梨园水电站导流洞不良地质洞段支护处理措施.pdf

水利水电技术第43卷2012年第5期 梨 园 水 电 站 导 流 洞 不 良 地 质 洞 段 支 护 处 理 措 施 唐芬芬，刘攀 (中国人民武装警察部队水电第一总队，广西南宁530028) 关键词：梨园水电站；导流洞；不良地质洞段；处理措施 中图分类号：Tv55112文献标识码：B文章编号：10000860(2012) 050006-03 1工程概况 梨园水电站位于云南省迪庆州香格里拉县(左 岸) 与丽江地区玉龙县( 右岸)交界河段，是金沙江 中游河段规划的第三个梯级，上游与两家人水电站 相衔接。下游为阿海水电站。电站坝址距丽江市、 昆明市、攀枝花市公路里程分别为204km (经鸣 音)、737km 和485km (经宁蒗)。 梨园水电站工程属大(1)型I等工程，主要永 久性水工建筑物为一级建筑物。工程以发电为主， 兼顾防洪、旅游等综合利用的水利水电枢纽工程。 枢纽建筑物主要由面板堆石坝、右岸溢流道及消力 池、左岸引水发电系统及岸边主副厂房、左岸泄洪 冲沙洞等组成。水库库容为727亿m 3，电站装机 容量2400M w (4600M W ) 。 梨园水电站导流洞工程包括l、2导流洞，断面 形式为方圆形，类围岩洞段开挖断面164m 193m ，V类围岩洞段开挖断面184m 212 m ，渐 变段开挖最大断面269m 232m ，堵头段开挖最 大断面214m 242m ；地质比较复杂，、类 围岩约占72，、V 类围岩约占28；、V 类 围岩洞段开挖支护占直线工期长。 2洞身段地质条件 导流洞隧洞埋深40220m ，穿过的地层岩性 为P2d3、P2d4及P2d5杏仁状玄武岩、致密状玄武 岩及火山角砾熔岩，少量杏仁状玄武岩具褐铁矿 化，流层面产状为N75。85。E，N w44。一65。 基岩高程处地表局部有3m 左右全风化岩体，强风 6 化底界垂直埋深1233m ，弱风化底界垂直埋深 3070m ，卸荷带一般位于弱风化上部岩体中，隧 洞位于新鲜岩体内。揭露多条级结构面，结构面 为中、陡倾角。 级结构面走向与洞向交角较大，且多为陡倾 角。隧洞埋深较大，岩石强度较高，围岩岩体以镶嵌 碎裂结构、次块状结构为主，初步判断以类围岩为 主。围岩主要失稳型式为、级结构面与流层面组 合在顶拱部位产生不稳定块体或局部塌方以及其他节 理裂隙组合形成掉块。 3不良地质洞段支护处理措施 在导流洞施工过程中，分别遇见了、V 类围 岩、断层破碎带、塌方等不良地质洞段，我们根据现 场实际情况，分别采取了取钢支撑、管棚、混凝土戴 帽等支护措施进行处理。 4钢支撑及钢筋格构架支护 梨园导流洞钢支撑和钢筋格构架主要布置于、 V类围岩洞段，主要布置形式为：钢支撑120b，间 距08m 和O5m ；钢筋格构架3咖32，间距O8m ； 喷混凝土C20厚20cm 。 (1)钢支撑。钢支撑在场外分节加工，编号后运 至工作面人工分节安装，节间用螺栓连接。立柱脚设 钢垫板，必要时浇筑基础混凝土。每榀钢支撑之间用 型钢联结成整体。钢支撑单节长度不大于3m 。 收稿日期：20120229 作者简介：唐芬芬(1979一)，女，工程师。 胁瞬RM 棚研铆“w E吲月枷孵妇L柑N oj 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m (2)钢筋格构架。钢筋格构架在场外分节加工， 编号后运至工作面，利用锚杆头焊接固定，人工分节 安装，节间焊接。拱脚及腰部打锁脚锚杆固定。每榀 之间用型钢联结成整体再喷混凝土。 (3)拱脚稳固。拱脚部位向外超挖O8m ，用高 强度砂浆找平，再安放钢氆板，对岩石特别破碎的部 位，拱脚浇筑lm 高的混凝土保护，同时对边墙进行 同结灌浆处理。 ( 4) 喷混凝土。钢支撑或钢筋格构架施工完毕 后混凝土采用6m 3混凝土搅拌运输车运输，喷混 凝土机或小型湿喷机进行喷护，喷混凝土时应分层 进行，每层厚度不超过5cm ，且每层喷混凝土应在 前一层终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射，应 先用风水清洁喷射面。