在高海拔上處理大斷面地下洞室塌方

王荷堂

摘 要 本文重點介紹在3 500m高海拔地區(qū)快速處理大斷面地下洞室大塌方體施工方法，在克服斷層帶復(fù)雜、高原施工效率降低情況下，制定合理的臨時支護措施控制塌方發(fā)展，取得一定的突出效果。

關(guān)鍵詞 高海拔；大斷面地下洞室；塌方；工程概況

中圖分類號 P5 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0045-02

1 工程概況

大古水電站位于西藏自治區(qū)山南地區(qū)桑日縣境內(nèi)，是雅魯藏布江中游桑日縣至加查縣峽谷段的第2級電站，本工程施工導(dǎo)流采用全年圍堰、隧洞導(dǎo)流。主要導(dǎo)流建筑物為4級建筑物。1#導(dǎo)流隧洞長908.67m，進口高程為3 368.50m，出口高程為3 363.00m；2#導(dǎo)流隧洞長1 110.18m，進口高程為3 371.50m，出口高程為3 363.00m。導(dǎo)流隧洞凈斷面尺寸為15m×17m（寬×高）。1#導(dǎo)流隧洞以樁號1#導(dǎo)0+427.19m為界分為上游段和下游段，2#導(dǎo)流隧洞以樁號2#導(dǎo)0+536.54m為界分為上游段和下游段，本工程負(fù)責(zé)1#、2#導(dǎo)流隧洞上游段的施工。

導(dǎo)流隧洞洞身沿線山體較陡，上覆巖體最大厚度為212m，沿線地層巖性主要為弱風(fēng)化下段—新鮮黑云母花崗閃長，圍巖以Ⅲ類為主，其中Ⅱ類、Ⅲ類約占75.8%。導(dǎo)流隧洞沿線主要斷層及破碎帶有F1、F2、F5、f35、f41、f2-3、f2-8等，帶內(nèi)一般由碎塊巖、碎裂巖、巖屑及少量泥膜組成；優(yōu)勢節(jié)理主要發(fā)育三組：1）N0°～10°E NW∠60°～90°；2）N11°～20°E SE∠0°～30°；3）N21°～30°W SW∠60°～90°。構(gòu)成洞壁圍巖穩(wěn)定性的控制性因素，為控制洞頂圍巖穩(wěn)定的主要因素。1#導(dǎo)流隧洞上游段圍巖分類預(yù)測見表1。

塌方發(fā)生于1-1#施工支洞與1#導(dǎo)流隧洞交叉口處往下游方向洞頂，樁號范圍為：1#導(dǎo)0+273.75～1#導(dǎo)0+299.8，塌方體約有3 800m3，塌方空腔高度約超過導(dǎo)流洞設(shè)計洞頂高度16.6m。

2 施工工藝

1）噴射混凝土。在搭設(shè)好的腳手架上鋪設(shè)木板建立工作平臺，用TK961混凝土噴射機對空腔處圍巖噴射C25鋼纖維混凝土，初噴厚度為10cm。然后掛Φ8@15cm×15cm。

2）錨桿及錨筋束施工。嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙合理確定錨桿孔孔位，且在100mm以內(nèi)控制孔位誤差值。錨桿孔鉆孔深度誤差則需控制在50mm以內(nèi)。造孔施工過程中，必須在綜合考慮錨桿直徑、孔徑等因素下，合理選用成孔機具，如下：第一，Φ28mm（L=6m）普通砂漿錨桿孔采用YT28手風(fēng)鉆鉆進成孔。第二，Φ32mm（L=9m）預(yù)應(yīng)力錨桿孔采用ZQS100B潛孔鉆機鉆進成孔。第三，3*Φ32mm（L=9m）錨筋束孔采用ZQS100B潛孔鉆機鉆進成孔。

清孔時，錨桿孔造孔至設(shè)計深度后，可選取壓力風(fēng)進行沖洗。完成上述作業(yè)后即可鉆孔檢測，合格后進行錨桿注漿或插桿工作。由于塌方區(qū)域錨桿大部分為仰孔，因此采用先插桿后注漿，在錨桿安裝后立即進行注漿。漿液硬化后不能充滿錨固體時，應(yīng)進行補漿，注漿量不得小于計算量，其充盈系數(shù)為1.1～1.3。

選取水泥砂漿作為錨桿注漿材料，其強度需控制在20MPa以上。注漿時選取GS40EB錨桿注漿泵，要求連接好錨桿注漿機和注漿管，注漿時應(yīng)保證管路潤滑。

如按照“注漿—插桿”順序施工，要求注漿管必須向孔底位置插入，隨后提升50mm～100mm，即可開始注漿，伴隨砂漿的不斷注入注漿管向上勻速拔出，當(dāng)漿液溢出孔口即可停止注漿。

3）預(yù)應(yīng)力錨桿張拉。按設(shè)計和工藝要求安裝好腰梁，并保證各段平直，腰梁與擋墻之間的空隙要緊貼密實，并安裝好支承平臺。待錨固段水泥藥卷及臺座達到預(yù)定強度的75%（7天強度）且超過15MPa后，開始張拉作業(yè)。預(yù)應(yīng)力按T=120kN鎖定。在孔口安裝托板、墊圈和螺母后，采用600kN千斤頂和專用接頭進行張拉，千斤頂加載至設(shè)計張拉力后，擰緊螺帽鎖定，擰緊螺帽的扭矩不小于100N·m。

