塌方處施工方案

1、雅礱江錦屏一級電站左岸導流洞K0+42Om-K0+550m洞段塌方處理措施及方案1工程概況1.1施工簡況左岸導流洞K0+420m-K0+550m洞段分三層進行開挖施工，上半洞、下半洞 II層、和下半洞III層開挖分別于2005年4月12日-6月17日、8月15日-8 月28日和10月6日-10月31日完成，支護工作在3-10天內(nèi)完成,上半洞支護系 統(tǒng)錨桿（5m長）1165根，隨機錨桿1107根,下半洞II層支護錨桿517根、隨機錨桿 85根和錨筋樁50根,下半洞I層支護錨桿514根。全洞段已噴護鋼纖維混凝土約 10cm，局部掛網(wǎng)。左岸導流洞K0+430m-K0+550m洞段在約50天內(nèi)，先后發(fā)

2、生9次塌方，上游 面塌方始于2005年10月26日，先由K0+450mK0+455m右邊墻因欠挖處理引 發(fā),2005年11月7日塌方向兩端延伸至K0+426mK0+462m，2005年11月13日， 塌方進一步朝下游面擴展至 K0+460mK0+480m,2005年12月15日 K0+430mK0+500m塌方向頂拱方向進一步擴大；受上游面塌方影響，下游面也 相繼發(fā)生5次塌方,2005年11月2日導流洞左頂拱K0+500mK0+525m出現(xiàn)塌 方,2005 年 11 月 4 日延伸至 K0+560m,2005 年 11 月 14 日 K0+535mK0+550m 洞段塌方進一步擴大,2005年

3、11月23日在K0+500mK0+540m再次出現(xiàn)塌方。截止目前，上下游面塌方均已堵塞隧洞,塌渣體堆積普遍高于設計頂拱設計高程, 塌方形成的塌穴進出口塌落高度約為10m,估計塌穴高度普遍大于10m,局部達到 20m以上。1.2工程地質(zhì)條件左岸導流洞沿線地形陡峻，自然邊坡約40-70度，為反向坡，進口位于解放溝勘 探吊橋下游約40m-50m處，基巖裸露；出口段位于W、丑號山梁拉裂變形巖體下 部相對完整的巖體內(nèi)，隧洞垂直埋深約30m-330m.隧洞沿線出露基巖主要為三疊 系中上統(tǒng)雜谷腦組第二段第6、7、8層及煌斑巖脈，巖性分別為薄-中厚層條帶狀 大理巖、厚層塊狀條紋狀大理巖、薄中厚層狀條帶大理巖.

4、其中，第6層層理較發(fā) 育,夾有分布連續(xù)，性狀軟弱的薄層狀綠片巖，層面結合較差。第8層底部也夾有較 多的綠片巖，因此也存在結合較差的軟弱面。K0+430m-K0+550m洞段圍巖為第8層薄-中厚層大理巖夾薄層綠片巖，其中 K0+440m-K0+480段綠片巖夾層相對較發(fā)育，巖層產(chǎn)狀N200-450E/NW 45。-50。, 與洞軸線方向近平行,且發(fā)育有寬約1.2m-1.5m的煌斑巖脈，與大理巖呈斷層接 觸;fd24小斷層和層間擠壓錯動帶、層面裂隙及第組反傾向裂隙和第組NW 向高傾角裂隙較發(fā)育，且該洞段地下水相對發(fā)育。受上述結構面的組合切割，巖體 完整性較差，呈次塊-鑲嵌結構，部分呈碎裂結構。塌方

5、成因分析及施工對策左岸為反向坡，自然邊坡高陡,岸坡巖體地應力較高，結構面發(fā)育，巖體卸荷強 烈，深部卸荷拉裂縫發(fā)育,工程地質(zhì)條件復雜。K0+430m-K0+550m洞段巖層走 向近平行洞軸線，裂隙相對較發(fā)育，特別是中陡傾角的層面裂隙和反傾向裂隙較發(fā) 育,形成圍巖不利組合。由于導流洞規(guī)模較大，邊墻高達20m,兩組裂隙切割形成的 三角體、楔形體存在向洞內(nèi)滑移的潛在因素，尤其是層面結合較差的綠片巖、煌 斑巖脈等軟弱面的存在及小斷層分布，加上地下水和高應力的作用,導致左右邊墻 失穩(wěn),進而引起頂拱塌方。從塌方成因分析和塌穴進出口典型塌方斷面表明的隧洞頂拱塌落拱為”人” 字型結構，且處于相對穩(wěn)定期進行綜合分