喷嘴与岩面保持0812m 的距离，喷嘴方向应与工作面垂直。受喷面的坡面 流水或渗水部位，采用排水管或油毛毡条加以引 导。喷射混凝土回弹率：洞室拱顶不大于25，边 墙不大于15。喷护混凝土要完全覆盖钢支撑或钢 筋格构架。 5管棚施工 ( 1) 地质超前探测。导流隧洞上层开挖至破碎 带、断层及其影响带附近时，为更好指导施工，在左 右两则及顶拱采用地质钻机钻取岩芯进行超前探测， 并绘制地质素描图。 (2)根据地质素描图的围岩状况进行管棚设计。 (3)钢管加工。购买合格的咖50咖的无缝钢管， 根据管棚平面布置编排序号；根据每根管棚设计长度 下料，在钻床上钻灌浆花孔，小孔排距间距误差小于 10栅；购买适合的套筒，钢管连接的端头车丝，一 端正丝牙一端反丝牙；加工一个钻杆与钢管的连接 套。 (4)洞壁扩挖、初期支护。在需架设管棚部位， 洞壁扩挖加宽30cm ，并架钢支撑120b 50cm 、打 锚杆西25 15m 长3m 、喷混凝土厚20cm ，为使灌 浆时不漏浆，开挖轮廓线内2m 的掌子面也喷素混凝 土厚10cm 。 (5)搭设施工平台。施工平台使用开挖施工的钻 孔台车，在距掌子面35m 处安装两台地质钻机，地 质钻机前采用长2m 开半咖120钢管设空心钻杆导向 支座，并加以固定。根据钻孔的高度要求，适当在台 车搭设脚手架。 ( 6) 测量放样。采用全站仪测出每根管棚中心 点在已喷混凝土面上用红油漆画圈并用水泥钢钉 水利水电技术第43卷2012年第5期 唐芬芬，等梨园水电站导流洞不良地质洞段支护处理措施 钉在中心点上并按顺序编号。管棚轴线控制：采用 管棚轴线偏移30cm 线控制，在掌子面上采用管棚 中心点的方法标出该点外偏移30cm 位置，和管棚 轴线后延6m 处外偏移30cm 垂直位置点，如该点 挂空无法标记则标在洞壁上，记录好如何找到该点 有关数据。 ( 7) 钻孔及泥浆护壁。采用两台地质钻机( G Q一 60)由顶拱开始分别从左右两侧钻孔。钻机安装时钻 杆中心线要和管棚设计中心线重叠，钻机与钻杆导向 支座要同定好，在钻孑L过程中经常用水平尺或测鼍放 样时已定的管棚中心线外偏移30cm 线校正钻孔倾角 与中心线，如有偏差立即改正，每钻孑L6m 深就把钻 杆套管取出用测斜仪倾角。钻孔到断层及破碎部位要 采用高岭土泥浆循环护壁，并及时加浆保持泥浆浓 度，避免塌孑L。 (8)安装钢管。每钻好一个孔就安装一个孔，先 用人工推进接套管，一节节安装，人工无法推进，采 用反铲推，但钢管端头要保护好，或采用已加工好的 一个钻杆与钢管的连接套连接钢管旋转推进，如多次 努力不能安装则取出钢管重新打钻，再安装。安装完 毕后再进入下一孔循环。 ( 9) 固结灌浆。每根钢管安装完毕后先将孔前 端Im 用高压水冲冼干净岩粉与泥浆，钢管与孑L壁 间缝用干海带堵塞前端宽10cm ，再砂浆(加入早 强剂)把后段堵塞；待砂浆强度达到70后，且 钢管全部安装完毕，采用两台灌浆机由上而下分 别从两侧按同结灌浆方法灌浆，并按要求质量检 查合格。 ( 10)开挖支护。灌浆达到强度70后，开始开 挖。采用“眼镜”法开挖，循环进尺1Om 左右，并 及时采用打锚杆、架钢支撑与喷混凝土联合支护。 6混凝土戴帽施工 导流洞上游面岩石破碎，在上层开挖时及时进行 钢支撑支护，在下层开挖时，为保证施工安全，对该 洞段进行先浇筑戴帽混凝土，后开挖下层的施工措 施。混凝土浇至起拱线，浇筑厚度为70cm ，钢筋布 置形式与该洞段设计形式一样。 ( 1) 脚手架搭设。戴帽混凝土承重支撑体系采 用4钟83m 四管柱满堂脚手架与钢管满堂脚手架 相结合的方式。在下层开挖面上回填石渣，整平后 浇筑15c瑚厚C15混凝土，然后进行四管柱架的搭 设。四管柱架间排距200 cm 200 cm ，纵横水平杆 层高100cm ，四管柱底设114槽钢底垫。四管柱架 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 唐莽弃。