红叶二级水电站引水隧洞2号支洞下游塌方段处理
2008-01-10 14:09:48 来源:
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电力18讯: 摘 要:红叶二级水电站引水隧洞2号支洞下游4+042~4+068m段塌方是本工程施工难度最大的部位之一。由于岩体完整性差等不利因素,采用常规的锚喷、挂网及钢支撑支护均不可行。为确保施工人员及机械安全,采取了堆渣回填、混凝土回填空腔、二次开挖光面爆破等一系列措施,顺利地完成了塌方段的支护工作。
关键词:引水隧洞;塌方处理;支护;红叶二级水电站
1 施工概况及塌方段情况简介
红叶二级水电站引水隧洞位于杂谷脑河左岸,全长7 702.73m,我指挥所承担CⅣ标0+792~4+568m段施工。1号、2号两个施工支洞与主洞相交。主洞开挖断面为马蹄形,底宽6m,高7.3m,圆拱部分半径3.65m,以锚喷挂网支护为主,边顶拱喷厚0.15m混凝土,底板浇0.3m厚混凝土;部分采用0.5m厚钢筋混凝土衬砌。2号支洞下游全为锚喷段。
2001年8月25日,2号支洞下游掌子面4+062m处顶拱出现塌方,该处埋深950~1 000m,岩石为T2Z杂谷脑河组砂质板岩,属Ⅳ类岩体。4~5组不利结构面延伸发育,顶拱部位大面积涌水,涌水流量700m3/h,塌方方量约120m3。经研究,采用钢支撑超前棚架法进行支护,即在掌子面前5m架立钢支撑。钢支撑采用I16工字钢焊接,纵向用 25螺纹钢加固,70cm一榀。在钢支撑顶部焊接6m长[12槽钢,间距50cm一根,伸出钢支撑4m并抵至岩面。由于9月3日、9月8日、9月10日、9月21日、9月23日、9月30日、10月7日、10月10日多次发生不同程度的塌方,塌方体空腔高度已达到12m,施工人员无法靠近掌子面。尤其是9月10日、10月7日、10月10日发生的塌方规模较大,将已做好的22榀钢支撑砸坏,导致施工无法正常进行。鉴于当时现场的具体情况,通过仔细的现场调查研究,并与业主、监理、设计反复蹉商,及时提出对塌方段进行混凝土回填及二次开挖支护的施工方案,并得到业主、监理、设计各方的支持,最终在施工人员的努力下,安全顺利通过了此塌方段。
2 混凝土回填及二次开挖支护施工措施
2.1 回填混凝土前的准备工作
由于塌方段顶部空腔较高,且极不稳定,决定先将塌方前的钢支撑段进行混凝土锁口,以确保塌方不再继续扩大。
锁口后,用装载机从4+050m处起坡向掌子面堆渣,堆高4~5m,并填入若干砂土编织袋。在砂土编织袋上铺设防水雨布,以隔开回填混凝土与砂土编织袋。之后在塌方空腔体内以脚手架钢管为支架,插入3根混凝土管,预埋 40mm的灌浆管3根(拱部左、中、右各一根)、100mm排水管3根(主要布设在涌水量较多的左边,端头加滤水笼头)。
预埋混凝土管、灌浆管、排水管完毕后,在锁口段端部以砂土编织袋进行封堵,直至钢支撑顶部(钢支撑上面铺设组合钢模板)。封堵砂袋后,用组合钢模板组立档头模,并用横工字钢及脚手架管进行加固。具体布置见塌方段混凝土回填治理示意图(图1)。
2.2 回填混凝土
回填混凝土标号为C20,回填高度4m,并以左侧混凝土管回浆为准。
2.3 二次开挖
回填混凝土达到7天强度后,可进行二次开挖。先用装载机掏出下部填渣,人工清除回填的砂土编织袋。钻孔爆破台车开至掌子面实施钻孔,孔深1.5m,孔间距0.4m,排距0.7m,毫秒微差光面爆破,出渣。当边墙出露底座钢支撑后,及时架拱焊接,形成环状支撑。开挖进尺至3~4m时,即可对边顶拱进行衬砌,形成钢肋混凝土,以确保安全。边顶拱衬砌完毕后,向左右边墙打入超前锚杆(锚杆长5m,25螺纹钢,间距40cm,仰角45°)。过塌方段后,采用中导洞提前开挖、预留保护层1.5m的开挖方式,“强支护、弱爆破”直至岩石情况变好。
二次开挖段及导洞扩挖段,必须放大开挖断面50cm,以确保临时钢肋混凝土不占设计开挖断面,留足永久混凝土支护空间。
3 安全防护措施
由于塌方段顶部岩石完整性极差,加上涌水量大,使支护处理存在一定的难度。为此,指挥所专门成立了以指挥长、总工程师为首的安全小组,昼夜不停地对现场进行监控。拟定的现场管理措施如下:
(1)加强照明,确保掌子面灯光充足,电线高挂,严防漏电;
(2)保证施工机具运行有效,包括装载机、自卸车、电焊机、氧焊机等均能正常运行,尽快装卸,决不能拖延;
(3)在钢支撑段左侧用编织袋垒砌阶梯道,作为安全撤退道路;
(4)材料堆放整齐有序;
(5)高空作业人员必须系安全绳。
4 混凝土回填及二次开挖支护效果
由于开挖断面呈倒钟形,上大下小,可以形成混凝土塞,保证回填混凝土体的稳定。布设排水管后,集中排水效果良好,回填混凝土抗压强度达到19.78MPa,基本满足要求。
