室二 次开挖过程中， 每次进尺不大于 2 m， 上半洞开挖完 成 2 3个循环后 ， 马上采取加强预应力锚索对顶拱 回填混凝土进行加固处理 ， 根据顶拱塌方深度 ， 预应 力加强锚索采用 2 0 0 0 k N级无粘结型 ， 锚索长度 = 3 5 m， 间排距 4 rex 4 m， 并交错布置 ， 详见图 2 。本 循环预应力锚索张拉完成后 ， 再进入 下一循环开挖 施工 ， 确保施工安全 。 图 2塌方处理措施 图 ( 4 )因 回填 混 凝 土 为 4 8 0 0 m ， 总 重 量 约 1 2 0 0 0 t ， 所增加的顶部加强锚索共 6 0束 ， 共能承受 荷载为 1 2 0 0 0 t ， 如果局部发生不均布荷载， 则部分 锚索受力有可能超过设计能力 ， 所以结合 厂房边坡 尚有微小变形 的具体情况 ， 从厂房后边坡对穿至洞 内， 增加 3 2束 2 0 0 0 k N对穿锚索 ， 间排距为 3 rex 3 I l l ， 加强支护塌方段同时加 固厂房后边坡( 见图 3 ) 。 4 结语 对于地下洞室开挖 ， 塌方是在工程进程中经常 遇见的问题 ， 只是规模 大小不 同， 对 于塌方 的处理 ， 经验业已相对成熟。但是洞径 为 D 1 6 5 m的大洞 室出现的塌方处理， 急需简单安全有效的办法， 快速 实施 ， 快速通过 ， 确保安全。本工程塌方时间长 ， 规 西北 水 电 2 0 1 3年 第 6期 4 9 模大， 面积大， 采取的回填一级配高流态 自密实混凝 土 ， 进行二次开挖采用 “ 短进尺 、 弱爆破 、 支护紧跟” 的办法进行掘进 ， 采用预应力锚 索和对穿锚索对塌 方 回填混凝土进行加固处理 ， 确保施工过程稳定 ， 同 时确保 了工程安全 ， 取得 了较好的效果 。 图 3 预应力锚索加强支护 图 参考文献 ： 1 D L T 一 5 1 3 5 - 2 0 0 1 ， 土石方 开挖爆 破施工 技术规 范 【 s 北 京 ： 4 杨超先 缅甸电源 电站引水隧洞不稳 定围岩施 工技术 J 西北 中国电力 出版社 ， 2 0 0 2 水 电， 2 0 1 1 ， ( 0 5 ) ： 4 O 一 4 4 2 D L T 一 5 0 8 3 2 0 1 0， 水电水利工程预应 力锚索施工 规范 S 北 5 谢和平 ， 王伟 ， 李鹏永宁河 四级水 电站 1 # 引水隧洞塌方 段临 京 ： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 1 1 时支护施工 J 四川水利 ， 2 0 1 2 ， ( 4 )： 3 8 4 1 3 D L T 一 5 1 4 4 2 0 0 1 ， 水工混凝土施工规范 s 北京： 中国电力 6 曹宗军 喜儿沟水电站引水隧洞塌方处理施工方案 J 山西水 出版社 ， 2 0 0 5 利科技 ， 2 0 1 3， ( 1 ) ： 1 2 1 3 ( 上接 第4 3页) 其 目的一则为保护边坡 ， 防止长期浸泡后松散塌岸 ； 二则保护交通桥桥墩和上坝路的基础 。小山梁经削 坡处理后 ， 施工场地狭小 ， 贴坡 高度 约 6 0 m。为便 于施工 ， 混凝土贴坡底部厚度 1 52 m， 顶宽 1 m， 每隔 1 0 m高设 0 5 m宽的窄马道 ， 最终形成台阶状 的裹头混凝土贴坡。 8 结语 导流洞进 口边坡地质情况复杂 ， 多条断层交汇 ， 自稳性差； 因冬季低温影响， 边坡支护无法按要求实 施 ， 支护严重滞后 ； 边坡底部 的进 口段导洞开挖 、 扩 挖及洞口段塌方， 造成洞脸上部岩体进一步变形； 在 持续性较强降雨渗入的情况 下， 进 口边坡发生 了整 体牵引式坐落下滑。 在导流洞进 口边坡发生垮塌后 ， 经综合 比选 ， 采 用方案 2处理。施工 中， 稳步实施 ， 过程紧张有序 ， 未发生质量和安全事故 。工期 比原计 划顺延约半 年 ， 于 2 0 1 1年 5月下旬实现截流 ， 2 0 1 2年 1 2月下闸 蓄水 ， 2 0 1 3年 4月初实现首 台机组并 网发 电， 2 0 1 3 年 7月上旬最后一台机组投产发电。 目前 ， 导流洞 已完建并投入运行 2年多 ， 改线进 口边坡 、 建筑物的监测仪器显示 的实测数据变幅均 较小 ， 监测量均呈现出收敛趋势 。 参考文献 ： 1 沈启湘 ， 何晓东 ， 王飞 ， 等 某水电站工程 可行 性研究报告 4工 程地质 R 西安： 西北勘测设计研究院， 2 0 0 7 2 苗酷， 李学强， 卞全， 等 某水电站导流洞进口边坡塌方处理报 告 R 西安： 西北勘测设计研究院， 2 0 0 7 3 卞全 ， 苗酷 ， 李学强 ， 等 某水 电站导流洞 进 口边坡处理方 案专 题报告 R 西安： 西北勘测设计研究院， 2 0 1 1 4 袁媛 ， 梁 峰 新疆 北部 某水 电站 导流洞 进 口高边 坡塌 方处 理 J 西北水电 2 0 1 1 ， ( 0 4 )： 2 O 一 2 2