水电站工程引水隧洞塌方冒顶段的处理

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1、水电站工程引水隧洞塌方冒顶段的处理-工程设计摘要：甘岔河水电站发电引水洞穿越一宽１１ｍ的断层破碎带，在开挖过程中，发生了较大范围的塌方。文中介绍了采用超前砂浆锚杆和型钢支护的方法，较好的解决了隧洞开挖支护问题，可供工程实践参考。关键词：隧洞开挖；塌方；甘岔河水电站１、概述甘岔河水电站工程位于陕西省镇安县甘岔河上，是利用滑坡体形成的天然堰塞坝引水发电的水电工程。整个工程由枢纽、引水建筑物、电站厂房三部分组成。电站装机２×１６００ｋＷ，设计水头１０６．５ｍ。引水建筑物由引水隧洞、渡槽、倒虹吸和压力管道组成，其中引水隧洞全长２００

2、１．５２１ｍ，开挖断面为城门洞型，净宽２．０ｍ，最大引用流量３．６ｍ３/ｓ。引水遂隧洞于１９９８年１２月中旬开工，在开挖中出现塌方冒顶，地表出现直径１５ｍ，深达１６ｍ左右的塌陷坑。２、引水隧洞的工程地质条件及塌方冒顶原因引水隧洞大部分地段为白云石英片岩，局部为石灰岩，山体雄厚，节理裂隙不甚发育，为Ⅱ～Ⅲ类围岩，原设计提出了根据围岩开挖实际情况采用锚杆临时支护的措施。实际开挖后发现，桩号１＋３９４．８４至１＋４０５．８４段为一断层破碎带，带宽达１１．０ｍ，带内石质虽较硬，但构造节理密集，节理面及其组合杂乱，形成大量碎块体，块体

3、间充填泥质。受该断层破碎带的影响，桩号１＋３５０．３４至１＋４１２．８４段节理纵横交错，切割强烈，片理发育，风化强烈。施工中为减弱爆破震动，采用了先小断面导洞掘进，衬砌时再扩洞至设计断面的方法通过了该断层破碎带。施工中虽有锚杆支护措施，但由于该破碎带内围岩极其破碎，且临时木支护及衬砌未能紧跟开挖进行，造成在掘进通过该断层破碎带１５ｍ后出现了大面积塌方。塌方后，继续施工出渣，致使塌方上部岩体进一步塌落，最终塌落至地表形成冒顶。３、塌方冒顶处理方案的确定对于塌方冒顶的处理，有两个比较方案：第一方案是移线方案，即将洞轴线向山体内侧

4、偏移绕开断层破碎带。此方案工程量增加较多，工期将延长，同时洞轴线偏移后能否避开该断层破碎带难以确定。第二方案是边开挖出渣边支护边衬砌方案，此方案安全经济，工期短，最终确定采用此方案，如图１所示。４、塌方冒顶处理方案的实施方案确定后，对地表塌陷坑进行了边坡清理和木架水平支护，以阻止上部浮土进一步下滑。施工过程中采用了超前砂浆锚杆加固围岩和型钢拱架支护的方法，取得了较好的效果。超前砂浆锚杆加固围岩：即沿顶拱部外侧顺洞纵轴线小倾角打超前锚杆孔，并用注浆器依次注入砂浆，安装锚杆（锚杆为长２．５ｍ的２８螺纹钢筋，间距为１０ｃｍ）加固

5、洞顶部位围岩；沿边墙顺洞纵轴线斜向小倾角打超前锚杆孔，安装锚杆加固两侧壁围岩（锚杆间距为１５ｃｍ）。型钢拱架支护：即开挖成型后，立即在衬砌轮廓线外围用拱架支护，拱架为城门洞型，每榀由两立柱和拱圈组成，在制造间进行预拼装，现场焊接。榀与榀之间间距为１００ｃｍ，每榀型钢拱架与φ２８锚杆焊接连为一体，形成整体稳定结构。在打锚杆孔时，因围岩松散破碎成孔困难，先要沿开挖轮廓线外围灌浆，然后再钻孔。在超前锚杆砂浆强度达到设计强度的７０％后，进行人工开挖，开挖进尺控制在１．０ｍ内。开挖成型后，立即进行型钢拱架支护和混凝土衬砌施工。待衬砌混

6、凝土强度达到设计强度７０％以后再进行下一循环的锚杆安设、型钢拱架支护和混凝土衬砌。如此循环，直至通过冒顶段。在衬砌完成以后，将地表的沉陷坑土石回填至原地面高程。５、塌方冒顶处理方案的实施效果该方案处理塌方冒顶１５．８ｍ，经过２年多的运行观测，塌方冒顶洞段经过处理后，运行稳定，未出现异常情况。采用边开挖边支护边衬砌方案处理塌方冒顶段方案可行，优点突出，可供工程实践参考。