娘拥水电站引水隧洞高地温洞段施工处理措施浅谈.pdf

四 川 水 利娘拥水电站引水隧洞高地温洞段施工处理措施浅谈何国勤(大唐四川发电有限公司成都)【摘 要】文章对娘拥水电站引水隧洞 施工支洞附近出现高地温现象的成因进行了分析为改善洞内作业人员施工条件及职业健康安全状况对高地温洞段施工采取的降温措施、支护衬砌手段、爆破作业安全、安全文明施工等进行了针对性的总结为类似隧洞地质条件的施工提供了借鉴经验【关键词】娘拥水电站 地热现象 成因 引水隧洞 处理措施 中图分类号:文献标志码:文章编号:()工程概况娘拥水电站位于四川省甘孜州乡城县境内是硕曲河流域第二梯级电站电站采用引水式开发 电站闸址位于沙贡乡不忍沟下游约 的河段上由右岸有压隧洞引水至日韵沟对岸硕曲河高漫滩建地面厂房发电闸、厂址相距约 娘拥水电站引水系统沿线河谷狭窄山体陡峻海拔 为高山峡谷地貌 引水系统主要穿越黑云母花岗岩、厚中厚层砂岩夹板岩及板岩、砂岩互层 引水系统隧洞沿线支沟较发育主要分布兵达沟、热仁沟两条较大的支沟及热玉沟、号沟 号沟等 条小支沟引水隧洞洞线布置主要受深切冲沟控制 从闸址区取水口至调压室 隧洞全长 底坡 水平埋深约 垂直埋深一般 最大埋深 引水隧洞地热现象引水隧洞共布置 条施工支洞除 支洞外其他支洞和主洞均未出现地热现象支洞开挖过程中在支 左右出现地热情况 根据测试资料显示支 段地温值为 总体趋势为每 增加 在支 处右壁下近底板处有一股热泉涌出水量约/水质透明无味导致该位置地温值为 处地温温度为 在支 附近爆破后岩面温度为 主洞与支洞相交桩号为 支洞总长 上游面已开挖至 洞壁干燥未见地下水活动痕迹 根据地温测试资料显示在 段爆破后岩面温度 段爆破后岩面温度 段爆破后岩面温度 随着向上游面的开挖温度有下降趋势下游面主洞开挖至 随着开挖的推进洞内温度呈逐渐上升趋势 在 处出现有一水量约/温度 出水点水质透明无味在隧洞右壁 及左壁 附近存在一条产状走向 倾向 倾角 左旋逆冲断层即热水断层该断层为花岗岩与砂板岩分界线在 左右底板部位有水量较小的温泉出露在 处掌子面中下部出现一流量约/、水质透明无味的出水点出水点周围沉积有较多钙质物水温高达 地热现象成因 热热水水断断层层及及其其展展布布特特征征娘拥水电站 支洞及主洞出现地热异常情况主要与工程区顺硕曲河分布的一条热水断层有关 该断层走向近 倾向 倾角 左右断层带宽度 左右断裂带由强烈构造作用形成的构造岩(片状岩、破裂岩、碎裂岩)及少量的断层泥构成总体挤压紧密断层面平直何国勤:娘拥水电站引水隧洞高地温洞段施工处理措施浅谈 可见明显的擦痕及阶步显示左旋走滑断层特征擦痕侧伏角约 水平错距约 长度大于 断层性质早期为压扭性逆冲断层后期主压应力场转为近 向断裂带表现为张性特征 热热水水断断层层的的活活动动性性及及温温泉泉根据对章吉村北 热水断层穿过处古河道内冰水堆积物()的观察未见其被断层错断的痕迹说明其活动年代在晚更新世以前推断为中更新世活动断层从地表出露的几个温泉点来看泉水基本呈微承压状态说明上游补给地带的位置略高于泉口位置可能是断层穿过上游河床或沟床地表水顺张开的裂隙补给地下水地下水顺断层深循环致深部岩浆囊升温该断层为中更新世活动断层热源的来源不是断层活动引起因断层的北段切入岩浆岩中可能深达岩浆岩体下部的岩浆囊地下水循环致此水温升高因该断层北段和南段(在乡城电站库区左岸延伸上山)出露位置均较高只有在 