管棚法在孤石砂砾堆积散体结构洞室开挖中的应用.PDFVIP

2008 年 9 月 20 日 管棚法在孤石砂砾堆积散体结构洞室开挖中的应用 管棚法在孤石砂砾堆积散体结构洞室开挖中的应用 李 成 水电七局三分局 摘 要：冶勒电站地处复杂地质地区，蝶阀室交通洞 0+060～0+091 段为砂砾堆积散体结构， 洞室成型和进尺极为困难，安全隐患突出。为确保工期，安全施工，经过认真研究， 对该段采用管棚法施工掘进。 关键词：混凝土心墙堆石坝；蝶阀室交通洞；孤石砂砾堆积散体结构；咬合能力； 主动约束；被动约束；应力重分布；刚性支承体 1．概述 冶勒水电站位于四川省西部冕宁县和石棉县境内（大坝位于冕宁县，厂房位于 石棉县），是南桠河流域梯级开发的龙头水库工程。主要建筑物由首部的沥青混凝土心 墙堆石坝及引水隧洞、调压室、压力管道、地下厂房系统等组成。总装机 2 ×12 万 KW， 坝高 125.5m，库容2.98 亿 m3 ，属年调节水库。本工程区构造部位处于川滇南北向构造 带北段，为安宁河断裂、小金河断裂和南河断裂所围限的冶勒断块上，区域地质构造和 地震地质背景均较复杂。工程区附近的安宁河东支断裂北段之冕宁大桥――紫马跨段具 备发生中强地震地质背景，场地地震基本烈度为 VIII 度。 2 ．工程地质和水文地质情况 蝶阀室交通洞全长 406.9m ，纵坡比 i= －0.073724,为城门洞型，断面尺寸为 4m ×4.5m 的竣工断面，开挖断面为 5m ×5.5m 。进口高程为2562.5m ，地形坡度 37 °左右。 蝶阀室交通洞主要承担直径 2800mm 、重 57 吨的蝶阀运输和电站运行后的交通任务， 蝶阀室交通洞地表覆有厚 20m～40m 崩坡堆积碎石土层，围岩由石英闪长岩组成，其弱 2008 年 9 月 20 日 管棚法在孤石砂砾堆积散体结构洞室开挖中的应用 风化水平深度为 135m 左右，弱卸货水平深度为 120m 左右，强、弱卸货范围内岩体裂 隙普遍张开，裂面风化晕，锈染及次生泥模较普遍，岩石为多碎裂及散体结构的 IV、V 类围岩。在（蝶交）0+060m～0+091m 段为孤石砂砾堆积散体结构，且砂砾在孤石间冲 填不饱满，结构体间相互咬合力极差，开挖后形成临空面的部位在重力或应力释放的影 响下容易坍塌甚至帽顶，洞室成型极为困难；0+059m～0+061.5m 为全断面进尺，在 1.5m 3 长的断面上竟然造成 109.3m 的塌方量，孤石沙砾堆积散体结构的稳定性之差可见一斑。 经超前钻探测定，该地质情况距离沿洞轴线方向在 35m～45m 间。 3.施工方案 为了保证该洞室段的质量、安全，避免塌方、冒顶给施工带来安全隐患和进度影响， 报经监理、业主及设计同意后，对该段采用管棚法――新奥法半导洞施工进尺。进尺过 程中一律按照“弱爆破，短进尺，强支护，多循环”的原则组织施工，严格过程控制， 直至该不良地质段渡过为止。临时支护采用Ф6mm 钢筋 15cm×15cm 间距的方格网片紧 贴开挖面，再支撑 I16 工字钢，按 40cm～60cm 间距，打锁脚锚杆，超前管棚的联合支 护体系，施工时按下列施工工序进行： 钻 孔 封堵掌子面 （安装注浆花管） 安装注浆花管 注 浆 喷混凝土 钻 孔 （临时支护） （放 炮） 钢筋网及I16 喷混凝土 工字钢安装 （封 闭） 开 挖 管棚法施工工序循环图 3.1 封堵开挖掌子面：在对蝶阀交通洞 0+059～0+061.5 塌方段的临时安全支护处 理完毕后，立刻采用 50cm 厚 75#浆砌石封堵 0+061.5m 掌子面，为缩短等强时间，在 75# 浆