锦屏二级水电站导流隧洞出口塌方体处理技术

周建成 樊航三 聂文俊 李欣蓉

（1.华能澜沧江水电有限公司糯扎渡水电工程筹建处，云南 普洱 665625；2.中国水利水电第六工程局有限公司南广铁路项目部，广西 梧州 543300；3.云南浩立建筑安装工程有限公司，云南 普洱 665625）

一、工程概况

锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上。电站总装机容量4800MW，单机容量600MW。首部拦河闸坝位于雅砻江大河弯西端猫猫滩。导流隧洞位于拦河闸坝右岸，衬砌后净断面尺寸采用14m×15m城门洞型。进口高程为1625m，出口高程为1624m，设计底坡i=0.169%，为缓坡隧洞。

二、工程地质

导流隧洞沿线主要为T34灰黑、深灰色条带状泥质板岩，洞身段多为Ⅲ、Ⅳ类围岩，局部断层带洞段为Ⅴ类。岩体结构面（裂隙）发育，不同裂隙组合易产生不稳定块体，洞身中段有断层通过。导流隧洞出口边坡处于倾倒变形体，岩层卸荷倾倒变形现象明显，顺坡向裂隙发育。出洞口段有f322、f323两条断层通过，且与出口洞脸边坡f1断层相交，断层周围有约10m的影响带，出口段开挖揭露的岩性为千枚岩和砂岩，岩体强风化、强卸荷，为V类围岩，稳定性极差。

三、出口塌方情况描述及处理难点分析

导流隧洞出口边坡于2008年8月2日发生塌方，滑塌桩号约为0+595.43～0+581,长度约14m，如图1。

1.导流隧洞出口前期受到各种因素的影响，工期已经滞后，距离导流只有3个月时间，出口还剩余32m高边坡开挖、支护施工、出口明渠混凝土施工及出口围堰爆破拆除，剩余工程量巨大，工期非常紧张。发生塌方后，需采取大量的加强支护措施，处理工程量大，处理时间短，难度非常大。

图1 出口边坡滑塌剖面图 （单位：m）

2.塌方段右侧边坡的处理是整个塌方体处理的重点和难点。塌方段右侧边坡顶部是已经开挖支护完毕的约60m的高边坡。该边坡处于倾倒变形体，边坡顶部出现过裂缝，前期已经发生过局部坍塌。本次塌方后，顶拱坍塌，右侧拱肩底部悬空，整个边坡基础不稳。在牵引作用下，右侧边坡可能失稳、继续坍塌。右侧边坡一旦失稳，后果将不堪设想。因此，必须采取有效的处理措施，确保塌方段右侧边坡的稳定。

3.塌方段处理安全问题突出。塌方段岩体强风化、强卸荷，为V类围岩，稳定性极差。施工人员进行塌方段钢支撑、锚索、锚杆等施工时，非常危险。必须有专职安全员24小时进行巡视、监督。

四、塌方体处理方案

根据塌方段地质情况结合现场实际施工条件，对塌方体主要采取了以下处理措施。

1.洞内出口段全断面支钢并系统锚喷支护。洞内从0+565桩号至出口段全断面布置钢格栅拱架，0+565～0+570桩号之间段间距为1m，0+570桩号以后间距为0.6m。相邻钢格栅拱架之间采用Ф25钢筋网连接形成整体，连接筋间距为0.8m。从0+565桩号开始上层已施工锚杆部位采用Ф28@（1.0～1.2）×1.25m，L=6m的砂浆锚杆进行系统径向加密支护，钢格栅处加密布设，加密锚杆与钢格栅拱架焊接形成整体。中下层未施工锚杆部位采用Ф28@1.25×1.25m，L=6m锚杆进行系统加强支护。钢格栅拱架支立完毕、加密锚杆施工完毕后，系统喷20cm厚CF25钢纤维混凝土，同时将钢格栅之间喷满、喷平。

2.顶拱塌腔区域模喷混凝土并浇筑混凝土梁。出洞口从0+582～595.43桩号之间，顶拱已经坍塌、露天，该段顶拱钢格栅拱架支立、加固完毕后，先反吊模板，采用模喷C25钢纤维混凝土将出洞口漏斗形喷平。然后在模喷混凝土顶部布设一层Ф25@20×20cm钢筋网，钢筋网与周边系统锚杆焊接在一起，随后将塌腔区域分两次浇筑一层1.5m高混凝土梁，梁周边布置Ф25，L=2.5m插筋，使混凝土与岩体有效连接。顶拱塌腔区域通过浇筑混凝土梁，对拱脚两端倒悬岩体起到了很好的支撑作用。

