沙沱水电站灌浆隧洞开挖不良段处理施工技术22923.docx

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1、沙沱水电电站灌浆浆隧洞开开挖不良良段处理理施工技技术秦领军摘 要在在隧洞开开挖中出出现不良良地质段段是比较较普遍的的现象，最最重要的的是如何何制定合合理、有效的的处理办办法，保保证施工工作业人员员的安全全。下文文就针对对沙沱水水电站左左岸3771灌浆浆隧洞开开挖施工工中出现现的一些些不良地地质段的的处理技技术，进进行详细细的阐述述，旨在在对隧洞开开挖不良良地质的的处理技技术进行行交流学学习。关键词词灌浆浆隧洞开开挖 不良段段 处处理 技术一、工程程概况1、概述述沙沱水电电站水库库正常蓄蓄水位2265.000m，相相应库容容7.770亿mm2，总库容9.10亿mm2，其中，防防洪库容容2.009

2、亿m2，调节库库容2.87亿亿m2，属日日调节水水库；电电站装机机11220MWW，多年年平均发发电量445.552亿kkWhh；通航航建筑物物按四级级航道设设计，过过坝船舶舶吨位5500tt级，年年过坝能能力为2220万t，大大坝防洪洪标准按按5000年一遇遇洪水设设计，220000年一遇遇洪水校校核；枢枢纽由碾碾压混凝凝土重力力坝、坝坝身溢流流表孔、左左岸引水水坝段、坝后厂房及右岸垂直升船机等建筑物组成。2、灌浆浆隧洞设设计根据沙沱沱水电站站前期勘勘探等数数据，该该电站的的防渗共共分三部部分，即即由左右右岸坝肩及大大坝廊道道防渗体体共同组成成。廓道道主要穿穿过的地地层为OO1m1O1hhO

3、1tt2-22O1tt2-22O1tt2-11O1tt1，主主要发育育有F22F8F9f222f199F2断层。左岸3771灌浆浆隧洞底底高程为为大坝高高程，隧隧洞上部部覆盖层层薄，最最薄处仅仅为133 m。隧隧洞实际际开挖洞洞身全长长8400m，开挖断断面宽、高高为4mm、4.9m。支护方式为一期支护和部分地段衬砌混凝土。洞室围岩类型主要为、类岩石。衬砌完后进行回填、固结、帷幕灌浆防渗处理工作。3、水文文地质条条件沙沱坝址址以上多多年平均均降水量量为10091mmm。降降水年内内分配很很不均匀匀，58月降降水量占占全年的的58.1%，44100月降水水量占全全年的885.11%。年年内各月月

4、降水占占全年的的百分比比以6月月分的比比重最大大，为117.44%。全全年降水水量见表表1-11。表1-11 沙沙沱坝址址以上流流域多年年平均降降水量表表 项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年降水量(mm)24.0024.0040.4499.22162.7189.6148.4122.0102.691.6651.2222.9910911.0占全年(%)2.22.22.79.115.0017.4412.6612.119.58.44.72.1100坝址区出出露基岩岩为奥陶陶系桐梓梓组（OO1t）至至志留系系龙马溪溪群（SS1Lnn）地层层，岩性性包括灰灰岩、白白云质灰灰岩、

5、泥泥灰岩、页页岩、砂砂岩等，沉沉积韵律律明显。第第四系零零星分布布，以残残坡积、冲冲积层为为主，坝坝址两岸岸级阶阶地位置置地下水水位低平平，反映映其溶蚀蚀发育，地地下水排排泄畅通通。暴雨雨后两岸岸边沿溶溶洞、溶溶蚀裂隙隙、平硐硐有多处处出水点点。二、隧洞洞开挖方案案综述（1）本本灌浆隧隧洞施工工，因洞洞挖的断断面尺寸寸较小，为为了避免免施工相相互干扰扰，开挖挖和一期期支护交交叉进行行，混凝凝土衬砌砌在开挖挖及一期期支护全全部完成成后进行行；（2）隧隧洞的开开挖作业业，采用用“新奥奥法”施施工，光光面爆破破，及时时支护；（3）洞洞室开挖挖采用人人工钻孔孔、全断断面开挖挖；（4）洞洞室支护护紧随隧

6、隧洞开挖挖进度及及时进行行分段施施工，与与隧洞开开挖平行行交叉作作业。根根据设计计图纸要要求和现现场实际际地质情情况采用用挂网喷喷混凝土土、注浆浆锚杆等等支护方方式。三、不良良地质段揭揭露形式式及处理理施工技技术1、桩号号0+22700+2275段揭露形式式：该段属于于岩溶发发育地段段，从开开挖断面面出揭露露情况判判断，受受岩溶系系统发育育影响，上上部及左左侧岩石石破碎，右右侧边墙墙出露了了一垂直直发育岩岩溶管道道，有渗渗水，作作连通性性试验，管管道内积积水不能能充满，可可能与河河床相通通。岩石石主要为为灰岩，破破碎，裂裂隙发育育不规则则。施工方法法：（11）对两两侧及顶顶部松动动岩块进进行排

