双江口水电站阿斯布隧道贯通段塌方处理施工

2011-04-18刘斌洲贾高峰

四川水利 2011年4期

刘斌洲，贾高峰

(中国水利水电第三工程局有限公司四川分局，成都，610045)

1 概述

双江口水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州马尔康县、金川县境内的大渡河上，为大渡河干流梯级水电开发的上游控制性工程。电站装机容量200万kW，主坝为粘土心墙堆石坝，坝高314m。阿斯布隧道为双江口水电站的右岸低线公路交通隧道，全长1167m，为矿山二级公路隧道，开挖断面平均面积为91.6m2。根据现场施工条件，隧道采取双向掘进方式施工，至塌方前上半洞已经贯通，剩余K5+375m～383m洞段为下半洞开挖。

2008年8月17日8∶30，反铲正在进行阿斯布隧道出口侧剩余洞段下部开挖时，K5+379m～K5+383m段洞身左侧失稳发生坍塌，砸坏反铲工作臂，小臂及铲斗完全被埋入坍塌岩体内，失去工作能力。8月18日7∶30左右，洞身再次出现大规模塌方，塌方范围扩大至K5+368m～383m段，且持续发生掉块现象，至12∶00时反铲全部被埋入渣体。8月23日，塌腔内发生第三次较大坍塌，已贯通的上部洞段两侧洞口全部被封闭，至8月26日该段塌方基本稳定。此次连续塌方共计15m，形成坍塌体总量约2200m3，累计砸毁型钢拱架16榀。

2 塌方原因分析

阿斯布隧道K5+368m～383m段原设计为Ⅲ类围岩，根据开挖揭露围岩情况，该洞段洞身围岩情况为:岩体为全强风化花岗岩，用手可捻成粉末，岩体内含不规则片状黑斑，节理裂隙发育，局部为碎块状结构，水锈严重，呈红褐色;左壁发育一小型褶皱，岩体强度低，自稳能力极差。该洞段裂隙水发育，岩体含水量很高。鉴于该段围岩特点，与设计围岩级别存在较大出入，曾经提高了支护标准，在施工过程中调整原Ⅲ类围岩全断面开挖法为分两台阶开挖法。该洞段在开挖过程中基本未进行钻爆，可使用反铲直接挖除。地质条件太差是本次塌方的直接原因，不能客观判定围岩级别，彻底调整开挖方法和支护形式是塌方的间接原因。

在多次坍塌掉块期间，塌体块度从小变大，岩石含水量由高到低，掉块频率逐步减少，塌方顶部基本趋于稳定，基本呈倒“V”字型，下口横向略宽于洞腰。(见图1)。

图1 塌体形态洞轴向示意

3 塌方处理施工

为确保施工人员的安全，塌方处理先加固塌方区两端影响带，然后进行主塌区施工;主塌区施工分两层，先上部后下部，短进尺小循环推进。

3.1 进口侧加固

先对进口侧塌体坡面采用C25喷射混凝土进行固化，然后对K5+352m～361m段以钢模台车进行衬砌混凝土浇筑，混凝土标号提高至C40。

3.2 出口侧加固

封闭出口侧渣体坡面，以φ25mm自钻式锚杆对K5+383m～393m段进行加强支护，以保证人员、设备施工安全。加固范围为洞身顶部圆弧圆心以上180°内区域。自钻式锚杆长6.0m，间距3.0m，排距2.0m，梅花型布孔。K5+383m～385m段布置三排小导管，在洞身顶部圆弧圆心以上180°范围进行固结灌浆。施工时采用手风钻将小导管直接送入塌体内。

3.3 主塌方段处理

在完成进出口加固以后，使用反铲按照每0.5m～1m的进尺谨慎自出口侧开始清理塌方段上半洞渣体，然后以0.5m/榀的间距完成型钢拱架架设，型钢拱架之间采用钢筋纵向连接，下部设置临时型钢立撑;型钢拱架上部铺设钢筋网片，采用模喷法喷射C20混凝土封闭型钢拱架间空隙，依次向前推进，直至通过塌方段。为保证安全，采用人工辅助风镐开挖可能受灌浆影响固化的渣体。

在完成上半洞渣体清理并形成“护棚”以后，对塌方空腔进行C40混凝土回填。混凝土回填分两次施工，第一次回填至顶拱高程，等强3天，第二次回填至顶拱以上60cm，等强7天。混凝土使用HBT60混凝土泵通过预埋在“护棚”顶部的泵管入仓。混凝土回填高程通过在“护棚”上设置的观察管确认。

回填混凝土到达等强期后开始拆除“护棚”临时立撑，进行下半洞开挖支护。下半洞左右两侧施工错开2m的安全距离，依次完成开挖、型钢拱架接腿、锚杆挂网喷混凝土。贯通段塌方处理完成后，优先施工该部位的衬砌混凝土，同时将混凝土标号提高至C40，以确保后期运行安全。