1、1水工隧洞塌方处理方案摘要：引水隧洞塌方段处理方案的科学选择，根据现场实际采用喷C20砼封闭、超前注浆管棚、灌浆、钢拱架支护跟进的方法快速通过塌方段。 关键词：引水发电隧洞 施工 塌方 小管棚 处理 1 工程简介 张掖黑河宝瓶河水电站地处甘肃省肃南裕固族自治县和青海省祁连县之间的黑河的潘家河沟至夹道沟河段内。工程采用引水式开发方式，主要任务是发电，电站总装机容量为 123MW，属中型三等工程，其主要建筑物级别为 3级，工程所处区内山高坡陡，海拔高程均在 2475m以上。坝址距下游发电厂房（左岸）8.0km。引水发电洞进水口布置在坝体上游左岸的山坡上，为有压竖井式进水口，进口底板高程 2491.
2、00m，设计引用流量为 98m3/s；进水口前布置有 3孔直拉式拦污栅，单孔孔口尺寸为4.0m10.0（宽高） ，栅后接喇叭口段和闸室段。闸室段设置检修平板钢闸门 1道，孔口尺寸为 6.0m6.0m（宽高） 。进口段总长 19.5m，闸室后经 15m长的渐变段与直径 5.8m 的引水隧洞洞身相接，主要由引水发电洞、调压井和压力管道等建筑物组成。全长约 7500m，底板纵向坡降0.1%。 2 塌方概况 在 2010年 10月 22日上午，施工队伍在引水发电隧洞桩号24+3834+384.2 段拱架喷射混凝土时，拱部及左侧开始出坍塌，将一榀拱架上部砸毁，为避免出现大面积塌方，施工队伍在未修补拱架的
3、情况下及时喷射混凝土，但在喷射混凝土过程中时有碴体掉落。直至下午 14点 20分左右，拱架边墙部分混凝土将要喷完，拱部再次出现滑塌，且塌方体数量较多，将未喷拱架砸毁、开挖台车掩埋。 10 月 23日业主单位、设计单位、监理单位、施工单位针对此处塌方召开了现场会议，会议决定：为确保施工安全，避免塌方继续向下游扩散，决定将桩号 4+4154+391 段已支护钢拱架段落内部加设钢拱架加强支护，同时每榀拱架采用 12根 6m长 28 锚杆固定，喷射 20cm厚 C20 混凝土封闭。 10 月 24日晚，在完成桩号 4+3914+397 段加强拱架支护后，准备进行桩号 4+3914+389 段拱架支护时
4、，桩号 4+384.24+391 段拱架拱部全部压开，压开拱架托在已坍塌碴体上方；10 月 25日 10点 30分左右，桩号 4+384.2 4+391 段已支护拱架全部砸毁，碴体全部涌出，涌出碴体将桩号4+3914+397 段沿斜坡填满。此时，桩号 4+4154+397 段拱部出现掉快、开裂现象。为了施工安全，现场由业主、监理、设计单位、施工单位确定首先将桩号 4+4324+397 段及时支护加强拱架，防止塌方进一步扩大。截止 10月 25日上午，此部位塌方体已将桩号 4+3834+391 段全部及桩号 4+3914+397 段大部分填满，且此过程中已运出碴体将近 100车，总坍塌方量 15
5、00m3。 33 处理方案 3.1 处理方案选择原则：安全性。确保施工安全与运营安全，围岩累计变形量不大于 10cm，衬砌完工后隧道不渗不漏。可操作性强。要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平，并尽可能降低施工难度。灵活性好。根据断面形状和尺寸，因地制宜地选择施工方案。具有可连续性。需兼顾塌方段前后的施工方案的不同，能顺利地进行施工工艺、工序的转换。经济性强。即在保证安全、质量条件下的投入最节约。 3.2 为了保证处理此段落塌方施工人员安全，防止塌方进一步扩大，将桩号 4+4324+391 段落的一次支护进行加固处理：首先将该段加设I16型钢拱架支撑，补打随机锚杆固定拱架、喷射 20c
6、m厚混凝土加固处理，并且进行固结灌浆，灌浆范围为拱墙。固结灌浆分为两个次序进行，孔排距 1.5m，孔深 2.04.0m，呈梅花型布置。共分一个灌浆区段，按照隧洞走向右侧为开始，序孔为右侧孔，序孔为左侧孔。 3.3 处理施工工艺流程：封闭断面围岩固结灌浆 注浆管棚施工台阶出碴及拱架架立核心土出碴拱架底拱封闭拱架支撑加固。 首先封闭塌方断面的松碴，喷厚 20cmC20砼，防止断面灌浆过程中漏浆。为了保证施工作业安全从桩号 4+391处开始向塌方方向顶拱范围进行固结灌浆，灌浆范围为拱墙及拱顶，灌浆管加工型式同超前注浆管棚相同；孔环向间距、排距 1.0m1.5m，固结灌浆管长 4.5m，仰角45度，呈
7、梅花型布置。全断面施工 48mm、长 3.0m的超前注浆小导管管棚，排距根据每循环进尺而定，环向间距 10cm，仰角 710，4向塌方虚碴灌浆，起到固结松动围岩和断面支撑作用。采用上下导坑预留核心土的方式清理封闭塌方断面的松碴，每清理 60cm支立 2榀 I16型钢拱架封闭，上导坑拱架底部采用 I16型钢铺垫，避免拱脚产生集中应力导致拱架下沉，同时方便下导坑开挖时拱腿连接，上导坑每榀拱架采用 8根 6m长 28 锚杆锁脚固定拱架，拱架间采用 25 螺纹钢筋相连，间距 30cm，拱架内外双层 8mm20cm20cm 钢筋网片，喷 C20砼到30cm。 4 施工方法 4.1 喷封闭 C20砼。隧洞
8、塌方面封闭桩号为 4+3914+397 段碴体斜坡面，喷厚 20cmC20砼，防止断面灌浆过程中漏浆。封闭喷射 C20砼作业一次进行。喷射时遵循先下后上、先凹后凸的原则，采用螺旋式喷射方式，喷头与岩面距离控制在 80100cm，喷射角度尽量与岩面垂直，并根据回弹量大小予以调整。 4.2 超前注浆管棚。为了更快、更好、更安全的完成处理任务，在现今塌方断面松碴处向塌方面全断面施工超前注浆小导管管棚，向塌方虚碴灌浆，起到固结松动围岩和断面支撑作用，再进行后续工作，架立钢拱架。 管棚加工：超前注浆管棚采用 48mm 无缝钢管，长 4.5m，前端制成尖状。前段 4.0m钻 6mm 小孔，孔距 30cm，
9、梅花型错开布置。本段塌方处设置的超前注浆管棚，排距根据实际情况布置 3.0m，管棚环向间距 10cm，外插角 710。管棚顶入长度不小于管长的 90%。管棚制作尾部宜采用套丝并与注浆器相配套，方便于灌浆。 4.3 灌浆施5工。本方案的灌浆内容包括：桩号 4+391432 段落的固结灌浆、超前注浆小导管灌浆及桩号 4+391至上游的塌方段及围岩固结灌浆。 4.3.1 灌浆材料 水泥。固结灌浆使用新鲜、无污染的 42.5#合格水泥，且存放时间不大于 3个月。灌浆用水。灌浆用水直接使用经过沉淀后的河水。外加剂。根据现场塌方的情况和此次灌浆目的，需要在水泥浆液中掺入速凝的外加剂，本单位采用水玻璃溶液来
10、达到预期速凝的效果。 4.3.2 施工工艺措施 钻孔前进行孔位、深度、孔径、钻孔顺序的确定及检查工作，采用风枪施钻，钻机安装应平整稳固，孔径及位置严格按要求施工。钻孔过程中进行孔斜测量，并控制好孔斜。孔钻好后，利用风枪将灌浆管送入孔内。注浆浆液采用水泥 1：水 0.8：水玻璃 0.05（重量比）的水泥灰浆。注浆压力不大于 0.6MPa，注浆压力达到 0.6MPa关闭注浆器阀门，停止注浆，如在灌浆过程中发现灌浆压力一直持续不变，且管内继续吃浆，对该管停止注浆。灌浆方法。a 采用孔内循环灌浆法。当灌浆孔发生相互串浆时，可采用群孔并联灌浆或将漏浆口堵死，但孔数不宜多于3个，并应控制压力。b 灌浆在规
11、定压力下，当注入率不大于 0.4L/min时，继续灌注 10min，灌浆即可结束。c 灌浆结束后，先将管口闸阀关闭后再停机，待洞内无返浆时，拆除管口闸阀。灌浆完成后，视情况割除灌浆管，使其不侵入二次衬砌净空。 4.4 钢拱架施工。在洞外按照设计要求断面钢拱架进行加工，上导坑每榀拱架共分 2段，长度不同，交错布置，避免连接板位于同一位置；6下导坑共 2段直腿，洞内拱架通过测量后安装，测出隧洞中线，找出各单元节点的标高后，将各段按顺序安装就位，再检查钢拱架轮廓尺寸，按照设计要求进行调整，拱架采用 28mm 长 6.0m锁脚锚杆固定，每段6根，焊接牢固；钢拱架采用 I16工字钢加工，间距为 30cm
12、。喷厚30cmC20砼后再进行塌方面核心土的出碴工作。 5 结束语 通过以上处理措施的实施，安全通过了塌方洞段，经量测表明，该段下沉、收敛情况稳定，支护结构表面无明显裂纹现象。运用上述方法，对宝瓶引水隧道桩号 4+383处塌方开挖处理效果好、施工进度快、工程成本低、安全性高。在今后的隧道施工中，应加强地质超前预探、预报工作，对隧道前方岩性进行准确预测，并提前做好穿越塌方洞的应急预案，防止大面积塌方和涌水的发生。 参考文献： 1吴焕通，崔永军.隧道施工及组织管理指南M.人民交通出版社，2005. 2朱永全，宋玉香.隧道工程M.中国铁道出版社，2005. 3杨文奇.隧道施工塌方的预防及整治J.科技与企业，2013（22）.
