某水电站导流洞出口塌方处理

□寇晓婷（河南省陆浑灌区偃师管理局）

□薄文明 □刘艳军（河南华水工程管理有限公司）

一、工程概况

某水电站为引水式电站，枢纽布置主要由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽3部分组成，其中首部枢纽属于C3标施工范围，它由混凝土重力坝、左岸导流洞、一二期进水口、引水隧洞部分洞身段等建筑物组成，电站装机规模98kW，水库库容152.67×103m3，工程等别为Ⅳ等。

导流洞布置于左岸，洞身段全长151.4m，设计开挖断面为方圆型，尺寸：9.6m×10.1m，衬砌后断面8.0m×8.5m，进口底板高程EL669,出口底板高程EL664。临河边一带有基岩出露，江边局部为陡崖，并有小规模的崩塌分布，冲积层厚5~10m，为砂卵石局部夹透镜状砂层，属古河床堆积物，其下为崩塌堆积的块石夹砂质粘土。

出口段地形平缓，为B1崩塌堆积体，由大块石、碎石和砂质粘土组成，结构较松散。山坡岩体风化较深，为强风化岩体。沿线全风化带下限深3~5m，全强风化带深5~14m，卸荷带下限估计深度＞25m。

2004年1月9日导流洞出口段桩号0+150～0+137左侧边墙出现坍塌，随即引起左侧顶拱崩塌，造成洞内十八榀钢支撑变形或拉裂，顶拱左侧边坡处形成高度为20m，长×宽为13m×7m的塌穴，边坡高程EL704m以下喷护混凝土出现多条裂缝，最大缝宽3cm，与此同时，导流洞出口箱涵混凝土，靠近边坡侧受塌方体侧压力的影响，沿洞轴线方向约有2m发生断裂。

二、处理方案

在坍塌后自稳阶段，利用工字钢和钢管搭设棚架，在顶拱位置，从边坡开口，浇筑钢筋混凝土盖板护顶，以保证下部施工安全。

在钢筋混凝土盖板形成后，上部铺设圆木、毛竹等柔性材料，厚度控制在1.0m左右，防止边坡再次坍塌破坏混凝土盖板，危及到下部施工人员的安全。

为确保边坡再次坍塌后坡脚的稳定，距已开挖的坡脚线5m砌筑高2.0m、宽0.8m的浆砌石挡墙，深入基础0.5m，并回填石渣进行镇脚处理。

在钢筋混凝土盖板的保护下，对导流洞左侧墙已松动的围岩进行固结灌浆处理,以增加它的承载力，保证塌方体清理时边墙的稳定。

灌浆结束后，进行拱肩以上部位虚渣清理，安装钢支撑。

进行一次性衬砌施工，施工顺序为顶拱、右边墙、左边墙。

三、主要施工技术措施

（一）钢筋混凝土盖板施工

1.由于导流洞顶部塌穴处边坡已形成空腔，故在边坡上开口，开口时，为不扰动边坡围岩，造成整个边坡失稳，采用人工敲撬的方法打开喷混凝土层，剪断钢筋，形成一个2m×3m的拱形缺口，向内铺设20工字钢棚架，工字钢一端放置在出口明拱上，另一端插入塌方后形成的临时稳定坡面上，工字钢水平呈扇形分布，间距拟定为1.0m，工字钢插入坡面一端端部削尖，用反铲推入坍塌体，深入坡面2～3m。为保证工字钢整体受力，横向用钢管φ50@500进行加密，为防止盖板混凝土受顶部可能出现的松散体荷载影响，引起盖板开裂，在工字钢顶部布置单层钢筋网片，主筋采用Φ25（平行于洞轴线）、分布筋为Φ16（垂直于洞轴线），间距为150m×150cm。

2.在工字钢底部铺装马道板或毛竹作为底模、预留保护层5cm，下部塌渣上搭设满堂脚手架支撑，为避免在浇筑混凝土时漏浆，在马道板或毛竹上铺彩条布进行处理，混凝土为C20自密实，厚1.0m，并控制浇筑速度10m3/h。

（二）导流洞左侧墙固结灌浆

1.灌浆分两步进行，首先在盖板混凝土浇筑前将灌浆花管插入混凝土盖板侧墙处2.0m，待混凝土浇筑完毕后，利用混凝土压重进行表层封闭灌浆。灌浆压力采用0.1、0.2、0.3MPa3级，浆液浓度水灰比1∶0.6，控制单孔注浆量600L/孔，避免浆液流失。

2.在混凝土盖板底部侧墙外砌筑干砌石挡墙，素喷10cm混凝土对塌渣表面封闭后，插入灌浆花管，进行下部侧墙固结灌浆。

3.侧墙固结灌浆管按1m×1m间排距，梅花型埋设，插入角度为10°，孔深深入塌方体5～6m，灌浆水灰比采用0.6∶1水泥净浆，掺加3%水玻璃，灌浆压力同上。

4.为防止灌浆过程中表面串浆冒浆引起浆液流失，单位注浆量超过30L/min时采用间歇灌浆，间隔时间20min，限制注入量，单孔注入量不超过1000L。

（三）塌方段锁口及塌方体出渣施工

1.出渣前，紧临明拱段安装两榀全断面钢支撑，间距1.0m，钢支撑间用Φ25@100连接，沿隧洞底部设计开挖线安装横向工字钢地梁，边墙打锁脚锚杆，长度3.0m，排距1.0m，并与钢支撑牢固焊接，形成锁口。

2.锁口段钢支撑安装完成后，分3个台阶进行出渣，先清理起拱线以上部分，安装顶部钢支撑，钢支撑间距1.0m。为防止顶拱围岩压力过大，引起顶部钢支撑失稳，在锁口段钢支撑上焊挑梁作为顶部钢支撑的支腿，并与原盖板浇筑时预埋的两排Φ25@200悬吊插筋焊接。

3.边墙跟进分上、下两层形成台阶，同时安装钢支撑，并加设横向地梁，安装锁脚锚杆，出渣跟进2~3m后即进行边墙、顶拱衬砌施工，然后再向前推进。

4.每一榀钢支撑安装完成后，在顶拱钢支撑上做复拱，支撑盖板混凝土。

四、安全保证措施

第一，加强边坡和洞内变形观测，发现问题，及时汇报。第二，进口段放炮，应提前通知出口工作人员撤离现场。第三，在出渣、安装钢支撑过程中，委派专人对顶拱、边坡进行观察，若出现裂缝、异响等塌方前兆，及时通知现场施工人员迅速撤退。第四，严格按照既定方案施工，现场不得擅自改变。第五，处理过程中，每一工序要按照程序，稳步推进，不可急于求成。