支洞热俄段出露位置低在水头压力的作用下于相对低洼处溢出 施工处理措施 降降温温措措施施针对 支洞附近高地温洞段(出露温泉达、洞壁岩石温度达、洞内环境温度超过)的实际情况为改善施工条件和确保劳动安全在施工中主要采取以下措施 注注入入洞洞外外冷冷水水混混合合降降温温在隧洞内温泉出露点开挖集水坑采用水泵从洞段河流上游处抽取雪山融水通过钢管将冷河水注入洞内集水坑内并使其充分混合以充分减少热水散发空气热量便于作业面环境温度的降低 现场主要配置一台 清水泵同时备用一台 水泵 及及时时抽抽排排洞洞内内热热水水为缩短洞内热水与周围空气进行热交换的时间降低洞内环境温度现场安装了一套功率 左右的排水设备及时将集水坑内混合水抽排出洞外 加加强强通通风风设设施施配配置置在娘拥水电站 支洞附近洞内高温环境下在距离支洞口 以上随着掌子面向前推进通风距离越长通风难度越大采用常规的压入式单管通风已经无法及时有效改善作业面环境温度因此必须采取进一步的措施来加强洞内通风根据洞内高温情况现场增设了一台、/通风机通过 的风管向工作面送风采用双管压入式的通风方式 为避免洞内排出的热空气循环进入通风机降低通风降温的效果支洞口外的通风机应布置在远离洞口上风向且离支洞口距离应大于 喷喷雾雾降降温温自 支洞洞外冷水水池接水管至洞内输水钢管沿洞顶两侧各布设一根并在钢管上每隔 安设一个喷雾器沿洞纵轴线进行不间断喷雾通过喷水雾可有效降低洞内温度 同时高压水雾还可以有效吸附洞内粉尘改善洞内作业面施工条件保证作业工人正常呼吸用氧 超超前前支支护护及及临临时时支支护护措措施施洞内高温是因隧洞穿越断层、地下高温温泉涌出所致 隧洞掘进仅进入断层影响带内尚未通过该断层掘进时需在掌子面安排超前勘探(需要钻超前勘探孔)通过超前钻孔了解掌子面原来的地质条件以便对开挖过程中可能出现的塌方、集中涌水等情况进行预防根据超前勘探钻孔揭示的地质情况采取适合本段隧洞围岩地质条件包括水文地质条件的一些超前支护措施及临时支护措施:()对地下水丰富、集中洞段可采取超前灌浆封闭地下水()围岩破碎自稳能力差采取超前锚杆、超前管棚、导管注浆等措施保证开挖期间围岩稳定根据对隧洞断层带和断层影响带洞段的围岩类别分析对预测断层带和断层影响带 段隧洞采取如下临时支护措施:类围岩洞段结合永久支护措施主要采用挂网喷锚 类围岩洞段采用钢支撑加挂网喷锚 为确保安全施工临时喷锚支护紧随开挖工作面及时跟进针对高地温洞段进行喷锚支护施工时应开展以下试验研究工作:()通过拉拔试验验证高地温对砂浆锚杆的影响如砂浆锚杆不能满足抗拉拔要求采用水泥药卷锚杆或者树脂锚杆()高地温洞段喷射混凝土施工环境与常规施工环境存在很大差异应通过试验研究喷射混凝土的配合比及施喷工艺和养护措施等 爆爆破破作作业业针对娘拥水电站 支洞高地温段爆破控制 四 川 水 