锦屏一级水电站大坪隧道塌方综合治理

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1、锦屏一级水电站大坪隧道塌方综合治理摘要：由于锦屏一级水电站大坪隧道地质条件差、围岩变化大、地形复杂，在施工中先后出现两次塌方。该文对塌方进行了全面分析，提出安全、合理的处理方案，顺利地通过了两次隧道塌方段，并提出预防掌子面塌方的一套技术措施。关键词：水电站、隧道、塌方1、工程概况及塌方介绍1.1、工程概况锦屏一级水电站地处四川省凉山州内雅砻江上，大坪隧道位于锦屏一级水电站雅砻江右岸锦屏山上，是连接三号营地和棉纱沟交通平台的唯一通道。山体呈SN走向，山坡坡度为48度到53度不等，最大埋深107m，整座隧道处于山体靠雅

2、砻江侧、围岩软弱及地下水丰富地段。隧道全长2515m，设计隧道宽度10.5m，最大开挖高度8.96m。设计Ⅱ类围岩1476.1m，Ⅲ类围岩1038.9m。施工过程中先后发生两次塌方，对工程进度造成一定的影响。1.2、工程地质隧道工程地质及水文地质条件：地质围岩为强至中风化炭质页岩、粉砂质页岩夹砂质泥岩，岩石抗压极限强度5.1～6.1MPa；岩层褶皱构造强烈，隧道地层出现小挤压和压扭断层，节理发育，裂隙纵横交错，层理产状为不规则状；岩层风化严重，相互间粘结能力极差，局部呈软弱夹层产出，岩石经开挖暴露后极易风化变软；地

3、下水位低，地下水沿节理裂隙渗漏现象普遍。根据地表横断面描述情况看，隧道里程K0060～K0180段120m长范围有浅埋、偏压情况，且隧道穿越山体在该段里程处于山凹冲沟地貌，两次塌方均发生在该段落。从塌方情况看，围岩变化比较大，特别是拱部围岩特别破碎、松软，整体性差，开挖暴露后即出现坍塌，且速度快。1.3、塌方过程与围岩情况1.3.1、塌方过程第一次塌方发生在2008年5月26日上午。洞身开挖按Ⅱ级围岩，采用台阶分部法施工至桩号K0117时，完成开挖后初喷过程中掌子面拱部开始掉块，喷射混凝土封闭掌子面持续进行了近3h

4、，但坍塌仍在继续。塌方位置为上台阶右侧拱肩处，最终塌方高度约12m，进深约4m，塌方量约200m3。第二次塌方发生在2008年8月4日上午。洞身开挖按Ⅱ级围岩，同样采用台阶分部法施工至桩号K0162时，在出渣时掌子面拱部中线偏右侧处再次发生掉块。喷射混凝土封闭后，支护过程中又开始掉块，继而发展成大量坍塌，塌方位置为上台阶中线至右侧拱腰处，最终塌方高度约9m，进深约3m，塌方量约110m3，规模稍小。1.3.2、塌方处围岩情况第一次塌方处掌子面围岩为强风化砂质泥岩，围岩软弱，有4组裂隙。掌子面右侧围岩受破碎带影响，围

5、岩节理、裂隙发育，不规则分布，部分节理为黄褐色粘土填充，呈碎裂状结构；掌子面左侧围岩节理较发育，呈块状结构，层厚约10～25cm，走向大致与隧道中线平行。掌子面围岩整体性差，潮湿，无渗水情况。坍塌岩体软弱，呈泥状。第二次塌方处掌子面拱顶及其以下1．Om高度范围为强风化泥质粉砂岩，岩体较软弱、破碎，部分风化成泥，呈散体状，岩块之间为胶泥填充，自稳能力差。掌子面右侧为强风化砂质泥岩和泥质粉砂岩，受断层构造带影响，围岩节理不清晰，较破碎，整体性差；掌子面左侧围岩为弱风化灰色粉砂岩，岩体较坚硬，受构造影响明显，岩层产状紊乱

6、，破裂面光滑，节理较发育，岩体呈块状结构。有渗水情况。坍塌下来的岩体大小不一，最大块岩石长边长约38cm，最小块粒径约3cm。岩块软硬不一，呈黄褐色，有水锈，可判断围岩极破碎，呈散体状结构。1.4、塌方后存在问题第一次塌方后，已完成的K0100～K0116段初期支护在外侧拱脚出现3条竖向裂缝，根据监控量测结果，K0116里程处拱顶下沉5．2cm，塌方处地表发现1条偏离隧道轴线约5m并沿轴线走向的裂缝，宽度约5cm，同时在K0128处地表发现一个直径约0.8m的塌坑，深度无法量测。2、塌方原因分析(1)K0060～K

7、0180段围岩为强风化砂质泥岩和泥质粉砂岩，围岩软弱破碎，属断层构造产物。受破碎带影响，岩层呈碎裂状、裂隙块状结构，整体性差。(2)围岩呈松软状态，自稳能力差。开挖后围岩受扰动，自稳能力降低。(3)受雨季强降雨水渗透作用影响，地下水沿裂隙通道流出，使拱部围岩受侵蚀，软弱夹层软化，强度降低。开挖临空后受重力作用易沉降，并沿软弱面滑动，逐渐剥落掉块。(4)隧道在该段落最小埋深约为29.7m，加之地表山体陡峻，隧道有偏压情况，一定程度上诱发塌方。(5)整个开挖掌子面围岩坚硬，完整性分布不均匀，对较坚硬围岩的开挖爆破，扰动

8、围岩，增加诱发塌方的因素。3、塌方处理由于坍塌体都堆积在掌子面前，虽然两处塌方规模不同，围岩条件有所差别，但处理措施均是先加固未塌方段，阻止塌方继续发展，然后再处理塌方段，具体方法如下。3.1、K0117塌方处理鉴于隧道埋深、地表地貌条件、塌方规模、初期支护面裂缝以及地表发现的异常情况，为开挖后减少地表下沉和防止围岩再次坍塌，为向前掘进施工提供地质超前预报，