小灣水電站泄洪洞無(wú)壓段不良地質(zhì)段F4斷層塌方處理工藝

楊 鵬

(中國(guó)水利水電第一工程局有限公司云南分局)

1 引言

小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段，在干流河段與支流黑惠江交匯處下游1.5 km處，系瀾滄江中下游河段規(guī)劃八個(gè)梯級(jí)中的第二級(jí)。小灣水電站工程屬大(1)型一等工程，永久性主要水工建筑物為一級(jí)建筑物。工程以發(fā)電為主兼有防洪、灌溉、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益，水庫(kù)具有不完全多年調(diào)節(jié)能力，系瀾滄江中下游河段的“龍頭水庫(kù)”。該工程由混凝土雙曲拱壩(壩高294.5m)、壩后水墊塘及二道壩、左岸泄洪洞及右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)組成。水庫(kù)庫(kù)容為149.14×108m3，電站裝機(jī)容量4 200MW(6×700MW)。

F4斷層在無(wú)壓段泄1+429樁號(hào)出露，圍巖為Ⅳ+Ⅴ類圍巖。

F4斷層出露洞段，根據(jù)相關(guān)資料、數(shù)據(jù)分析，F(xiàn)4：產(chǎn)狀為N50°～70°W，NE∠60°～80°，寬 2.5 ～3.8m。主要揭露點(diǎn)有PD28等。由多個(gè)裂面構(gòu)成，沿裂面分布的物質(zhì)為碎裂巖和糜棱巖，裂面之間為碎塊巖。破碎帶和影響帶總寬約12m。為壓扭性斷層。

塌方段實(shí)際情況：已塌落段樁號(hào)為1+429～1+439，總方量約為800m3，塌落部位形成個(gè)倒V字型，最深部位達(dá)到8m。

2 施工程序

在進(jìn)行泄洪洞無(wú)壓段導(dǎo)洞開(kāi)挖時(shí)，F(xiàn)4斷層已經(jīng)揭露，部分巖體已經(jīng)塌落，塌落部位樁號(hào)為(1+429～1+439)。F4斷層破碎帶塌方段處理方法分為三步：第一步進(jìn)行樁號(hào)1+439～1+449的10m段采用錨桿進(jìn)行支護(hù)好的巖體;第二步對(duì)已塌落部位進(jìn)行支護(hù);第三步進(jìn)行樁號(hào)1+429～1+419的10m段采用錨桿進(jìn)行支護(hù)。

3 施工方法

(1)首先對(duì)樁號(hào)1+439～1+449的10m段巖石進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。采用多角度、不同方向進(jìn)行支護(hù)，對(duì)于好的巖體，無(wú)壓段1+439下游10m范圍內(nèi)泄洪洞頂拱采用Ф32@1m×0.5m(排距 × 間距)，L=9m 砂漿錨桿，外露0.3m，梅花形交替布置，與泄洪洞軸線夾角為30°向小樁號(hào)打設(shè)，接近小樁號(hào)塌方處，角度應(yīng)適當(dāng)加大;在已經(jīng)打設(shè)好的兩排錨桿之間，沿洞軸線方向，向兩側(cè)邊墻外傾30°打設(shè)Ф32@1m×0.5m(排距 × 間距)，L=9m 砂漿錨桿，外露0.3m，梅花形交替布置，砂漿錨桿傾角根據(jù)圍巖實(shí)際情況確定。

錨桿施工完成后，進(jìn)行掛鋼筋網(wǎng)噴C30鋼纖維混凝土，鋼筋網(wǎng)采用 Ф6.5@0.2m ×0.2m。

打設(shè)排水孔，與泄洪洞軸線夾角為60°～70°向小樁號(hào)打設(shè)，應(yīng)避免將排水孔打穿，進(jìn)入塌方空腔處，孔深L=9m，排水孔內(nèi)安放塑料排水盲管，沿邊墻接引至地面，并用噴混凝土覆蓋。

3.1 對(duì)已塌方部位進(jìn)行安全支護(hù)

將大樁號(hào)10m部位的好巖體全部支護(hù)完成后，進(jìn)行二步施工。

待塌方處圍巖基本穩(wěn)定后，施工人員進(jìn)入塌方部位，采用高壓風(fēng)對(duì)巖面進(jìn)行清理，并初噴鋼纖維混凝土(8～10cm)對(duì)巖面進(jìn)行封閉。

