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东升水电站进水口左侧洞脸边坡塌方处理办法

来源:基业路桥 作者:郭志伟 时间:2015-01-15【字号:

【摘要】东升水电站进水口左侧洞脸在施工过程中出现了较为严重的塌方,同时左侧上塔路与进水口相交开挖断面也出现滑坡;给施工安全和洞室稳定造成了威胁,结合工程地质条件和本项目现有的施工能力,制定了先对洞脸上方的岩体进行超前地质锚杆和小导管注浆加固进行岩体本身的稳定,再在外部施做混凝土明洞的的处置方案。该处置方案及时解决了进水口施工工期紧、施工安全风险大的难题,为水电站工程进水口施工过程中出现的类似情况提供了参考。

关键词:进水口洞脸塌方、失稳、安全风险大、工期紧、明洞

1  工程概况

东升水电站位于黑龙江省东南部牡丹江市东宁县东宁镇西绥芬河干流上约20km处(行洪距离),是绥芬河干流河段水能梯级开发的第一期工程。进水口边坡开挖采用台阶开挖,设边坡防排水系统,喷锚支护。进水口三面开挖后对Ⅳ类及以上较好的围岩采用喷C20砼厚250px,局部加设锚杆加固处理,对Ⅳ~Ⅴ类较差围岩采用挂钢筋网喷C20砼厚250px,加设系统锚杆加固处理。边坡按每隔10m~15m高度设一马道,马道宽2m。加固后边坡为1:0.5,采用自上而下、边开挖边支护的施工方式。边坡排水系统设地表排水沟和坡面排水孔。

2012年06月20日上午,进水口EL159.25马道至EL144开挖作业平台,进水口正面左侧山体出现宽约5m的滑塌,同时左侧上塔路与进水口相交开挖断面也出现滑坡,宽度15m,高度18m,深度2m左右的塌方。塌方后,经过仔细的分析论证,先对洞脸上方的岩体进行超前地质锚杆和小导管注浆加固进行岩体本身的稳定,再在外部施做混凝土明洞的的处置方案,顺利实现了塌方和边坡的处理,取得了理想的效果。

2  工程地质条件

我部准备进洞顶拱开挖时,山体左侧出现裂缝,坍塌山体覆盖层较薄,多为强风化凝灰岩,山体已成松散体,塌方体不断运动。坍塌体为强风化岩体较厚,强度较低,强风化层节理、裂隙极为发育;土质高边坡主要包括坡残积高液限粉质粘土边坡和坡残积低液限粘土、崩坡积碎石土或全风化岩石高边坡两种;受不利外倾结构面影响或控制的边坡由于受构造和地质、地理条件限制,出现了坍塌。

2012年06月25日进水口再次出现坍塌,本次坍塌导致进洞困难,159.25马道最窄处只剩余1m宽,并在159.25马道上出现多处裂缝,使进水口施工更加困难。

3  进水口左侧边坡塌方具体处理措施

3.1  进水口明洞渐变段布置

进水口洞脸加强支护,外部做混凝土明洞,混凝土工程量约1000m3(开挖完毕后按照实际计量),明洞长度3m,洞壁厚最薄处以1m为原则施工,以明暗洞结合形式的渐变段直接座落于取水塔下游侧,EL145以下混凝土配合比按照进水口边墙的标号进行试配,回填混凝土按照C15试配,洞轴线上游侧混凝土不支立模板,下游支立模板,明洞外形结构为矩形,内侧为城门洞型施工,渐变段变更为大圆变小圆施工安排,具体尺寸按照设计院出图施工。

明洞位置由监理部主持协同设计院共同选定位置。

3.2  进水口与上塔路处理

上塔路与进水口开挖相交面(0+140)做卸荷施工,开挖高程159.25~155左右,垂直坝轴线方向开挖10m,顺坝轴线方向开挖5m,高差6m,清理表层土石方,形成马道,马道宽度5m,利用此部分石渣做机械施工平台,以处理159.25的开裂体,确保安全施工。回填平台高程为154。

3.3  左侧洞脸塌方处理原则 

A、软质岩边

及时锚喷封闭进行处治。

B、对厚度较大,或放坡条件较为有限的强风化边坡,根据其稳定性采用预防护设计进行处治。该类边坡设计宜采用缓坡比,分级高度不宜过大,宽平台。本次设计坡比采用1:0.75至1:1.25。

