水电站导流洞塌方体明挖处理英文论文发表

 

　　关键词：1#导流洞塌方体；明挖处理；施工；董箐水电站

 

　　Abstract: Dongqing Hydropower Station 1# Diversion Tunnel due to effect by poor geological conditions, lead to large-scale destabilization collapse when excavation of surrounding rocks in imported, to make engineering construction can not be normal, in order to ensure that 1# diversion tunnel on water and the whole power station safety during the flood season, the parties participating in the construction of the construction organization design discussions during the construction, finally decided to adopt the open-cut processing operations. This paper combined with the actual construction condition, construction unit to use the feasible construction methods, organize construction meticulously, eventually more successful completion of the 1# diversion tunnel collapse body excavation and treatment, to complete the project goal.

 

　　Key words: 1# diversion tunnel collapse body; the open-cut treatment; construction; Dongqing Hydropower Station

 

　　中图分类号：TV5      文献标识码：A

 

　　1工程概述

 

　　1.1工程简介

 

　　董箐水电站位于贵州镇宁县与贞丰县交界的北盘江上，是一个以发电为主的水利枢纽，电站总装机容量720MW。电站枢纽由钢筋混凝土面板堆石坝、开敞式溢洪道、右岸放空洞、右岸引水系统、右岸岸边地面厂房和通航等建筑物组成。

 

　　工程选用断流围堰，隧洞导流方式，采用全年导流方案。共布置了1#、2#条导流洞，过流断面尺寸均为15×17m（宽×高）。导流洞断面型式为城门洞形，洞身采用钢筋混凝土衬砌，过流断面尺寸15×17m（宽×高），最大开挖断面为18.3×20.15m（宽×高），隧洞全长926.82m。

 

　　1.2塌方段概况

 

　　1#导流洞于2005年3月15日开工，开工后由于不良地质条件影响，在洞室开挖过程中，大小出现上百次塌方。于2006年1月23日，上层洞已开挖贯通的桩号0+256～0+381.5段发生大规模塌方，塌方段总长约170m（含影响范围，影响范围为0+230～0+400），其中0+230～0+325段为Ⅳ类围岩，长约95m，塌拱较高，最大塌高超过40m。0+325～0+400段为Ⅲ类围岩，长约56.5m，塌拱较低，塌高约5～8m。根据塌方堆渣体估算，塌方总量约3万m3。在塌方段两端可清楚听到塌方段顶部仍有或大或小掉块声音，偶尔有小规模坍塌，无法进入塌方段了解情况。后经贵阳勘测设计院进行物探，从地表打探孔进行探录，探查孔内和塌方腔内地质构造及空腔形状，给下一步抢险处理提供资料和依据。根据探查情况，上下游方向，上游面塌方边界较陡，导流洞横剖面方向，左侧塌方较高。

 

　　2006年8月，根据塌方段处理实施实际进展，为抢工期，保度汛，经参建各方对施工组织设计进行了多次讨论，对多个施工方案进行对比优选，最后决定0+266～0+324.5采用明挖处理。

 

　　根据确定的处理方案，认真组织具有丰富施工经验的技术和施工人员，制定相应明挖处理施工方案，精心组织施工，最终圆满的完成了1#导流洞塌方体开挖处理，在施工过程中未发生一起质量和安全事故，确保按期通水，也保证了大坝安全渡汛目标的实现。

 

　　2工程施工特点与难点

 

　　2.11#导流洞塌方体处理施工部位较特殊，位于导流洞进口段，由于导流洞开挖时出现洞内大面积塌方，使施工无法正常进行。

 

　　2.2塌方体明挖处理时，空腔顶部开挖，极可能发生空腔冒顶塌陷，造成机毁人亡的不利情况，如何安全“摘除”塌方段顶部空腔（塌空约45m），是塌方体明挖处理能否成功的关键。

 

　　2.3开挖施工场地较狭窄，开挖桩号范围只有近100m，而且开挖边坡较陡，边坡坡比设计为1：0.3~1：1，开挖高差约75m，属高边坡槽挖，这些都给塌方体明挖带来一定的难点。