二次开挖混凝土由于采用光面爆破,布孔间距小,装药量适中,爆破后混凝土成型较好。采用中导洞先进、预留保护层开挖的方式,减少了爆破对围岩的扰动,开挖出的岩石比较稳定,安全系数大且节约了支护时间,不失为不良地质段开挖掘进的好方法
关键词:引水隧洞;塌方处理;支护;红叶二级水电站
1 施工概况及塌方段情况简介
红叶二级水电站引水隧洞位于杂谷脑河左岸,全长7 702.73m,我指挥所承担CⅣ标0+792~4+568m段施工。1号、2号两个施工支洞与主洞相交。主洞开挖断面为马蹄形,底宽6m,高7.3m,圆拱部分半径3.65m,以锚喷挂网支护为主,边顶拱喷厚0.15m混凝土,底板浇0.3m厚混凝土;部分采用0.5m厚钢筋混凝土衬砌。2号支洞下游全为锚喷段。
2001年8月25日,2号支洞下游掌子面4+062m处顶拱出现塌方,该处埋深950~1 000m,岩石为T2Z杂谷脑河组砂质板岩,属Ⅳ类岩体。4~5组不利结构面延伸发育,顶拱部位大面积涌水,涌水流量700m3/h,塌方方量约120m3。经研究,采用钢支撑超前棚架法进行支护,即在掌子面前5m架立钢支撑。钢支撑采用I16工字钢焊接,纵向用 25螺纹钢加固,70cm一榀。在钢支撑顶部焊接6m长[12槽钢,间距50cm一根,伸出钢支撑4m并抵至岩面。由于9月3日、9月8日、9月10日、9月21日、9月23日、9月30日、10月7日、10月10日多次发生不同程度的塌方,塌方体空腔高度已达到12m,施工人员无法靠近掌子面。尤其是9月10日、10月7日、10月10日发生的塌方规模较大,将已做好的22榀钢支撑砸坏,导致施工无法正常进行。鉴于当时现场的具体情况,通过仔细的现场调查研究,并与业主、监理、设计反复蹉商,及时提出对塌方段进行混凝土回填及二次开挖支护的施工方案,并得到业主、监理、设计各方的支持,最终在施工人员的努力下,安全顺利通过了此塌方段。
2 混凝土回填及二次开挖支护施工措施
2.1 回填混凝土前的准备工作
由于塌方段顶部空腔较高,且极不稳定,决定先将塌方前的钢支撑段进行混凝土锁口,以确保塌方不再继续扩大。
锁口后,用装载机从4+050m处起坡向掌子面堆渣,堆高4~5m,并填入若干砂土编织袋。在砂土编织袋上铺设防水雨布,以隔开回填混凝土与砂土编织袋。之后在塌方空腔体内以脚手架钢管为支架,插入3根混凝土管,预埋 40mm的灌浆管3根(拱部左、中、右各一根)、100mm排水管3根(主要布设在涌水量较多的左边,端头加滤水笼头)。
预埋混凝土管、灌浆管、排水管完毕后,在锁口段端部以砂土编织袋进行封堵,直至钢支撑顶部(钢支撑上面铺设组合钢模板)。封堵砂袋后,用组合钢模板组立档头模,并用横工字钢及脚手架管进行加固。具体布置见塌方段混凝土回填治理示意图(图1)。
2.2 回填混凝土
回填混凝土标号为C20,回填高度4m,并以左侧混凝土管回浆为准。
2.3 二次开挖
回填混凝土达到7天强度后,可进行二次开挖。先用装载机掏出下部填渣,人工清除回填的砂土编织袋。钻孔爆破台车开至掌子面实施钻孔,孔深1.5m,孔间距0.4m,排距0.7m,毫秒微差光面爆破,出渣。当边墙出露底座钢支撑后,及时架拱焊接,形成环状支撑。开挖进尺至3~4m时,即可对边顶拱进行衬砌,形成钢肋混凝土,以确保安全。边顶拱衬砌完毕后,向左右边墙打入超前锚杆(锚杆长5m,25螺纹钢,间距40cm,仰角45°)。过塌方段后,采用中导洞提前开挖、预留保护层1.5m的开挖方式,“强支护、弱爆破”直至岩石情况变好。
二次开挖段及导洞扩挖段,必须放大开挖断面50cm,以确保临时钢肋混凝土不占设计开挖断面,留足永久混凝土支护空间。
3 安全防护措施
由于塌方段顶部岩石完整性极差,加上涌水量大,使支护处理存在一定的难度。为此,指挥所专门成立了以指挥长、总工程师为首的安全小组,昼夜不停地对现场进行监控。拟定的现场管理措施如下:
(1)加强照明,确保掌子面灯光充足,电线高挂,严防漏电;
(2)保证施工机具运行有效,包括装载机、自卸车、电焊机、氧焊机等均能正常运行,尽快装卸,决不能拖延;
(3)在钢支撑段左侧用编织袋垒砌阶梯道,作为安全撤退道路;
(4)材料堆放整齐有序;
(5)高空作业人员必须系安全绳。
4 混凝土回填及二次开挖支护效果
由于开挖断面呈倒钟形,上大下小,可以形成混凝土塞,保证回填混凝土体的稳定。布设排水管后,集中排水效果良好,回填混凝土抗压强度达到19.78MPa,基本满足要求。
二次开挖混凝土由于采用光面爆破,布孔间距小,装药量适中,爆破后混凝土成型较好。采用中导洞先进、预留保护层开挖的方式,减少了爆破对围岩的扰动,开挖出的岩石比较稳定,安全系数大且节约了支护时间,不失为不良地质段开挖掘进的好方法
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