初噴鋼纖維混凝土結(jié)束后，采用龍門架對(duì)塌方部位進(jìn)行支護(hù)，使塌方處形成一個(gè)安全的施工空間。龍門架寬為8m，長(zhǎng)為10m，高為8m，每間隔1m設(shè)置1榀，共11榀。如果有碎石掉塊，可以起到緩沖作用。龍門架橫梁采用［20b工字鋼、立桿采用［20a工字鋼、斜桿采用［20工字鋼、縱向約束采用∠100×6角鋼，龍門架頂端采用拱型，考慮不侵占襯砌設(shè)計(jì)斷面，將龍門架頂拱無(wú)壓段頂拱開(kāi)挖設(shè)計(jì)邊線超挖10cm制作，頂部采用鋼模板進(jìn)行封閉，其上部焊接工字鋼Ⅰ20b頂至塌方巖面。

龍門架在洞外一次成型，采用裝載機(jī)將龍門架運(yùn)至施工部位。

掛鋼筋網(wǎng) Ф6.5@0.1m ×0.1m，噴C30鋼纖維混凝土0.2m，將鋼支撐及鋼筋網(wǎng)覆蓋充填密實(shí)。

鋼筋網(wǎng)制作、安裝結(jié)束后，對(duì)塌方段進(jìn)行錨桿支護(hù)，砂漿錨桿支護(hù)參數(shù)為Ф32@0.8m×0.8m(排距×間距)，L=9m砂漿錨桿，外露0.5m，梅花形交替布置。

3.2 第三步對(duì)1+429～1+419樁號(hào)10m段支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)

待F4斷層塌落部位的巖面全部支護(hù)處理完成后，再對(duì)1+429～1+419樁號(hào)10m段支護(hù)施工，基本和一步的處理方法一樣。也采用多角度、不同方向進(jìn)行支護(hù)，泄洪洞頂拱采用Ф32@1m×0.5m(排距×間距)，L=9m砂漿錨桿，外露0.3m，梅花形交替布置，與泄洪洞軸線夾角為30°向小樁號(hào)打設(shè);在已經(jīng)打設(shè)好的兩排錨桿之間，沿洞徑向方向向兩側(cè)邊墻外30°打設(shè) Ф32@1m ×0.5m(排距 × 間距)，L=9m砂漿錨桿，外露0.3m，梅花形交替布置，砂漿錨桿傾角根據(jù)圍巖實(shí)際情況確定。

錨桿施工完成后，進(jìn)行掛鋼筋網(wǎng)噴C30鋼纖維混凝土，鋼筋網(wǎng)采用 Ф6.5@0.2m ×0.2m。

打設(shè)排水孔，與泄洪洞軸線夾角為60°～70°向小樁號(hào)打設(shè)，應(yīng)避免將排水孔打穿，進(jìn)入塌方空腔處，孔深L=9m，排水孔內(nèi)安放塑料排水盲管，沿邊墻接引至地面，并用噴混凝土覆蓋。

3.3 擴(kuò)挖施工

待上述支護(hù)施工全部結(jié)束后，采用左側(cè)單側(cè)領(lǐng)先的擴(kuò)挖方式開(kāi)挖，減小單孔、單響的裝藥量，嚴(yán)格實(shí)行控制爆破，減小對(duì)塌方段的圍巖擾動(dòng)。擴(kuò)挖到達(dá)設(shè)計(jì)斷面后，進(jìn)行1+449～1+419樁號(hào)30m鋼支撐的架設(shè)安裝。塌方段龍門架頂拱即為一榀鋼支撐，然后架設(shè)安裝兩邊墻設(shè)計(jì)邊線鋼支撐(亦按邊墻超挖10cm制作)，架設(shè)安裝結(jié)束后，撤掉龍門架立桿工字鋼，噴C30鋼纖維混凝土0.2m，將鋼支撐覆蓋充填密實(shí)，塌方空腔處支立工字鋼腹拱頂撐至巖面，等二次襯砌支護(hù)時(shí)回填混凝土襯砌充填。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用超前錨桿、排水孔、掛網(wǎng)噴混凝土及型鋼支撐等聯(lián)合支護(hù)手段，保證了塌方體的安全和穩(wěn)定，支護(hù)強(qiáng)度完全滿足施工要求。

值得注意的是，F(xiàn)4斷層穈棱巖強(qiáng)度極低，遇水泥化、砂化現(xiàn)象嚴(yán)重，如遇此種不良地質(zhì)段時(shí)，一定要做好以下幾點(diǎn)：

(1)做好超前支護(hù)，如超前固結(jié)灌漿、超前錨桿或小導(dǎo)管等;

(2)采用“短進(jìn)尺、弱爆破、勤支護(hù)”的原則，及時(shí)對(duì)開(kāi)挖巖面進(jìn)行初噴及一次系統(tǒng)支護(hù);

(3)如遇有地下水，必須打設(shè)超前和系統(tǒng)排水孔，將山體內(nèi)地下承重水排出洞外，保證巖體穩(wěn)定;

(4)此不良地質(zhì)段鉆孔施工時(shí)，不宜加水，加水施工后對(duì)圍巖穩(wěn)定不利。