樂昌峽導(dǎo)流隧洞洞口塌方處理技術(shù)

鐘一楨

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院, 廣東 廣州 510170)

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樂昌峽導(dǎo)流隧洞洞口塌方處理技術(shù)

鐘一楨

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院, 廣東 廣州 510170)

樂昌峽導(dǎo)流隧洞工程隧洞出口段在擴(kuò)挖施工過程中,初期襯砌未能及時(shí)形成系統(tǒng)支護(hù),使得在后續(xù)擴(kuò)挖施工中由爆破震動(dòng)引起了隧洞出口邊坡開裂、洞內(nèi)圍巖位移、塌方等險(xiǎn)情。在處理險(xiǎn)情中提出了堆渣平壓、削坡卸荷、后期加固等解決思路以及采用了預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)。在處理措施實(shí)施后,有效的控制了裂縫發(fā)展,保證了后續(xù)的施工安全。

邊坡開裂；開挖卸荷 ；預(yù)應(yīng)力錨索

1 工程概況

樂昌峽水利樞紐工程是以防洪、發(fā)電為主,兼顧航運(yùn)、灌溉等效益的綜合利用樞紐工程,其中防洪庫容為2.11億m3,總庫容為3.33億m3,電站裝機(jī)為120 MW。工程等別為II等大(2)型,主要建筑物的級別為2級,導(dǎo)流建筑物等別為4級。工程導(dǎo)流采用1次攔斷的隧洞導(dǎo)流的方式。

樂昌峽導(dǎo)流隧洞布置在右岸,洞身全長為572 m。隧洞為城門洞型,進(jìn)口樁號為0+000,底板高程為94.0 m,最大開挖斷面積約315 m2。隧洞標(biāo)準(zhǔn)開挖斷面尺寸為13 m×15 m,隧洞出口底板高程為92 m?？v坡為3.62‰。出口消力池采用一級消力池方案長33.5 m,深5.5 m。沿線地層為寒武系八村群下亞群∈bca-3,∈bca-3巖組巖性為深灰色、灰綠色變質(zhì)石英砂巖,局部夾絹云母板巖,呈厚層狀,主要分布在樁號0+500～0+570 m隧洞出口段。出口洞段(樁號：0+550～0+572 m)地質(zhì)條件較差,均為Ⅴ類圍巖,出口圍巖產(chǎn)狀為N25°～35°W/NE∠50°～55°。

隧洞進(jìn)洞后采用先開挖上半洞,待全線貫通后再開挖下半洞的開挖方式。隧洞出口段進(jìn)行開挖下半洞時(shí),洞臉右側(cè)山體出現(xiàn)變形,邊坡噴射混凝土出現(xiàn)裂縫和隆起。0+550～0+572 m隧洞出口段右側(cè)邊墻出現(xiàn)裂縫,洞頂噴射混凝土出現(xiàn)裂縫和掉塊,現(xiàn)場情況比較緊迫,裂縫不斷發(fā)展,裂縫相對位置見圖1。

圖1 導(dǎo)流隧洞出口邊坡加固和裂縫相對位置示意(單位：高程m，尺寸mm)

2 施工技術(shù)

經(jīng)分析造成洞口變形的主要原因：在進(jìn)行下半洞開挖時(shí),隧洞右側(cè)臨時(shí)支護(hù)未能及時(shí)跟上,上半洞鋼拱架未能及時(shí)生根,系統(tǒng)錨桿未能及時(shí)安裝；洞內(nèi)開挖爆破震動(dòng)引起變形產(chǎn)生；隧洞出口上方129 m高程處有進(jìn)村交通公路,洞頂公路距離較近,偶有重車經(jīng)過,產(chǎn)生的震動(dòng)也有一定影響。為保證現(xiàn)場施工工人的安全和隧洞后續(xù)施工的正常進(jìn)行,確保按期通水。經(jīng)參建各方專家討論采用以下處理方法。

2.1 處理順序

險(xiǎn)情處理思路是先由整體穩(wěn)定再到具體加固措施的控制原則進(jìn)行處理。主要處理順序：堆渣平衡巖壓→洞頂削坡卸荷→應(yīng)力錨索加固→變形觀測→開挖下半洞。