 

　　2.4岩体裂隙较发育，层间发育粘土质夹层，靠近岸坡有不同程度的风化，在开挖时，如何处理局部不稳定岩块，防止不稳定岩块滑移，在开挖施工中至关重要。

 

　　2.5开挖施工进度要求高。塌方体开挖施工期仅7个月，而开挖工程量约80万m3，增加了施工难度。

 

　　2.6施工安全要求高。由于该塌方体明挖属高边坡槽挖，开挖最大高差达75余米，开挖地质条件又较差，保证施工人员及设备安全显得尤其重要。

 

　　3导流洞塌方体明挖处理施工

 

　　3.1施工方案选择

 

　　塌方后业主组织相关单位召开了多次关于专题会议，探讨处理方案。由于塌方规模大，国内少见，没有同类工程成功的工程经验供参考，塌方边界情况不明了，给塌方处理工作带来了很大的难度。在处理方案中主要提出了拱上拱处理方案、锚索加回填混凝土方案、明挖方案三种方案。但由于拱上拱处理方案要求塌方堆渣体距离顶拱岩壁的距离不能太大，而实际施工情况为下游工作面塌方堆渣坡度较平缓，可在较平缓的堆渣体上修筑施工道路，然后对工作面进行平整，搭设脚手架进行顶部安全防护处理，但向上游工作面堆渣体距岩壁较高，无法继续采用该方案进行施工；锚索加回填混凝土方案也遇到如下问题：1）该方案在空腔内灌注了混凝土，虽然采取了一定的措施防止混凝土大量流失，但由于砂石料不能完全堵塞堆渣体上的空隙，混凝土流失量较大，下一步开挖出渣难度较大；2）回填混凝土与塌方石渣的连接情况不明了，塌方体的结构比较复杂，其底部为塌方石渣，堆渣体形状不规则，顶部石渣在厚度不均的混凝土胶结作用下，形成暂时稳定的、结构不均匀的胶结体，受重力影响，在施工作业过程中，部分胶结体会发生失稳产生塌方，给施工带来较大的安全隐患；3）塌方的石渣与原空腔回填的混凝土形成混凝土胶结体，由于堆渣体高度大，出渣过程中石渣自由下滑，边坡很陡（自然坡角大于50°），渣体挖除非常困难。虽然采用了高压水枪冲洗堆渣体边坡，以减少边坡坡度，仍多次发生堆渣体滑坡现象，施工安全不能保证；4）由于没有好的办法对顶拱进行有效支护，顶部塌方仍在进行，特别是进入雨季后，随着地表水的不断渗入，塌方的频率越来越频繁，从塌方掉块分析空腔已进入风化岩层。明挖处理方案虽增加了开挖和边坡支护工程量，加大了工程投资，但施工中不可预见的因素减少，施工安全能够保证，工期可以控制。根据塌方段处理实施实际进展，为抢工期，保度汛，经三种方案对比，最后决定0+266～0+324.5采用明挖处理。

 

　　3.2施工程序

 

　　先进行开挖工作面布置规划，同时测出塌方段的地表投影边线，用彩旗或安全警戒线将该区域标定；然后采用钻爆方式自下而上，将塌方体围岩最薄段（0+295~305）挖通，然后扩挖塌方段将脱空部位回填平，同时进行脱空区域以外部分土石方开挖，最后从上、下游侧沿导流洞塌方段右侧开始钻爆，按照明挖工序进行土石方开挖。

 

　　3.3主要施工方法

 

　　导流洞塌方段空腔顶部开挖

 

　　导流洞塌方体开挖处理开挖顺序按从上往下梯段进行开挖。在进行塌方体边坡开挖前，为防止施工过程中出现空腔冒顶塌陷，确保施工安全，对0＋266m～0＋323m桩号段塌方空腔采取措施，以保证施工设备、施工人员的安全。

 

　　主要施工方法如下：

 

　　一、开天窗，从0+295~0+305段顶部地表钻孔爆破将该段先行挖通，具体方法如下：

 