3.4  侧洞脸塌方处理方法

3.4.1  进水口洞脸处进洞措施

开挖前先进行锁口锚杆和小管棚施工,锁口锚杆、小管棚在顶拱布置2排,边墙布置根据现场情况确定,小管棚第一排距开挖线0.5m,第二排距开挖线为1.0m ,锁口锚锚杆第一排距开挖边线1.5m、第二排距开挖线2.0m。管棚所用导管为φ50无缝钢管,长度6m,外露750px,间距1250px。锁口锚杆所用钢筋为Φ25、长度4.5m,间距1m。锁口锚杆及管棚位置必需经测量放样确定。锁口锚杆采用锚固剂锚固。

小导管的前端做成250px长的圆锥状,在尾端焊接钢筋箍。距后端2500px内不开孔,剩余部分按20~750px梅花形布设直径6mm的溢浆孔。钢管沿拱的环向外插角为 10°~15° ,严格控制好小导管的钻孔角度。小导管注浆宜采用水泥浆,注浆量和注浆压力应由试验确定,水泥为PO42.5,水灰比为2:1、1:1、0.6:1。注浆采用灌浆泵或注浆机。

开挖采用分层进行,每层为3~4m,在开挖前进行20#钢拱架安装,拱架间距为50~2000px。在小管棚段不布置超前锚杆,小管棚以后段,采用钢拱架和超前锚杆联合支护方式,超前锚杆为Φ25、长度3m,间距为0.3~0.5m,孔向向上倾15~30度,锚杆外面一头与钢拱架搭接。洞内布置Φ8、500px×500px的钢筋网,喷C20砼250px。

钢拱架边分层开挖边向下接拱架的腿,拱架采用Φ25、长度3m,间距1m锚杆进行锁脚,底部设置两根,一边一根,其余的交叉布置。拱架与拱架连接采用Φ25,间距钢筋,两边与拱架焊接牢固。

目前进水口进洞方的石方开挖,不必用爆破方式,主要采用破碎锤开挖,挖掘机装车出渣。需要钻爆按照隧道(Ⅳ~Ⅴ)爆破参数执行,每次进尺视现场情况,最大进尺不得超过1.5m。

3.4.2  外部坍塌土石方处理措施

A、土方开挖应自上而下分层进行,施工中随时作成一定的坡势,以利排水,同时在开挖的过程中应避免边坡稳定范围内形成积水;

B、对于边坡易风化崩解的土层,若开挖层不能及时回填或支护的,应预留保护层;

C、在主体工程施工前按照施工图纸要求开挖和清理完成边坡的风化岩块、坡积物、残积物和滑坡体,并在适当位置修筑拦碴坎,保证施工安全;

D、不允许在开挖范围的上侧弃土,在冲沟内或沿河岸边弃土时,应防止山洪造成泥石流或引起河道堵塞;

各部位土石方明挖均采用自上而下分层(梯段)施工。各梯段开挖施工程序一般为:场地清理 → 危岩处理 → 测量放线 → 钻孔、爆破 → 出碴 → 坡面清理与修整 → 坡面验收 → 边坡支护及验收 → 下一循环作业或完工。

3.4.3  洞脸边坡锚喷

喷混凝土及挂网喷混凝土施工:在加工厂将钢筋拉伸后(该钢筋原材料为盘状),按施工需要切割下料,人工按设计间距编织成网间距500px,5T自卸汽车运至施工现场,人工在脚手架操作平台上进行安装、绑扎、焊接固定等作业。锚杆采用φ25钢筋,长度7500px,外露750px。

6、结 语

6.1 该处置方案及采取的处理措施较好的结合了项目的施工条件,施工工艺较为成熟,速度快、工期短,整个塌方过程的处理耗时没有超过20天,为项目的整体工期目标的实现赢得了宝贵的时间。进水口边坡处理完成后,变形趋于稳定,进水口EL159.25马道下侧塌方的处置方案是成功的。

参考文献:

1、 王志刚;缅甸DAPEIN(Ⅰ)水电站进水口边坡塌方处置方案;

2、 李天斌,王兰生;岩质工程高边坡稳定性及其控制;

3、 徐峻龄;滑坡时间阶段划分及其参数之选取;

4、 李秀珍;滑坡灾害的时间预报研究;

罗应瑞,詹述全;关于某工程边坡地基稳定性评价及处理。

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