2.2 平衡洞內(nèi)圍壓力

利用洞渣將出現(xiàn)裂縫位移的出口洞段(樁號：0+550～0+572 m)回填至距起拱2 m處,平衡圍巖壓力。堆渣回填變形隧洞段能迅速形成一個(gè)穩(wěn)定的整體,控制了側(cè)墻位移和裂縫發(fā)展的發(fā)展空間。

2.3 削坡卸荷

利用挖掘機(jī)開挖對導(dǎo)流洞出口右側(cè)洞臉頂部邊坡上部公路路面高程129 m往下至122 m進(jìn)行削坡卸荷處理。坡頂沿線路塹做好天溝、水溝等排水措施,以防水流充刷邊坡及地表水流入路塹影響施工。協(xié)調(diào)鄉(xiāng)村車輛在處理期間繞道,將公路往內(nèi)移動(dòng),見圖1。

2.4 預(yù)應(yīng)力錨索加固

導(dǎo)流隧洞出口右側(cè)邊坡108 m高程上設(shè)置20根5-(7φ5)@3.0×3.0 m的入巖石20 m預(yù)應(yīng)力錨索。挖除出口洞段回填渣料,在樁號：0+550～0+572 m洞段右側(cè)邊墻設(shè)置24根7-(7φ5)@2.6 m(水平)×3.0 m(垂直)的預(yù)應(yīng)力錨索。預(yù)應(yīng)力錨索作為本次險(xiǎn)情處理的主要施工措施,見圖1。

為保證預(yù)應(yīng)力錨索的施工質(zhì)量,須嚴(yán)格按照預(yù)應(yīng)力錨索施工工序施工,每個(gè)工序驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下道工序。預(yù)應(yīng)力錨索施工工序：施工準(zhǔn)備→鉆孔→清孔→安裝錨索→注漿→等強(qiáng)→張拉→封錨。

本工程錨索材料選用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,1根錨索由5束7φ5的鋼絞線組成,單根鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度不小于1 460 MPa。錨索編排時(shí)要確保每根鋼絞線都順直排放不纏繞,錨固段架線環(huán)與緊箍環(huán)每隔1 m間隔交替設(shè)置。錨固段綁孔完成后,在自由段每根鋼絞線上涂抹防銹漆和黃油,將4根鋼絞線綁孔成索,再外套壁厚不小于2 mm的熱縮型塑料管,與錨固段相接處用熱縮帶綁孔,最后進(jìn)行加熱，使熱縮管、熱縮帶緊固于錨索上。自由段每隔1 m設(shè)置一處定中件,以保證鋼絞線順直、居中,保證錨索周邊有一定的保護(hù)層厚度。注漿管采用柔軟能承受2.0 MPa以上壓力的PVC管,錨索制作時(shí)將其與索綁扎在一起,注漿管距孔口距離在50～100 mm為宜。錨索水平運(yùn)輸中各支點(diǎn)間距不得大于2 m,錨索彎轉(zhuǎn)半徑不宜太小,以不改變錨索結(jié)構(gòu)為限,垂直運(yùn)輸時(shí),除主吊點(diǎn)外,其他吊點(diǎn)應(yīng)能使錨索快速、安全脫鉤；運(yùn)輸、吊裝過程中,應(yīng)細(xì)心操作,以免損傷錨索及其防護(hù)涂層。安放錨索入孔時(shí),在錨索頭部加開孔導(dǎo)向頭,安放到位后在孔中設(shè)置注漿塞,預(yù)埋注漿排氣孔。

錨索在隧洞出口裂縫左右10 m范圍橫豎布置,間距為3 m×3 m。采用腳手架搭設(shè)施工平臺,潛孔鉆鉆孔。每一層平臺均須設(shè)置安全防護(hù)。

錨索的安裝在鉆孔和清孔工序結(jié)束后立即進(jìn)行。安裝過程若受阻,應(yīng)重新進(jìn)行掃孔再安裝。

考慮到導(dǎo)流隧洞后續(xù)安全施工和影響整個(gè)樞紐工程截流時(shí)間。節(jié)省鋼筋混凝土錨墩等強(qiáng)時(shí)間,采用2條工字鋼橫梁與2 cm厚鋼板組合做墊板作臨時(shí)錨墩。待張拉固定完后,再用混凝土直接將其包裹。