錨桿張拉應(yīng)平穩(wěn)進行，加載速率宜控制在0.1T/min，此處，T為錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值；在張拉值下的錨桿位移和壓力表壓力應(yīng)保持穩(wěn)定。若錨頭位移不穩(wěn)定則可斷定這個錨桿不符合標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到鎖定過程中預(yù)應(yīng)力會有損耗，鎖定時的錨桿拉力取鎖定值的1.1倍—1.15倍。錨桿鎖定后，若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時，應(yīng)進行補償張拉。

4）鋼拱架及副拱。由于塌方區(qū)域空腔較大，因此，需在設(shè)計鋼拱架基礎(chǔ)上增加副拱，以穩(wěn)定空腔圍巖。

在制作時，應(yīng)保證每節(jié)的弧度與尺寸均符合設(shè)計要求，加工后進行試拼檢查，采用10t載重汽車運到現(xiàn)場。塌方區(qū)域安裝在出渣完成之后進行，并與定位筋焊接牢固。并且首先架設(shè)設(shè)計斷面鋼拱架，再進行副拱架設(shè)。

隨后進行測量定位施工，順序為隧洞中線—高程—鋼拱架縱向位置，測定時鋼拱架應(yīng)垂直隧洞中線。噴射混凝土后即可安裝鋼拱架，并設(shè)置于穩(wěn)固地層上。通過風(fēng)鎬將凸出位置及時鑿除，確保鋼拱架準(zhǔn)確就位。鋼拱架應(yīng)緊密貼合封閉混凝土，如兩者之間空隙較大，需將10塊以內(nèi)的墊塊設(shè)置到兩者之間，鋼拱架的高度和間距嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行加工和安裝，每榀鋼拱架之間用鋼筋連接并焊接牢固，形成縱向連接系。拱腳高度不夠時設(shè)置鋼板調(diào)整。鋼拱架之間采用鋼筋網(wǎng)制成擋網(wǎng)，并與鋼拱架牢固連接，以防止巖石掉塊。

在設(shè)計斷面鋼拱架完成后，以設(shè)計斷面鋼拱架為基礎(chǔ)架設(shè)副拱。由于塌方區(qū)域最高處超出設(shè)計斷面16.6m，因此在設(shè)計斷面鋼拱架的基礎(chǔ)上沿高度方向每隔3m立一水平工字鋼，并且水平工字鋼之間采用工字鋼以60°角度支撐成三角形結(jié)構(gòu)，直至貼緊基巖面。鋼拱架安裝完成后，對鋼拱架同混凝土噴護面之間的空腔采用混凝土回填。

5）固結(jié)灌漿。本工程固結(jié)灌漿孔深均為6m，鉆孔采用100B潛孔鉆，孔徑φ76mm。在錨桿施工同時進行鉆孔，在鋼拱架副拱施工時進行灌漿。鉆孔過程中應(yīng)采取可靠的防斜措施，保證孔向準(zhǔn)確。完成鉆孔作業(yè)后即可進行鉆孔、裂隙沖洗施工，80%灌漿壓力為沖洗水壓力。要求單孔沖洗時間控制在30min以上，串筒孔則需控制在2h以上。直至沖洗至清水狀態(tài)。

完成沖洗鉆孔及裂隙作業(yè)24h之間，即可分段進行壓水試驗。根據(jù)工程實際情況，合理選擇壓水試驗法。本工程要求選取單點法壓水試驗用于固結(jié)灌漿孔各個單元灌漿區(qū)域內(nèi)具有代表性的孔段，選取簡易壓水試驗用于其余灌漿孔。

6）灌漿。選取由上到下全孔一次鉆灌法進行巖基固結(jié)灌漿施工。根據(jù)設(shè)計要求確定灌漿壓力，如孔段注入率較大則需一段一段逐級提高壓力。灌漿壓力提升環(huán)節(jié)，需根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定的變形值嚴(yán)格控制抬動。如變形值與允許值基本等同，則可停止升壓。升壓灌漿以后，如變形值上升速度過快，則需及時降低灌漿壓力，可降至升壓前壓力值。選取自動報警裝置作為抬動觀測記錄儀。如串通孔灌漿施工，需對灌漿壓力進行分別管控，且加大監(jiān)測抬動的力度，避免出現(xiàn)混凝土抬動破壞問題。封孔處理全部固結(jié)灌漿孔，一般可選取機械壓力封孔法”“壓力灌漿封孔法”進行施工，且在0.5：1控制漿液水灰比。漿液固結(jié)后需將孔口位置的雜物清理干凈，如浮漿、污水等，并回填M30水泥砂漿，保證其密實度及平整度滿足設(shè)計要求。

3 施工監(jiān)測

施工監(jiān)測范圍為塌方段1#導(dǎo)0+269.5～1#導(dǎo)0+292.5共布置量測斷面2個（1#導(dǎo)0+280.5、1#導(dǎo)0+290.5），布置測點9個。監(jiān)控量測儀器、工具及觀測頻率如表2所示。

根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析結(jié)果及時反饋信息，對工程安全性進行評價分析，各點變形值在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

綜上所述，此項措施在3 500m海拔高寒地區(qū)施工，在施工效率降效嚴(yán)重能快速合理的施工措施處理使圍巖得到穩(wěn)定，為下半洞開挖爭取時間，保證了導(dǎo)流洞按時通水目標(biāo)，得到當(dāng)?shù)卣蜆I(yè)主表彰，取得經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻

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