6、析：目前塌穴處于暫時的穩(wěn)定，這是因為 塌穴內(nèi)塌渣體充填，使得”人”字型兩側的支座相對穩(wěn)定，從而形成了暫時的平衡, 因此確保在塌方處理過程中，”人”字型拱兩側支座的穩(wěn)定,是本次塌方處理是否 順利完成的關鍵所在。為此針對此次塌方，擬采取以下措施,以確保塌方處理及后 期施工運行安全。1）.在進入塌穴上下游方向各10m范圍，采用襯砌混凝土進行鎖口，防止進入塌 穴進行塌方處理施工時塌穴回塌,并形成一段安全棚護，便于人員設備的展開；2）.進行塌穴內(nèi)塌渣體固結或在塌渣體頂部澆筑蓋板混凝土，以便對塌方形成 的，人，字型塌落拱對撐，并通過設計開挖頂拱線上部形成由，人，字型塌落拱兩側 墻（板）和頂部蓋板混凝土或塌

7、渣固結拱組成的近似三角形空腔，保證塌落拱的穩(wěn) 定；3）.對,人”字型塌落拱的兩側墻（板）進行錨噴支護施工，進一步穩(wěn)定已形成的塌落拱，防止塌渣開挖過程中，兩側墻（板）失穩(wěn)，造成新的塌方;4）.對塌方段蓋板混凝土及塌渣固結拱下部的邊墻進行固結灌漿、錨噴支護，確 保塌落拱拱腳的穩(wěn)定；5）.對塌方處理通過地段，及時跟進襯砌鋼筋混凝土，自上而下”逆作法”分層澆 筑混凝土,初擬按上導洞、中導坑、下導坑高度分別為7.0m、8.0m、5.8m三層進 行開挖及襯砌；6）.襯砌混凝土施工完成后，對蓋板混凝土上部空腔,回填粘土水泥膏漿,防止空 腔內(nèi)積水惡化圍巖周邊條件，造成邊坡失穩(wěn),危及大壩施工和運行安全。塌方處理

8、主要施工措施及方法3.1鎖口混凝土施工要點1）利用20#工字鋼制作園孤拱架，采用 48鋼管搭設排架固定拱架，邊墻及 頂拱采用”2015 ”小鋼模拼裝模板，利用塌渣形成的斜坡道搭設排架澆筑邊頂拱 混凝土形成鎖口；2）在鎖口混凝土 K0+420m 一側和K0+560m 一側預埋兩排插筋，排距40cm,間 距1.0m,埋入混凝土內(nèi)1.0m,外露1.0m,以便與上下游襯砌段混凝土錨接；3）鎖口混凝土澆筑時，在邊墻布置間、排距1.0m*1.0m的錨筋，錨筋長3.0m, 深入巖石內(nèi)2.25m,外露0.75m,將鎖口混凝土與邊墻錨固在一起；4）為便于鎖口混凝土斜坡道下部混凝土與上部澆筑混凝土相接后形成整體，

9、 鎖口段上部混凝土澆筑時，鋼筋埋入斜坡道塌渣內(nèi)10cm,鋼筋頭摸黃油并加塑料 套保護；5）鎖口斜坡道以下混凝土施工，在塌方段下導坑開挖前并完成斜坡道出渣后 及時完成，底板混凝土在塌方段下導坑混凝土襯砌完成后進行。3.2采用蓋板混凝土通過塌方段施工要點3.2.1施工方案1）坍塌區(qū)基本自穩(wěn)后，當塌穴內(nèi)塌渣體低于設計頂拱線時，利用鋼支撐架設 型鋼挑梁形成棚架，棚架上部鋪設鐵皮，形成保護并作為蓋板混凝土施工模板， 澆筑蓋板混凝土；當塌穴內(nèi)塌渣體高于設計頂拱線時,利用塌渣體作為底模,澆筑 蓋板混凝土。2）在混凝土蓋板的保護下，進行導流洞塌方段上導洞加固、塌渣體開挖及 洞室混凝土襯砌。3.2.2主要施工措

10、施1）塌方段處理采取先護頂，再自上而下開挖、支護、襯砌混凝土的程序進行。為防止塌方體出渣過程中側墻坍塌，引起導流洞洞頂出現(xiàn)新的塌方，開挖塌渣 體前，首先對導流洞側墻進行固結灌漿。邊墻固結灌漿花管按1mX 1m間排距梅花 型布置，孔深深入邊墻塌方體內(nèi)56m。灌漿水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1三 級，必要時，按水泥重量比摻加3%水玻璃。2）塌方處理前，在進入塌穴端部安裝兩棉鋼支撐，間距1.0m，鋼支撐采用 25100連接筋加固，并布置鎖腳錨桿，長度5.0m，外露0.3m，與鋼支撐牢固焊 接，作好進入塌穴前的準備。3）已澆蓋板混凝土段在導流洞側墻固結灌漿結束后分段進行開挖，分段長度控 制在