7、除除；（2）按按设计要要求进行行混凝土土喷锚，进进行初步步加固；（3）在在设计好好的工字字钢安装装位置环环边墙进进行锚杆杆孔钻孔孔，安装装固定锚锚杆；在在顶部要要钻设超超前锚杆杆，对未未开挖部部进行锁锁固；（4）将将洞外制制作好的的20bb工字钢钢运至洞洞内，进进行安装装，间距为为0.66m，中中间加横横向筋加加固；纵纵向与已已安装好好的锚杆杆进行焊焊接。（5）在在已安装装的工字字钢支撑撑顶部摆摆放木板板，最好好是回填填块石；（6）对对右侧的的空腔区区堆砌550cmm厚的浆浆砌石，直直到上部部未脱空空部位；（7）对对已进行行的钢支支撑进行行喷射混混凝土，进进行第二二次加固固，便于于钢支撑撑与岩

8、壁壁形成整整体。竹竹跳板安安装铺设设应在工工字钢安安装完33 榀之之后即可可安装，可以使作业人始终在有保护状态下作业。（8）在在超拱处处钻设部部分排水水孔，排排除上部部积水，降降低上部部的压力力。2、桩号号0+22860+2296段揭露形式式：该部位在在开挖过过程中暴暴露出来来，当时时在放完完一轮爆爆之后，就就不断垮垮塌，垮垮塌物多多为黏土土夹有部部分块石石。待出出渣过后后，洞顶顶揭露为为较大的的岩溶空空腔，内内部为坍坍塌的黏黏土及块块石充填填，左侧侧及顶部部为完整的的有限空空腔，右右侧有不不稳定岩岩块，右右侧有渗渗水。施工方法法：（1）根根据塌方方区域判判断，上上部为原原始岩壁壁，相对对稳定

9、。总总体思路路采用220b工工字钢进进行支护护，两边边墙回填填浆砌石石至起拱拱处，最最后进行行全断面面喷射混混凝土。（2）将将洞外制作完完成的工工字钢运运至洞内内，进行行安装，间间距为00.5mm，横向向采用双双层加强强筋焊接接或是采采用工字字钢焊接接。（3）在在位于左左侧边墙墙处钻设设固定锚锚杆，锚锚杆入深深至少11.5m，外外侧与安装的的工字钢钢进行焊焊接。（4）工工字钢安安装以33榀为一一组，安安装后进进行顶部部铺设木木板或是是钢筋网网片，如如果条件件及资源源允许，最最好是在在木板下下部铺设设钢筋网网片。木木板的处处好可使使上部掉掉块软着着落，避避免直接接冲击。但但是不易易于喷射射混凝土

10、土形成有有效整体体。（5）顶顶部支护护完成后后，在工工字钢与与边墙之之间砌筑筑浆砌石石，使浆浆砌有利利石与钢钢支撑形形成整体体受力。（6）对对已完成成的钢支支护及浆浆砌石面面，进行行混凝土土喷射，进进一步加加强顶部部及两边边的抗压压强度。（7）依依此循环环进行，直直至对塌塌空面支支护完成成。（8）考考虑到上上部临空空面较大大，加固固范围应应延伸至至完整面面以内至至少1.5m，且且在完整整面上部安装钢钢支撑，并应在全断面内钻设锚杆与钢支撑焊接。（9）同同样应施施工排水水孔，降降低上部部压力，避避免积水水对松软软岩块的的侵蚀作作用。3、桩号号0+33250+4440段揭露形式式：该部位设设计开挖挖

11、断面为为B断面面，按设设计图纸纸要求，本本段不进进行任何何支护，但但在开挖挖完成后后，此部部分与设设计有出出入，部部分地段段岩石为为层状灰质质页岩，易易风化，剥剥落。因开开挖隧洞为灌灌浆隧洞洞，洞内内还需进进行施工工作业，为为保证作作业人员员安全，针针对此种种情况，提提出了加加固方案案。施工方法法：（1）增增设系统统锚杆，锚锚杆设计计参照主主合同AA型断面面锚杆进进行布置置，锚杆杆长3mm，入岩岩2.99m，外外露0.1m。（2）岩岩洞壁铺铺设钢筋筋网，间间距为220*220cmm。（3）喷喷射C220混凝凝土，厚厚度100cm。（4）在在局部渗渗水部位位应钻设设排水孔孔。4、桩号号0+665

