水电站工程引水隧洞塌方冒顶段的处理

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水电站工程引水隧洞塌方冒顶段的处理

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-01-01 1924


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2001.521m,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。

水电站工程引水隧洞塌方冒顶段的处理

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

防渗膜标准名称为聚乙烯土工膜,主要是乳白色半透明至不透明的热塑性树脂材料-聚乙烯树脂制作而成。聚乙烯是高分子聚合物,是无毒、无味、无臭的白色颗粒,熔点约为110℃-130℃,相对密度0.918—0.965;防渗膜具有良好的耐热性和耐寒性。化学稳定性好,具有较高的刚性和韧性,机械强度好,耐环境应力开裂与耐撕裂强度性能好,随着密度的上升,机械性能和阻隔性能会相应提高,耐热,和抗拉强度也更高;可耐酸、碱、有机溶剂等腐蚀。

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。


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