11、1.0m左右，并及時在鋼支撐頂部架立復拱對已澆蓋板混凝土進行頂撐，在 蓋板混凝土保護下,每完成6.0m洞段的處理，及時安排混凝土襯砌。4）塌穴內(nèi)塌渣體低于設計頂拱線時，利用塌穴前端架立的鋼支撐作為型鋼挑 梁的支點，按以下施工程序進行施工:a利用安裝的鋼支撐架立型鋼形成挑梁；b 對已經(jīng)坍塌的邊墻進行固結灌漿加固，必要時補澆混凝土，對未坍塌的邊墻視情 況，采取錨桿或錨筋樁鎖定；c在挑梁上鋪設鐵皮，形成簡易棚護；d在簡易棚護 的保護下出渣；e架立下一棉鋼支撐頂撐挑梁；f按b-e程序循環(huán)施工，完成塌 方段襯砌分段長度的施工（6.0m）,澆筑蓋板混凝土； g按照上述程序進入下一循 環(huán),通過塌方段。5）按

12、上導洞、中導坑、下導坑三級臺階清理洞內(nèi)塌渣。首先進行邊墻至頂拱 7.0m部分施工，安排塌渣清理超前邊頂拱混凝土襯砌2-3個作業(yè)段；中導坑開 挖時預留中部核心堆渣,作為施工通道，挖除兩側墻的堆渣。上導洞已襯砌混凝土 的穩(wěn)定通過上導洞邊墻混凝土施工預埋的穿縫插筋、邊墻插筋和出渣過程中及時 架立的型鋼支架來承擔。下導坑施工時，開挖由洞里向洞外全斷面掘進，邊底板混 凝土及時跟進襯砌。6）上導洞邊頂拱混凝土澆筑完成后，進行中導坑開挖時，如果采用預留核心 堆渣不能形成交通通道時，分左右兩個半洞交錯進行開挖和襯砌。3.3采用預注漿形成塌方段頂拱穩(wěn)定圈通過塌方段施工要點3.3.1施工方案說明本次導流洞K0+4

13、30m-K0+550m洞段塌方的形成歷時較長，塌穴內(nèi)堆渣 經(jīng)多次塌方形成，塌方形成后，上下游塌穴口處坍塌高度已達10m以上，且塌穴內(nèi) 堆渣體高度均高于設計頂拱線，因此初步推測,塌穴內(nèi)堆渣體高于頂拱的洞段占絕 大多數(shù)；另一方面，塌方多由邊墻失穩(wěn)而引發(fā)，因此，邊墻的坍塌的深度可能相對較 大。從導流洞開挖后揭露的地質(zhì)條件和塌穴的基本穩(wěn)定分析,塌穴頂部之所以穩(wěn) 定,主要是”人”字型塌落拱兩側墻（板）相互咬合,塌穴內(nèi)堆渣體阻止了”人”字型塌 落拱兩側墻（板）支座的滑落。為此，在塌方處理過程中，通過對支座部位塌渣體進 行固結灌漿，在塌穴內(nèi)塌渣體開挖過程中，不擾動”人”字型塌落拱支座具有十分 重要的意義。因

14、此，當塌穴內(nèi)塌渣體高度較大時，擬采取固結灌漿對塌渣體進行固 結,一方面在設計開挖頂拱線以上形成3-5m穩(wěn)定拱圈，穩(wěn)定”人”字型塌落拱，在穩(wěn) 定拱圈的保護下，進行導流洞塌方段上導洞加固、塌渣體開挖及洞室混凝土襯砌; 另一方面，通過灌漿，穩(wěn)定”人”字型塌落拱支座。3.3.2施工方案及措施1）利用塌渣體前架立的鋼支撐，按1:1的角度上挑中空自進式錨桿，錨桿長控制 在5m左右,確保灌漿時,出漿點高于設計頂拱3-5m；2）采用素噴混凝土封閉掌子面，噴護混凝土厚度控制在10cm左右；3）按水灰比1:1控制進行灌漿，灌漿時，從最低處布置的灌漿管由高處逐步灌 注,灌漿高程超出頂拱1-2m后,漿液內(nèi)摻加3%水玻