12、10+6655段段揭露形式式：该部位揭揭露地质质情况为为，两边边墙岩石石完整，顶顶部破碎碎。顶部部岩层破破碎且夹有黏黏土，时时有掉块块，但不不会大面面积坍塌塌。主要要是从保保证作业业人员安安全考虑虑进行有有效加固固。施工方法法：（1）先先对出露露面喷射射一道CC20混混凝土，对对破碎面面进行初初步加固固；作业业时要有有专人指指挥，随随时观察察顶部喷喷射混凝凝土的变变化情况况；（2）顶顶部增加加随机锚锚杆和系系统锚杆杆，入岩岩深度可可根据钻钻孔情况况确定，但但至少不不少于33m，钻钻设角度度为455600，锚杆杆呈梅花花型布置置；（3）制制作安装装钢筋肋肋，主要要是把钢钢筋切割割成长330cmm

13、左右，按按照岩壁壁的平整整程度及及钻设的的锚杆进进行焊接接，本处处使用的的钢筋型型号为22螺纹纹钢。（4）待待钢筋肋肋制作焊焊接完成成后，再再对该区区域进行行C200混凝土土喷射，厚厚度100cm。必要时还可适当加厚，但应保证原有的设计断面不变或提前征得监理、设计、建设单位的同意。5、桩号号0+88230+8828段段揭露形式式：该不良地地质段是是在放完完一轮爆爆之后，发发现有部部分破碎碎，在施施工完第第二轮爆爆之后，发现不断垮塌，垮塌物为块石、黏土，块石最大有2吨多，当时掌子面已全部被垮塌物封堵，待出渣过后，揭露一因塌方形成的大型空腔。洞内靠左侧有渗水，但不大。经现场观察，桩号0+823以里

14、为完整的灰岩，塌方处为泥夹石，岩壁不规则，且不断有掉块下来，为此，断定该部位是受地质构造影响，是属上盘下降形成的正断层。此空腔上部大，下部小，根据出渣记录，总的是垮塌物约为700方。施工方法法：（1）首首先要对对不良地地质进行行地质判判断，确确定是何何种原因因形成，另另要观察察塌方物物为软质质还是硬硬质。因因形成原原因不同同，塌方方物岩性性不同，处处理方法法亦不同同。（2）针针对此处处是受构构造运动动形成的的断层带带且塌方方物为黏黏土夹块块石，不不亦采用用管棚法法，黏土土导致浆浆液无法法扩散或或是扩散散效果不不好，从从而无法法在塌方方体形成成有效加加固体。（3）通通过以上上分析，确确定该部部位

15、的基基本处理理思路为为：“堵头封封堵，回回填混凝凝土、短短进尺、弱爆破破开挖，强强支护”。（4）塌塌空区比比较大，先先对靠近近临空面面进行加加固。加加固方法法采用钢钢支撑，间间距0.5m，再再进行喷喷射C220混凝凝土。（5）在在完成的的岩壁及及临空面面间浇筑筑厚1mm的混凝凝土墙作作为堵头头，随着着堵头上上升，不不断在塌塌空区回回填废木木条及稻稻草。回回填物高高度不超超过设计计开挖线线。回填填物的作作用可以减减少掏心心区施工工的困难难。（6）在在浇筑堵堵头时，应应预埋泵泵管，泵泵管埋设设至少要要保证两两根，一一可以起起到排气气作用，二二可以作作为备用用，三还还可以使使混凝土土扩散更更大。泵泵

16、管延伸伸至临空空面的高高度应为为开挖线线以上33米，保保证浇筑筑混凝土土有足够够的厚度度，提高高顶部的的受压强强度。（7）回回填混凝凝土，混混凝土要要求为高高流态，自自密式混混凝土，此此处回填填为C115混凝凝土。混混凝土输输送采用用HBTTA600泵。（8）待待回填混混凝土达达到初凝凝时，应应在环底底拱边墙墙钻设锚锚杆，锚锚杆长度度根据塌塌空区域域及设备备性能，此此处设计计为砂浆浆锚杆，锚锚杆长度度6m。与与回填混凝凝土形成成有效整整体，提提高回填填混凝土土的抗拉拉、抗压压强度。（9）实实施堵头头及塌空空区内的的开挖，开开挖采用用“短进尺尺、弱爆爆破”，每一一轮开挖挖长度控控制在11m左右右