利的经验在高地温洞段爆破施工中应高度重视以下问题:()在爆破药包选择时必须选用确保高温环境安全的防自爆药包且药包无损伤、变形()装药前必须测定装药孔孔内温度孔温需低于防自爆药包规定的安全使用温度()在爆破作业前后加强通风和喷雾洒水、用冷水清洗炮孔等措施进行作业降温()在采用导爆索起爆时安全员对装药工序要进行严格检查不得将导爆索直接插入药包内必须将导爆索捆在药包外()装药顺序必须按从低温孔到高温孔依次装药()炮孔填塞应在所有炮孔装药完毕后以最短的时间填塞完成严防采用含硫化物的岩粉填塞()装药工序进行时应设专职安全员进行全程监督发现炮孔有棕色浓烟逸出等异常现象时应立即通知爆破管理人员并立即组织撤离在排除安全风险后才能继续施工()在爆破装药前应对高温爆破作业影响范围内的所有非爆破作业人员进行撤离清场()当装药炮孔内温度超过 时为防止药包与孔壁摩擦应选用防摩擦的纸(常用沥青牛皮纸)将药包包裹完好且装药至起爆时长应控制在 以内为宜()当装药炮孔内温度超过 时应用绝热材料(如石棉织物等)将药包严密包裹完好炮孔内严禁安装起爆雷管经试验后可选用防热处理后的黑索金导爆索作为起爆器材 高高温温环环境境下下的的安安全全文文明明施施工工为保证隧道施工人员进行正常的安全生产我国有关部门对隧道施工作业环境的卫生标准都有规定 如铁道部规定隧道内气温不得超过交通运输部规定隧道内气温不宜高于 国外的资料介绍日本规定隧道内温度应低于 在娘拥水电站隧洞高温下施工应对施工作业人员做好中暑防护 应根据隧洞内的高温程度、施工劳动强度及劳动效率情况合理确定劳动工时及高温作业时间确保施工作业人员的职业健康安全 另外因高温作业易诱发中暑等现场应加强高温作业人员健康管理和体检对患有高血压、心脏病的作业人员应禁止进行高温洞段作业为进一步做好现场作业人员的职业健康安全管理建议采用如下措施:()在工作面和洞内安装固定式气体传感器当洞内氧气浓度低于人类正常呼吸要求时(具体浓度可根据实际高程设定一般氧含量不得低于)自动报警以便洞内人员及时疏散和禁止进入等爆破作业工人须随身佩戴气体测定仪及时掌握作业面环境氧含量以保证爆破作业安全可控()严格做好班前“三讲一落实”安全教育加强安全专业培训并组织实施疏散应急演练做好应急演练的总结和应急预案的改进工作 其其他他为减少高地温对娘拥水电站钢筋混凝土衬砌结构的影响施工时主要采取了如下措施:()采用河道雪山融水进行混凝土拌制严格控制混凝土拌制温度()调整衬砌混凝土施工时段尽量在夜间环境温度较低时进行永久混凝土浇筑以有效降低混凝土浇筑入仓温度和对混凝土绝热温升的影响()严格控制高温洞段内混凝土浇筑长度浇筑分段长度宜控制在 内 结语在娘拥水电站高地温洞段施工中现场通过“注冷、抽热、喷雾、双通风”等技术手段有效降低了洞内作业面温度 加强业主安全带班管理强化班前“三讲一落实”安全教育提升作业工人安全意识做好安全应急演练 同时通过采取洞内作业限时换班洞外淋浴冲洗洞口设置生命救助站配置清凉食品等人文关怀措施在电站参建各方高度重视下在确保作业人员职业健康安全情况下娘拥水电站地热洞开挖、支护及衬砌等工作顺利推进为后续类似工程施工提供了可借鉴的经验参 考 文 献袁培国.超高地温条件下引水隧洞施工关键技术探讨.水利水电技术():.公路隧道特殊地质地段的施工/.:/.作者简介:何国勤()男四川都江堰人工程师、注册岩土工程师、注册造价工程师本科长期从事水电工程项目建设管理工作: