1、精品 料推薦西安市黑河金盆水利樞紐溢洪洞陡坡段冒頂塌方處理方案綜述1 工程概況金盆水利樞紐溢洪洞是黑河水庫(kù)的主要泄水建筑物 , 位于大壩石岸。全長(zhǎng) 522. 544m , 由進(jìn)口引渠段、溢流閘室段、洞內(nèi)陡坡段、反弧段、平洞段及出口明涵段、擴(kuò)散段和挑流鼻坎段組成。各洞身斷面均為圓拱直墻形 , 開挖斷面由進(jìn)口段 BH =14. 7 17. 8m 變?yōu)槎钙露文┒?BH= 13. 20 14. 80m。工程所在區(qū)域基巖為前震旦系寬坪群大鎮(zhèn)溝組 (A nzKd) 變質(zhì)巖 , 巖性以云母石英片巖 (Se)、綠泥石片巖 (Sc) 及鈣質(zhì)石英巖 (Q u) 為主 , 間有沿后期斷裂而侵入的石英巖脈 (q)、云

2、煌斑巖脈 (x) 及斜長(zhǎng)斑巖脈 (N ) 分布。洞室以強(qiáng)風(fēng)化云母石英片巖為主, 間有部分綠泥片巖和少量鈣質(zhì)石英巖。大部分是巖體破碎、易風(fēng)化的軟弱基巖, 風(fēng)化嚴(yán)重 , 裂隙發(fā)育。斷層數(shù)量多 , 并且相互交錯(cuò) , 地質(zhì)勘探不能詳細(xì)提示地層狀況,其中影響較大的F5 斷層寬度 1. 5m , 影響帶 16m。在隧洞開挖掘至0+ 090 時(shí)發(fā)現(xiàn)一條新的斷層 , 寬度 1m。F5 斷層與該斷層互相切割 ,其充填物均為斷層泥、角礫巖、石、屑, 微膠結(jié)散粒結(jié)構(gòu) , 遇水極易軟化塌陷 , 嚴(yán)重時(shí)呈流淌狀 , 屬極不穩(wěn)定的 V 類圍巖。全洞地質(zhì)條件差 , 不穩(wěn)定性的 ( 類) 和極不穩(wěn)定的 ( 類)占 50%以上

3、。洞身開挖斷面大 , 成洞條件差。陡坡段坡比為 1: 2 ( 26. 7 不) ,能使用大型開挖及混凝土施工設(shè)備, 施工效率低 , 進(jìn)度慢。陡坡段沿1精品 料推薦線側(cè)墻高度、底寬和頂拱圓半徑逐漸變化為異型漸變段, 施工難度大。2 陡坡段塌方情況2. 1 塌方經(jīng)過(guò)溢洪洞陡坡段上中導(dǎo)洞貫通時(shí)間為 2000 年 9 月 6 日。由于地質(zhì)勘探未查明無(wú)名斷層的存在 , 施工當(dāng)中事先沒有采取得力措施 , 導(dǎo)致了首次塌方。由于類似小規(guī)模的塌方在以往洞室開挖中時(shí)常發(fā)生 , 并未引起足夠重視。自 2000 年 9 月至 2000 年 11 月, 一直采用常規(guī)施工方法 , 邊塌方邊出渣 , 自地表鉆孔下錨束 ,

4、洞內(nèi)再用混凝土澆筑后張拉懸吊混凝土治理塌方的方案。 2001 年 3 月 14 日, 錨束鉆孔已完成 , 洞內(nèi)繼續(xù)出渣時(shí)發(fā)生了大規(guī)模冒頂塌方。山體表面出現(xiàn)一直徑約 10m、深約 15m 的塌落坑體。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察和綜合分析 , 該段主要是由于受 F5 斷層影響 , 再加上邊塌方邊出渣 , 致使塌方形成的空腔已與地表相溝通導(dǎo)致冒頂。洞頂距地面高差約 85m。塌方造成 0+084 0+ 095m 處全部封死 , 形成邊同拱架、架管在內(nèi)以粘土片石為主組成的塌方體約 3000m3。同時(shí) , 受 F5 斷層和下游塌落體影響 ,在 0+ 069 0+ 084 段頂部 F5 斷層與無(wú)名斷層形成三角體 , 該三角

5、體圍巖處于極不穩(wěn)定狀態(tài) , 急需進(jìn)行加固處理。2. 2 先期處理措施2. 2. 1 邊塌方邊出渣強(qiáng)行掘進(jìn)2精品 料推薦鑒于首欠塌方規(guī)模不大, 且方量小 , 為了爭(zhēng)取工程進(jìn)度 , 從 2000年 9 月 12 日開始 , 采取邊塌方邊出渣 , 邊噴錨支護(hù)方法 ,歷時(shí)兩個(gè)月時(shí)間 , 先后共立拱架 13 榀。試圖一舉通過(guò)塌方體 ,由于施工擾動(dòng) , 不僅沒能有效遏制塌方 , 而且加劇了冒頂?shù)漠a(chǎn)生。2. 2. 2 預(yù)應(yīng)力錨束加固在洞室進(jìn)行塌方處理的同時(shí), 對(duì)塌腔頂部采取預(yù)應(yīng)力錨束進(jìn)行加固。在地面相應(yīng)位置造110 錨束孔 17 個(gè), 然后每孔分別采用7束 7 5 (100t級(jí) ) 松弛鋼鉸線穿至堆渣頂部,

6、 并以塌方體為支撐 ,用 C20 一級(jí)配微膨脹混凝土回填。 由于此時(shí)未塌方巖體已不穩(wěn)定 , 再加上造孔擾動(dòng) , 正當(dāng)造孔完成穿錨束時(shí)出現(xiàn)冒頂塌方。2. 2. 3 膨脹混凝土回填地表塌坑為防止地表水滲入 , 用膨脹混凝土回填地表塌坑, 采用人工削坡方式 , 將地表層塌方四周的倒坡或直立坡削至1: 0. 10. 2 的正坡 ,再用混凝土填充 (見圖 1) , 共計(jì)回填混凝土1050m 3。因 F5 斷層與一橫切洞室的高傾角無(wú)名斷層切割隧洞頂形成極不穩(wěn)定的三角體 , 首先在上半洞洞底兩側(cè)墻部位砌 M 1094100cm漿砌石擋墻 , 插入鋼筋 , 澆筑 C20 混凝土。鋼拱架采用 18# 工字鋼加工

7、制作 , 側(cè)墻模板采用常規(guī)辦法支撐加固 , 頂拱曲面混凝土模板采用 14# 槽鋼對(duì)口焊接彎制 , 模板支撐和頂拱支撐見圖 2。待側(cè)墻拆模后 , 在兩側(cè)墻各布置 18 根 2520t級(jí), 孔深 10. 5m 預(yù)應(yīng)力錨桿。防止頂拱下滑。3精品 料推薦2. 2. 5 固結(jié)灌漿加固對(duì)塌方渣體自地表和洞內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿。首先 , 在洞內(nèi)渣體表面噴射 C25 細(xì)石砼 , 封閉掌子面 , 噴射厚度 20 30cm , 然后 , 用 0. 1 0. 6Mpa 的壓力進(jìn)行固灌。由于造孔困難 , 固灌孔深逐漸增加 , 壓力隨孔深逐漸增大 , 直至穿越塌方段。地表灌漿仍利用原錨束孔 , 采用 0. 6 018Mpa

8、的壓力 , 自下而上分段灌注。灌漿時(shí)嚴(yán)格按照相應(yīng)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工 , 共灌注水泥 1050t。通過(guò)2. 2.6 超前管棚支護(hù)用 100B 潛孔鉆沿頂拱上沿造孔 26 個(gè), 孔深 12 14m , 間距1. 5m , 孔與洞軸線夾角 5 10, 孔徑 110, 插入 69 鋼管 ,管長(zhǎng)13m , 基本穿插越塌方區(qū) , 孔內(nèi)注入 M 25 水泥砂漿形成管棚。3 綜合處理方案3. 1 施工方法經(jīng)過(guò)對(duì)塌方段現(xiàn)場(chǎng)多次考察, 深入分析 , 反復(fù)論證后決定采用先固結(jié)塌方體 , 后開挖的總體方案。在施工過(guò)程中始終貫徹短掘進(jìn)、強(qiáng)支護(hù)、勤觀測(cè)的總體原則 , 進(jìn)尺控制在 0. 5m 以內(nèi) , 盡量避免爆破作業(yè), 及

9、時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù) , 具體施工工藝流程如下 :灌漿固結(jié)塌方體 超前管棚支護(hù) “ D”形掏槽法開挖 C25 混凝土封閉 自鉆式錨桿錨固 鋼拱架支護(hù) 網(wǎng)片制安 混凝土噴護(hù)回填灌漿3. 1. 1 開挖施工4精品 料推薦采用 EX200 反鏟挖掘、風(fēng)鎬配合施工方法。首先用反鏟挖兩個(gè)拱角 , 兩側(cè)寬度小于 3m , 以反鏟能正常作業(yè)為準(zhǔn)。其次滯后挖中間部分 , 使中間預(yù)留 1. 2 2m 的施工平臺(tái) , 這樣做的好處有二 : 一是預(yù)留部分對(duì)掌子面起一定支撐作用 , 防止掌子面坍塌 , 二是可代替腳手架 , 便于安裝拱架。開挖順序見圖 3。3. 1. 2 C25 混凝土封閉當(dāng)一個(gè)循環(huán)的挖掘工作完成后, 立即

10、用 C25 噴射混凝土進(jìn)行封閉 , 厚度為 5 8cm。3. 1. 3 自鉆式錨桿錨固由于該段成孔條件差 , 所以均采用自鉆式錨桿 , 超前錨桿與系統(tǒng)錨桿錯(cuò)排呈梅花型布置, 錨桿桿長(zhǎng) 6m , 孔深 5.6m , 外露 0. 4m ,間排距為 0. 8 5. 6m , 超前錨桿與洞軸線夾角為60o。錨桿灌漿漿液用 0. 6: 1 水泥漿 , 灌漿壓力不小于 0.4Mpa。3. 1. 4 拱架支護(hù)鋼拱架為 18 槽鋼對(duì)口焊接加工成弧形 , 間距為 50cm?？紤]到拱角承重 , 且開挖時(shí)難以達(dá)到新鮮完整基巖 , 采用鎖角錨桿對(duì)拱角進(jìn)行固定 , 每個(gè)拱角為 4 根 253. 5m錨桿 , 拱架與拱架

11、之間用 25 螺紋鋼焊接 , 間距為 30cm , 鋼筋焊在拱架上部 , 形成一排縱向連系筋。在進(jìn)行到 0+ 089 后, 根據(jù)地質(zhì)情況 ,用 225+ 1 36兩筋一管錨束代替普通錨桿鎖固拱角。5精品 料推薦3. 1. 5 鋼筋網(wǎng)片制安鋼筋網(wǎng)采和預(yù)制好的 62020 網(wǎng)片直按置入拱架之間 , 網(wǎng)片規(guī)格為 0. 6 1. 0m , 網(wǎng)片與錨桿焊接牢固 , 因拱架間有 25 縱連系筋 , 故采用單層網(wǎng)片。3. 1. 6 C25 混凝土噴護(hù)由于噴護(hù)混凝土代替了現(xiàn)澆混凝土 , 噴護(hù)厚度為 30cm40cm , 達(dá)到與拱架持平 , 以形成較密的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) , 噴護(hù)時(shí)第一次為8 10cm , 以后再

12、隨進(jìn)度循環(huán)噴護(hù) , 分 3 5 次進(jìn)行 , 直至與拱架齊平。3. 1. 7 塌方渣體清除由于堆積物主要為石渣加片石, 細(xì)顆粒含量較大 , 開始的回填灌漿效果不明顯 , 漿液將槽鋼、拱架和架管填充密實(shí) , 與部分片石形成固結(jié)圈 , 未達(dá)到理想的固結(jié)范圍 , 由于采用自鉆式錨桿直接注漿 , 促使渣體含水率增大 (8. 4 17. 3%) , 石渣基本呈松散狀。出渣時(shí) , 先用氣割切除拱架與架管 , 并保留中間堆積物。兩側(cè)以人工為主 , 反鏟配合出渣。3. 1. 8 回填灌漿在已形成支護(hù)段打自鉆式錨桿, 深 4m , 間排距 11m , 采用單孔單灌法進(jìn)行回填灌漿。 這樣使塌方體小空腔進(jìn)一步充填密實(shí)

13、。并與已支護(hù)的鋼梁混凝土形成4 5m 厚的固結(jié)圈。保證了隧洞上半洞的穩(wěn)定。6精品 料推薦3. 2 技術(shù)要求3. 2. 1 測(cè)量放線采用 TCR305 型全站儀進(jìn)行測(cè)量放樣 , 用紅漆標(biāo)注開挖輪廓線和錨桿位置點(diǎn)。3. 2. 2 爆破控制在處理塌方時(shí) , 最怕爆破振動(dòng) , 破壞塌方體內(nèi)部結(jié)構(gòu) , 使之失衡。但在開挖時(shí)難免遇到局部原狀基巖 , 需進(jìn)行爆破時(shí) , 必須視具體情況和具體部位考慮藥量及爆破方式 , 一般在頂拱靠近塌方體的特殊部位 , 均采用單孔火雷管起爆 , 藥量控制在 0. 3kg 左右。若拱角非特殊部位一般采用非電毫秒延時(shí)起爆網(wǎng)絡(luò) , 單孔藥量不超過(guò) 150kg, 總藥量不超過(guò) 3kg

14、, 且必須單孔單響。3. 2. 3 噴射混凝土配合比噴射混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試:C25 混凝土實(shí)測(cè)為 30Mpa、27Mpa、26Mpa錨桿拉撥測(cè)試 :設(shè)計(jì)每根不小于8t, 實(shí)測(cè)為 8. 5t、8. 7 t、9. 2t、8. 1t4 結(jié)語(yǔ)1) 大型隧洞的前期地質(zhì)工作一定要認(rèn)真細(xì)致 , 為設(shè)計(jì)施工提供詳實(shí)資料 , 以減少工程投資。黑河溢洪洞采用自鉆式錨桿與普通錨桿相比較 , 既增加投資 130 萬(wàn)元 , 又影響了整個(gè)主體工程進(jìn)度。7精品 料推薦2) 洞室塌方不可盲目出渣、強(qiáng)行掘進(jìn)。首先應(yīng)對(duì)塌方體進(jìn)行表面封閉 , 使其保持相對(duì)穩(wěn)定 , 盡可能減少擾動(dòng)次數(shù) , 避免造成冒頂塌方。3) 固結(jié)灌漿是基礎(chǔ)。固結(jié)灌漿使塌方渣體形成了一個(gè)整體 ,提高了巖石的強(qiáng)度級(jí)別 , 是塌方處理的關(guān)鍵。4) 超前管棚是前提。沿洞頂軸線設(shè)置超前管棚 , 對(duì)阻止塌方體下滑起到重要作用。5) 自鉆式錨桿是關(guān)鍵。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè) , 冒頂塌方介質(zhì)為粘土、沙礫、碎石、片石 , 倒塌的架管、拱