水电站工程引水隧洞塌方冒顶段的处理
摘 要：甘岔河水电站发电引水洞穿越一宽１１ｍ的断层破碎带，在开挖过程中，发生了较大范围的塌方。文中介绍了采用超前砂浆锚杆和型钢支护的方法，较好的解决了隧洞开挖支护问题，可供工程实践参考。
关键词：隧洞开挖；塌方；甘岔河水电站
１、概述
甘岔河水电站工程位于陕西省镇安县甘岔河上，是利用滑坡体形成的天然堰塞坝引水发电的水电工程。整个工程由枢纽、引水建筑物、电站厂房三部分组成。电站装机２×１６００ｋＷ，设计水头１０６．５ｍ。
引水建筑物由引水隧洞、渡槽、倒虹吸和压力管道组成，其中引水隧洞全长２００１．５２１ｍ，开挖断面为城门洞型，净宽２．０ｍ，最大引用流量３．６ｍ３/ｓ。
引水遂隧洞于１９９８年１２月中旬开工，在开挖中出现塌方冒顶，地表出现直径１５ｍ，深达１６ｍ左右的塌陷坑。
２、引水隧洞的工程地质条件及塌方冒顶原因
引水隧洞大部分地段为白云石英片岩，局部为石灰岩，山体雄厚，节理裂隙不甚发育，为Ⅱ～Ⅲ类围岩，原设计提出了根据围岩开挖实际情况采用锚杆临时支护的措施。
实际开挖后发现，桩号１＋３９４．８４至１＋４０５．８４段为一断层破碎带，带宽达１１．０ｍ，带内石质虽较硬，但构造节理密集，节理面及其组合杂乱，形成大量碎块体，块体间充填泥质。受该断层破碎带的影响，桩号１＋３５０．３４至１＋４１２．８４段节理纵横交错，切割强烈，片理发育，风化强烈。施工中为减弱爆破震动，采用了先小断面导洞掘进，衬砌时再扩洞至设计断面的方法通过了该断层破碎带。施工中虽有锚杆支护措施，但由于该破碎带内围岩极其破碎，且临时木支护及衬砌未能紧跟开挖进行，造成在掘进通过该断层破碎带１５ｍ后出现了大面积塌方。塌方后，继续施工出渣，致使塌方上部岩体进一步塌落，最终塌落至地表形成冒顶。
３、塌方冒顶处理方案的确定
对于塌方冒顶的处理，有两个比较方案：第一方案是移线方案，即将洞轴线向山体内侧偏移绕开断层破碎带。此方案工程量增加较多，工期将延长，同时洞轴线偏移后能否避开该断层破碎带难以确定。第二方案是边开挖出渣边支护边衬砌方案，此方案安全经济，工期短，最终确定采用此方案，如图１所示。
４、塌方冒顶处理方案的实施
方案确定后，对地表塌陷坑进行了边坡清理和木架水平支护，以阻止上部浮土进一步下滑。施工过程中采用了超前砂浆锚杆加固围岩和型钢拱架支护的方法，取得了较好的效果。
超前砂浆锚杆加固围岩：即沿顶拱部外侧顺洞纵轴线小倾角打超前锚杆孔，并用注浆器依次注入砂浆，安装锚杆（锚杆为长２．５ｍ的２８螺纹钢筋，间距为１０ｃｍ）加固洞顶部位围岩；沿边墙顺洞纵轴线斜向小倾角打超前锚杆孔，安装锚杆加固两侧壁围岩（锚杆间距为１５ｃｍ）。
型钢拱架支护：即开挖成型后，立即在衬砌轮廓线外围用拱架支护，拱架为城门洞型，每榀由两立柱和拱圈组成，在制造间进行预拼装，现场焊接。榀与榀之间间距为１００ｃｍ，每榀型钢拱架与φ２８锚杆焊接连为一体，形成整体稳定结构。
在打锚杆孔时，因围岩松散破碎成孔困难，先要沿开挖轮廓线外围灌浆，然后再钻孔。在超前锚杆砂浆强度达到设计强度的７０％后，进行人工开挖，开挖进尺控制在１．０ｍ内。开挖成型后，立即进行型钢拱架支护和混凝土衬砌施工。待衬砌混凝土强度达到设计强度７０％以后再进行下一循环的锚杆安设、型钢拱架支护和混凝土衬砌。如此循环，直至通过冒顶段。在衬砌完成以后，将地表的沉陷坑土石回填至原地面高程。
５、塌方冒顶处理方案的实施效果
该方案处理塌方冒顶１５．８ｍ，经过２年多的运行观测，塌方冒顶洞段经过处理后，运行稳定，未出现异常情况。
采用边开挖边支护边衬砌方案处理塌方冒顶段方案可行，优点突出，可供工程实践参考。
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