3.塌方段左右边墙及洞脸边坡系统锚喷支护。洞脸边坡先素喷10cm厚CF25钢纤维混凝土封闭岩面，然后采用三臂钻岩台车对洞脸边坡打系统锚杆支护，锚杆规格为Ф32，L=9m，间排距为1m×1m，方向为垂直于开挖边坡并斜向山体侧15°施作，矩形布置。系统锚杆施工完毕后，洞脸边坡系统挂单层钢筋网，规格为Φ6.5@20×20cm，复喷10cm厚CF25钢纤维混凝土。

左右侧边墙采用3Ф28，L=9m和12m锚筋束加强支护，间排距为1.5m×1.5m，梅花形交错布置，方向为水平下倾5°，所有锚筋束外露端采用Ф25短头钢筋纵横向连接形成整体。整个坡面先素喷5cm厚C25混凝土封闭岩面，挂单层钢筋网，复喷10cm厚C25混凝土。同时，在右侧边坡1654m高程马道内侧布置2排3Ф28，L=9m锁口锚筋束，方向为大角度下倾布设，间排距为1.5m×1.5m。由于左右边墙岩体极为破碎，利用锚筋束孔作为固结灌浆孔，对整个边坡进行固结灌浆，灌浆压力为0.4MPa，采用0.35～0.5的浓浆灌注，如图2。

图2 左右边墙及洞脸边坡系统锚喷支护断面图

图3 左侧外边坡锚索、锚筋束加强支护剖面图

4.塌方体左侧外边坡采用锚索、锚筋束加强支护。塌方体左侧外边坡从洞口往上游20m范围即0+580～0+560桩号之间段采用锚筋束和锚索进行浅层和深层加强支护。锚索共布置3排，高程分别为1652m、1668m、1673m，每排5根。其中1652m高程一排为1000KN的有粘结锚索，间距为4m，锚索长度为40m，方向为水平下倾5°；其余两排锚索为1000KN的有粘结锚索，间距为4m，锚索长度为30m，方向为水平下倾5°。

左侧外边坡从洞口往上游20m范围，在1652～1673m高程之间系统矩形布置3Ф28，L=12m的锚筋束和Ф28，L=9m的锚杆，间隔布置，方向为水平下倾5°，间排距为1.5m×1.5m。如图3。

5.塌方体右侧向边坡采用锚索加强支护。出口右侧向边坡沿1643.5m、1657m和1662m高程布置3排1000KN有粘结锚索，断层破碎带下盘的锚索长度为40m，上盘为35m，间距均为4m，方向为水平下倾5°。同时利用锚索孔进行水泥浆系统固结灌浆，灌浆压力为0.4MPa，对整个右侧向边坡进行系统固结灌浆，加固岩体。

五、塌方体处理施工

1.由于导流隧洞出口工期已经极为紧张，为确保导流目标的实现，出口塌方体采取紧急抢险处理措施，最大限度投入资源，争分夺秒，确保在最短的时间内将塌方体处理完毕。

2.加强出口边坡及洞内出口的安全监测，及时了解围岩的变形情况。配置两名专职安全员24小时进行巡视，一旦发现异常，立即组织人员紧急撤离。

3.严格控制塌方体施工质量，对锚杆、锚筋束、锚索的每道工序全过程控制、把关。

4.对出口段剩余中下层开挖及剩余明挖采取控制爆破，严格控制爆破规模和最大单响药量，尽可能减少爆破震动对围岩的扰动。

六、结 论

锦屏二级水电站导流隧洞岩石非常破碎，出口段发生大面积塌方后，通过采取各种加强支护措施，有效的加固了岩体、保证了施工的安全、加快了施工进度，积累了一些好的经验：

1.对于顶拱坍塌、两侧拱肩保留的大型隧洞塌方体，洞内采取全断面支立钢格栅拱架和系统锚杆加强支护处理措施，切实可行。有效地加固了岩体，对两侧拱脚起到了很好的支撑作用。

2.洞外明渠边坡采取锚筋束、锚索等深、浅层相结合的加强支护处理措施，同时利用锚筋束、锚索孔对整个边坡进行系统固结灌浆措施，取得了良好的效果，对塌方体周围岩体起到了很好的加固作用。

3.大型洞室岩体破碎地段，必须采取控制爆破，严格控制爆破规模和最大单响药量，尽量减少爆破震动对围岩的扰动。