等梨园水电玷导漉洞不良地质洞段支护址理措施 总高度15m ，底部中间预设45m t 55m (高宽) 通道，拱架采用120工字钢制作，纵向间距200cm 。 四管柱架完成后在其顶部纵向设 20双槽钢底垫， 间距200cm 。双槽钢上面横向设120工字钢，间距 75 cm 。然后在工字钢上面搭设叫8钢管满堂脚手 架。间排距75cm 75cm ，纵横水平杆层高150cm 。 钢管顶部设10槽钢拱架，榀间距75cm 。槽钢拱架 在加工厂严格按照设计尺寸制作，每根槽钢之间采 用螺栓连接。满堂架搭设时扫地杆距基础面20cm， 斜杆设置为整架立面面积的12，在拐角边缘及端 部必须设置斜撑，中间均匀间隔布置斜撑。采用剪 刀撑不小于整槊立面面积的12。脚手架横向框架 中间每隔6m 设置一道沿全高设置的廊道斜杆。满 堂架上下设筒易斜梯，斜梯扶手高不小于12m ， 顶部I晦空面设护栏，护栏高不小于12m ，作业平 台满铺竹脚手板，两端必须固定牢固。下部必须设 安全兜网，防止因跳板滑动折断导致安全事故发 生。 (2)锚筋桩施工。在起拱线位置布置三排32， L=9 m 锚筋桩，戴帽混凝土钢筋与锚筋桩焊接连接。 (3) 模板施工。模板采用组合钢模板，组合钢模 板由矩形方钢拼散钢模板组成，单块05m 15m 、 03m l _5m 、01mx15m 。 (4) 插筋预留。为使带帽混凝土与后期衬砌混凝 土结合更好，在戴帽混凝土上预留插筋，插筋犯5， ：12m 外露06m ，问距2m x2m 。 (5)混凝土施工。混凝土采用6m 混凝土搅拌运 输车运输，混凝土输送泵垂直运输，人工振捣。 7塌方段处理措施 2导流洞0+190一O +204围岩受f 2dI 断层影 响，岩质软弱，岩体裂面多绿泥石化。地下术丰富， 导致岩体间咬合力差，加上F2d一1断层、萨、一及 3组节理互相组合切割，岩体呈碎裂状，易形成块体 失稳或顶拱失稳，围岩不稳定，29年5月22日， 2导流洞0+160一O +210段发生大面积塌方塌方 方量约12万o。对塌方段处理措施是：先期支护、 回填混凝土、塌方石渣清理。 ( 1) 先期支护。首先，先对1一l 上线施工支洞 进行支护，支护参数为：人工架设工字钢120a，工字 钢间距50 cm ，妒5；L：45m 锚杆，锚杆间距为 l ，5mx15 m 梅花形布置，锚杆采用手风钻造孔， 简易注浆机注浆锚杆头之问用小16钢筋纵横连接 成网状；挂钢筋网拍5 20cm 20cm 喷c20混 国 凝土厚20cm ，喷混凝土采用小型干喷机喷护，干喷 料由拌和楼拌和。其次，从2下修路，利用设备将 湿喷台车和单臂钻推至堆碴顶部平台，先对塌方段 四周喷C20混凝土进行封闭，喷3遍，厚度5cm； 喷护完成后打批5，=45m 锚杆，锚杆间距为2m x2m 梅花形布置和随机锚筋桩3担8，=9皿，锚 杆之间采用州6钢筋连接；并挂网枷5 20cm 20cm ；再喷混凝土覆盖钢筋网。施工时段6月6日 至6月25日。 (2)塌方段回填混凝土。塌方段支护后，在塌方 段顶拱打排水孔，安装排水管利用塌方石碴堆成圆 弧状，圆弧底部高程高于设计衬砌混凝土顶高程20 一30cm ，在石碴上浇筑30cm 厚c25混凝土，混凝 土浇筑完成后，在混凝土表面涂刷脱模剂，架设钢管 架，回填c20混凝土，首次回填厚度23m ，预埋 泵管、排气管、观察管，管子埋至顶拱最高处( 若回 填混凝土方案无法实施时采用在塌方段打锚筋桩，进 行钢格橱支护，钢格栅顶部垫木方至塌方顶部，喷混 凝土封闭)。 ( 3) 塌方石渣清理。先期支护完成后进行塌方 段出碴施工，出渣的同时对两侧边墙进行3币28，工 =9 m 锚筋桩支护。 梨园导流洞施工时虽然遇到塌方、断层、破碎带 等不良地质洞段，但由于施工时，我们及时采取果 断、有效的施工措施，及时进行处理，克服多种不利 因素影响，按时完成节点目标，得到业主、设计、监 理的好评。 (责任编辑欧阳越) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m