17、。（10）开挖出渣后，即刻进行支护跟进，支护采用20b工字钢，间距0.5m，工字钢之间采用双层筋加固。（11）支护完成后进行C20混凝土喷射，提高支护强度。由于底部岩体软弱，固在一定的钢支撑形成后，底部应沿钢支撑部位浇筑50cm厚的混凝土，防止钢支撑下沉。（12）依此循环，直至穿过此塌空区。（13）在两边墙超拱处，钻设排水孔，排除回填混凝土封闭后形成的积水。6、桩号号0+88280+8865段段揭露形式式：该段受地地质构造造运动影影响，上上盘下降降形成的的岩体。 岩体为黄绿、灰绿色页岩夹粉砂岩，下部泥质灰岩、灰岩与页岩互层,泥质页岩遇水泥化，具有塑性。在部分地段有渗水，在水力作用下，顶部及边墙

18、不断垮塌，在开挖底板高程仍为同样的岩体。施工方法法：加固后效果钢支撑及超前锚杆支护形式施工方法法：（1）针针对此种种情况，如如在该地地层预灌灌浆，效效果不是是很理想想，经过过分析，在在此处是是采用超超前锚杆杆固定，边边开挖边边支护的的方法进进行。（2）在在已采用用工字钢钢加固的的部位钻钻设超前前锚杆，锚锚杆长度度控制在在4.55m左右右，顶拱拱锚杆是是在工字字钢中间间打眼儿儿，锚杆杆从工字字钢中预预留的孔孔中穿过过，钻设设在待要要开挖的的岩体中中。两边边墙亦同同样存在在坍塌，固固边墙两两侧仍需需钻设超超前锚杆杆。（3）在在超前锚锚杆的固固壁作用用下，采采用短进进尺、弱弱爆破开开挖，每每轮开挖挖

19、长度控控制在11m 左左右。（4）将将洞外制制作好的的20bb工字钢钢运至掌掌子面进进行安装装，间距距控制在在0.55m左右右。且新新安装的的工字钢钢要预留留有锚杆杆孔，方方便钻设设超前锚锚杆与工工字钢连连接成整整体。（5）因因顶部不不断在坍坍塌，为为此，在在工字钢钢架设安安装完成成后，就就在顶拱拱钢支撑撑上部铺铺设一条条废木条条，防止止土体坍坍塌，引引起上部部不稳定定。（6）因因底板处处仍为泥泥质页岩岩，遇水水泥化，防防止已安安装的钢钢支撑承承受过大大压力，整体下陷。在在钢支撑撑安装223榀榀后，就就对两边边墙处的的钢支撑撑底角进进行浇筑筑0.55m高混混凝土加加固（7）对对已安装装的钢支支

20、撑全断断面喷射射C200混凝土土，提高高支撑强强度。喷喷射混凝凝土应与与钢支撑撑及时跟跟进。（8）喷喷射混凝凝土后，在在渗水部部位或是是间隔55m左右右钻设排排水孔，排排除岩体体中的渗渗水。（9）依依此循环环进行直直至穿过过该地层层。四、施工工注意事事项1、出现现不良地地质段，首首先根据据出露情情况进行行为判断断形成原原因，并并查看坍坍塌物的的岩性及及周边情情况，方方便制定定更有效效的处理理方案。2、出现现不良地地质段，处处理应及及时，但但要慎重重，避免免造成情情况进一一步恶化化。3、在不不良地质质段施工工时，应应安排专专人负责责指挥，并并随时观观察岩体体变化情情况。4、制定定的处理理方案也也

21、要考虑虑现场的的资源配配置，资资源配置置与可操操作的方方案相匹匹配。5、以上上方法只只是针对对开挖过过程中的的支护，对对于一些些空腔及及岩溶管管道会在在混凝土土衬砌施施工中作作永久性性的处理理。6、所有有的支护护施工，不不应占二二期混凝凝土结构构线，为为此，在在实施前前应作好好测量工工作，范范围不足足应提前前扩挖。五、结语语沙沱水电电站左岸岸3711灌浆隧隧洞破碎碎岩层，通通过地表表及洞内内开挖轮轮廓线一一定范围围内围岩岩的加固固，方案案设计合合理，施施工工艺艺及施工工组织得得力，确保了了隧洞施工作业业人安全全。目前前，该开开挖工程程全部结结束，实实践证明明支护是成成功的，值值得类似似工程借借鉴。但但唯有一一点缺陷陷，就是是在顶部部回填部部分木质质材料。虽虽防止了了破碎岩岩块及松松软体的的坍塌，但但对隧洞洞的永久久强度可可能存在在一定弊弊端。好好在该隧隧洞为大大坝左坝坝肩高层层防渗廓廓道，不不作为承承重及压压力管道道，但在在别的工工程出现现类似情情况施工工时，应应重新探探讨研究究，寻找找新的更更好的办办法。