錨索內(nèi)錨固段注漿在錨索孔質(zhì)量缺陷處理完,錨索推送就位后,進(jìn)行內(nèi)錨固段注漿,即1次注漿。內(nèi)錨固段水泥砂漿強(qiáng)度等級C35。水泥采用普通硅酸鹽水泥,水泥砂漿應(yīng)具有膨脹性,其配合比由室內(nèi)試驗(yàn)確定。

當(dāng)內(nèi)錨固段砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,進(jìn)行錨索張拉。張拉千頂?shù)妮S線必須與錨索軸線一致,錨環(huán)、夾片和錨索張拉段不得有泥砂、銹蝕層或其它污物。

索張拉時(shí),加載速率平緩,速率宜控制在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力什的0.1 min左右。卸荷載速率宜控制在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的0.2 min。

錨索整體張拉共分三級進(jìn)行,第一級張拉力為500 kN。第二級張拉力為800 kN,第三級張拉力為1 000 kN,當(dāng)達(dá)到各級張拉力時(shí),均應(yīng)持荷5 min。各級張拉均需嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行,當(dāng)?shù)谌墢埨Ψ€(wěn)定后,再進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉,然后加以鎖定。

本次錨索張拉過程中,不考慮對相鄰錨索孔預(yù)應(yīng)力的影響；張拉段的封堵孔灌漿,待相鄰錨索張拉完,確定是否需要進(jìn)行補(bǔ)償張拉之后進(jìn)行灌注同等強(qiáng)度的水泥漿。

補(bǔ)償張拉后,從錨具量起,留出長5～10 cm鋼絞線,其余部分截去,須用機(jī)械切割,嚴(yán)禁電弧燒割。用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙,采用不低于20 MPa的混凝土對地梁和錨頭進(jìn)行封錨,防止銹蝕和兼顧美觀。

2.5 機(jī)械開挖

預(yù)應(yīng)力錨索施工完成，進(jìn)行右側(cè)邊墻底部開挖,開挖時(shí)應(yīng)盡量采用機(jī)械設(shè)備開挖 。其他部位開挖應(yīng)采用控制爆破,避免爆破再次對邊坡造成不利影響。

3 結(jié)語

樂昌峽導(dǎo)流隧洞洞口，通過堆渣平壓、削坡卸荷等措施，采用預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)后進(jìn)行了持續(xù)的洞外變形觀測和洞內(nèi)收斂觀測,并未發(fā)生新的變形。在之后施工過程中和運(yùn)行中均未發(fā)生滑坡、塌方和位移等情況。并且在樂昌峽建設(shè)過程中,導(dǎo)流隧洞經(jīng)歷了8次超1 000 m3/s洪峰流量的考驗(yàn),隧洞出口結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。多次驗(yàn)證了本次處理是成功的。

[1] 楊春光.橋鞏水電站船閘閘室段左邊坡預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)與施工[J].廣東水利水電,2011(10)：44-45，63.

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Lechangxia Diversion Tunnel Entrance Landslide Treatment Technology

Zhong Yizhen

(Guangdon Hydropower Planning and Design Institute , Guangzhou 510170,China)

Lechang gorge export structure of diversion tunnel project of tunnel in the process of expansion construction, failed to form a system supporting early lining, Cause in the subsequent expansion construction, the blasting vibration the tunnel export crack hole slope surrounding rock displacement such as landslide danger.In dealing with dangerous situations and puts forward slag pressing, cutting slope unloading and strengthening stage such as solution and adopted prestressed anchor cable the construction technology. After the treatment measures, effectively control the crack development, to ensure the subsequent construction safety.

slope cracking ; excavation unloading; prestressed anchor cable

2016-03-24;

2016-04-27

鐘一楨(1982),男,本科,工程師,從事水利工程管理工作。

TV551.1+2

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1008-0112(2016)03-0008-02