　　①：通过测量，测出0+295~0+305段脱空部位的边线；

 

　　②：用挖掘机将该段地表覆盖层清理至基岩；

 

　　③：用高风压钻机在该段的中间钻一孔径为15cm的先导孔，以初步探明爆破钻孔深度；

 

　　④：用高风压钻机钻孔，孔顶围岩预留1.5~2m，采用从外至内侧的顺序起爆，将0+295~0+305段顶部围岩爆破炸通。

 

　　二、对0＋266m～0＋323m桩号段塌方空腔回填石渣，方法如下：

 

　　测量定位后，从塌方段的右侧分层开挖先锋槽，槽底高程为EL435米、槽底宽16m，先锋槽开挖挖到天窗处，将天窗向上下游方向扩挖，利用扩挖的石渣填满空腔，确保施工安全。

 

　　3）不稳定岩体开挖处理

 

　　塌方体地质条件较差，岩体裂隙较发育，层间发育粘土质夹层，靠近岸坡有不同程度的风化，开挖后，层间夹层与陡倾的平行岸坡裂隙构成不利组合，形成局部不稳定块体。在开挖时，主要从三方面对不稳定岩体进行控制。一是根据开挖实际地形，合理地组织开挖顺序，挖除不稳定岩块。二是加强爆破控制，严格控制单响药量。三是加强边坡支护。开挖边坡支护在分层开挖过程中自上而下逐层进行，上层的支护完成在进行下层开挖，施工期的支护与开挖工作面的高差不大于15m，并满足相关要求。利用锚杆支护施工时已搭设的脚手架平台，采用小型砼喷射机按湿喷工艺喷射砼。在局部不稳定块体，按照具体地质要求打设锚索，并浇筑条带混凝土。

 

　　4经验与总结

 

　　4. 1合理进行施工组织

 

　　合理组织施工是该工程得以胜利完成的基础。在施工过程中，施工局组织了具有丰富施工经验的施工队伍，按事先已制定好的切实可行施工程序，合理进行施工组织，制定严格的施工管理制度，高度重视开挖与出碴的协调管理，最终克服施工现场各个困难，完成了塌方体开挖处理工作。

 

　　4.2科学合理制定施工方案

 

　　施工方案是整个工程施工的技术保证。在塌方体明挖处理施工过程中，每个关键的施工环节都制定了相应的施工方案，并编制了相应的作业指导书。制定方案时，听取多方人员意见，群策群力，最终制定了切实可行的施工方案。在导流洞塌方体顶部空腔开挖施工中，正是因为科学合理制定了施工方案，才顺利保证空腔顶部开挖成功爆破，使塌方体空腔顶部顺利炸通。同时对不稳定块体滑移处理及高边坡槽挖所制定的施工方案均有效的指导了塌方体开挖施工，为工程按期完成提供有力的技术保证。

 

　　4.3及时支护减小了不稳定块体的滑移

 

　　由于岩体裂隙较发育，层间发育粘土质夹层，靠近岸坡有不同程度的风化，开挖后，层间夹层与陡倾的平行岸坡裂隙构成不利组合，形成局部不稳定块体。对不稳定块体及时支护，通过打设锚杆、喷混凝土、局部打设锚索、并浇筑条带混凝土等方法进行及时支护，有效地控制了不稳定块体滑移和保持了岩块的稳定。

 

　　4.4加强对围岩变化的观察与变形观测

 

　　通过在塌方体周围埋设大量的多点位移计等观测设备，对塌方体进行变形观测。一旦发现有异常情况，立即采取措施，对塌方体处理进行调整。为开挖施工处理提供了信息反馈，有力的保证了开挖处理施工顺利进行。

 

　　4.5加大工程投入，确保工程目标实现

 

　　为保证导流洞施工的安全、质量和进度，保证导流洞按期通水及整个水电站安全渡汛，除了在技术施工方案进行优化外，还在施工上加大了工程投入，在施工过程中投入了大量的设备和人员，确保了工程目标实现。