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古城水电站引水隧洞施工的质量控制措施

来源:学术堂 作者:姚老师
发布于:2014-12-25 共2202字
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  1、 工程概况

  古城水电站地处四川平武县涪江上游干流。5# 支洞要担负的主洞区段相对较长,是该水电站工期控制的重中之重。经查证,岩体以灰色状粉砂质千枚状为主,夹薄层状砂岩及结晶生物碎屑灰岩透镜体,强度较低,片理有所发育,且岩层的实际走向与洞轴线之间的夹角相对较小,结构面的构成不利,围岩稳定性较低,隧洞地处地下水位线之下,施工中常出现塌方和渗水等问题。鉴于此,对断层、挤压破碎带和不利结构面组合所引发的局部不稳定块体,要采取临时支护措施。开挖后千枚岩呈碎石、角砾状,为显微鳞片变晶结构,含水量时为鳞片状,片理发育极为显著,用手触摸较为光滑,并存在丝绢光泽,遇水立刻泥化、软化。掌子面的渗水性能较低,开挖后却有微量渗漏水、滴状及面状浸湿,量较小,拱部会出现掉块、坍塌现象。

  围岩的稳定性相对较低,均依照 V 类围岩支护。

  2、 施工中暴露的问题及成因

  2.1 施工中的问题

  千枚岩与板岩的软硬岩、互层区段相间,较难控制爆破的用药量,通常会引发软岩局部超挖、硬岩极少部位欠挖的问题,造成开挖成型较差。因此,会不同程度出现个别部位坍塌或掉块现象。在千枚岩区段,岩体十分破碎,并呈明显的片状、鳞片状和团块状,开挖时很容易钻进,却易导致塌孔。千枚岩遇水之后软化如同弹簧土,泥化呈现淤泥形态。在初期支护后,至今未曾出现围岩收敛及形变的问题,相对稳定;开挖时地下水缺失,后期的地下水会加大。上述病害均会严重降低工程施工的安全质量。

  2.2 成因探讨

  本水电站引水隧洞(5# 支洞)千枚岩Ⅴ类围岩区的施工较困难,取决于变质岩的固态特征、施工所在地的地质构造、千枚岩的特征及地下水等诸多要素。在隧洞洞身开挖时,个别洞段起先未找到地下水,在短期内便有滴水,以至于出现股水。这是由于位于洞身的千枚岩层上侧为板岩层(因受开挖断面的严格限制,开挖时未被明确为板岩层)。大多数洞段因千枚岩已足够厚,在洞身开挖后未曾找到地下水。塑性区的日益扩大与地下水的发育成熟相互促进和影响,降低了围岩的稳定性能,使形变现象屡屡出现,诱发涌水、坍塌等多种病害。

  3、 古城水电站(5# 支洞)引水隧洞施工的质量控制措施

  3.1 一般先沿洞顶设置 Φ25 (Φ28)、L=4.5 或 6.0m 超前锚杆锁固围岩外壁,再进行开挖。开挖采用浅眼(1~2m)、密孔、短进尺、多循环的施工方案,辅以导洞领进二次扩挖成型施工,施工中严格控制装药量,尽量避免扰动周边围岩,开挖后采用挂网喷砼支护与钢拱架结合及时支护周边围岩、回填塌落空腔,并设排水孔集中排水。针对地下水发育或涌水的地段,要设置数量不等的深排水孔并及时喷砼封闭岩面,集中引水,必要时可运用速凝砼或化学灌浆,堵引结合,采用挂网喷锚砼支护与钢拱架结合的方法及时支护并加强周边围岩;必要时可采用管棚及超前灌浆等特殊措施进行施工。

  3.2 由于引水隧洞洞挖段开挖尺寸较大,且位于地下水位线以下,岩石以灰色粉砂质千枚状板岩为主,岩石破碎且强度低,故本段引水隧洞均以分层开挖、支护紧随其后的施工方法。引水隧洞开挖总体分为上、下两层进行,采用全断面开挖上层并及时对顶拱进行锚喷支护;下层在上层开挖完成后进行开挖支护及混凝土浇筑施工。若地质情况不理想,Ⅴ类围岩洞挖施工采用导洞领进 1~2 茬炮,与上层扩挖施工同时进行。下层保护层开挖在混凝土浇筑前采用液压锤配合钻爆的方式进行。开挖至结构面后及时对岩面进行锚杆及喷射砼施工,封闭围岩使其形成整体。

  3.3 开挖时要预防个别方位的坍塌,着力改善洞挖成形质量。开挖采用微震光面爆破的办法,辅以人工风镐的方法开挖。在开挖线上可预留消能减震孔,孔间隔长度为 30cm,与周边眼的深度一致。

  周边眼在距离消能减震孔 20~30cm 处设孔,密切结合围岩的地质状况准备一卷或半卷炸药。同断面围岩比较差的位置周边孔的间隔长度也较小,装药量少。爆破后个别部位没能沿着减震孔所掉落的位置,可用人工风镐撬挖。

  3.4 扒碴和装碴运输。装碴借助 ZL50C 型号的装载设备,自卸汽车运输。

  3.5 初期支护。初期支护选用钢拱架+超前注浆小型导管(也可用超前锚杆)联合支护:(1)立拱挂网。拱架锚杆选择 准28mm 螺纹钢,L=6m,排距 1.0m,矩形布置,锚杆外露部分端部做成弯钩状,与工字钢焊成整体。钢支撑采用 I18 型钢,钢拱架间距 0.5m,两榀钢支撑之间用 准25mm 螺纹钢筋,并与拱架牢固连接,连接筋长度大于拱架间距 0.2 米,顶拱 120°的范围内间距为 0.5m,120°范围以外的两侧间距为 0.6m~0.7m,依照实际状况对局部围岩破碎段加密。准28 锁脚锚杆,锁脚锚杆采用 d42mm 管式注浆管,L=6m,每榀 6 根。18# 钢支撑与岩壁空腔较大地段,采用径向短工字钢形成拱上拱,同拱架焊接为一个整体;钢筋网设置一层,选择 准8.0mm 的圆钢焊制,网片网格之间的距离为 15cm×15cm。(2)喷射混凝土。喷射混凝土的标号为 C20。在短暂支护喷射混凝土中可适当地掺入微纤维,以将毛洞壁封闭,切实提高抗渗性,改善作业条件,缩短工期。喷射混凝土的厚度是 20cm,超挖处用喷射混凝土填充压实,以全面提高初期支护强度。

  4、 结束语

  千枚岩的地质条件相对困难,短台阶、弱爆破、强支护、速排水、早封闭是隧洞安全开挖施工的重要原则,积极给予强大的支护,依靠所探测的关键信息积极稳妥地搞好各项施工任务,方能做到科学施工。

  参考文献:
  [1]李铭.缅甸巴鲁昌 3 号电站引水隧洞千枚岩地段施工技术[J].广东水利水电,2010(10).
  [2]张景岳,霍吉才.水电站引水隧洞衬砌施工质量控制[J].水力发电,2009(3).


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