15、璃，以縮短漿液凝結時間，限制 漿液擴散范圍；4）根據(jù)灌漿量及漿液在頂拱面的上升速度，判斷漿液注入高度，或設觀測管判 斷漿液高度,決定終止灌漿施工；5）灌漿結束后，待凝8-12個小時后,進行開挖出渣施工；6）開挖循環(huán)進尺按1.0m控制,并架立鋼支撐進行強支護；7）鋼支撐頂部布置超前錨桿跟進施工，超前錨桿長按4.5m控制，上挑角度 10-15度，超前錨桿搭接長度按1.0m控制，尾部與鋼支撐焊接牢固；8）完成塌方段處理6m后，及時對上導洞邊頂拱進行鋼筋混凝土襯砌；9）按上導洞、中導坑、下導坑三級臺階清理洞內(nèi)塌渣。首先進行邊墻至頂拱 7.0m部分施工，安排塌渣清理超前邊頂拱混凝土襯砌2-3個作業(yè)段；中

16、導坑開 挖時預留中部核心堆渣,作為施工通道，挖除兩側墻的堆渣。上導洞已襯砌混凝土 的穩(wěn)定通過上導洞邊墻混凝土施工預埋的穿縫插筋、邊墻插筋和出渣過程中及時 架立的型鋼支架來承擔。下導坑施工時，開挖由洞里向洞外全斷面掘進，邊底板混 凝土及時跟進襯砌。10）上導洞邊頂拱混凝土澆筑完成后，進行中導坑開挖時，如果采用預留核 心堆渣不能形成交通通道時，分左右兩個半洞交錯進行開挖和襯砌。3.4水泥粘土膏漿施工要點導流洞K0+430m-K0+550m洞段塌方形成的穴較大，為防止襯砌混凝土完成 后，因大壩蓄水，致使頂拱混凝土上部空腔內(nèi)積水，從而惡化圍巖周邊條件,造成邊 坡失穩(wěn)，影響大壩安全，擬采用價格低廉的水泥

17、粘土膏漿進行灌注。水泥粘土膏漿漿材主要由粘土（重量比占75%）、水泥（重量比占20%）、粉煤灰 （水泥重量的20%）及水玻璃等組成,水泥膏漿固結體強度初擬按7.5-10MPa控制。灌漿通過預埋管或鉆孔形成進漿通道，采用SNS雙漿泵或混凝土泵（必要時）進 行灌注，埋管或鉆孔與空腔連通后，根據(jù)空腔高度控制出漿管口高程,沿洞軸線方 向,每個灌漿斷面擬布置3-4根灌漿管，灌漿管深入空腔后，在頂拱上部形成錯落 有致的分布，以便于灌漿時排氣、回漿，防止因灌漿中斷后造成灌漿管堵塞,影響 灌漿效果。水泥粘土膏漿由洞外設集中制漿站拌制，洞內(nèi)設一個中轉(zhuǎn)站，便于摻加水玻 璃等速凝材料，采用混凝土泵送時，可摻加砂子和

18、細細石。回填灌漿在襯砌砼達到70%的設計強度后進行，采用填壓式灌漿方式。由 低向高分層進行，從出漿口埋管最低處起灌,灌漿過程中相鄰灌漿管出現(xiàn)串孔串 漿現(xiàn)象，當被串孔排出濃漿時將其堵塞。因故中斷灌漿時及早恢復灌漿，如中斷 時間超過30min，則重新掃孔疏通進行復灌，此時若灌漿孔不吸漿，則在相應孔 序灌漿完成后重新就近鉆孔進行灌漿。灌漿壓力采用0.30.5Mpa。回填灌漿結束標準采用在達到灌漿設計壓力時，灌漿孔停止耗漿并繼續(xù)灌注 5min結束，每孔灌漿結束后，關閉孔口閥門，閉漿8小時。灌漿結束后，將鉆孔內(nèi)污物及時排除，采用濃漿將全孔封堵密實和抹平，露 出襯砌混凝土表面的埋管應割除。水泥粘土膏漿回填灌漿工藝見框圖水泥粘土膏漿回填灌漿工藝框圖3.5施工安全措施1）加強邊坡和洞內(nèi)變形觀測，發(fā)現(xiàn)異常，立即反饋；2）出渣過程中，安排專人對頂拱、邊坡進行觀察，若出現(xiàn)裂縫、異常響動 等塌方前兆，及時通知現(xiàn)場施工人員迅速撤退；3）嚴格按既定方案施工，現(xiàn)場不得擅自更改；4）保證塌方處理保持良好的照明及交通順暢；5）拆除殘留支護時，設法割斷，禁止拉拽，以防止引起相鄰段變形；6）塌方體開挖過程中，對支護結構經(jīng)常檢查，保證其處于良好受力狀態(tài)；7）保證洞內(nèi)動力電纜及照明