公格尔水电站引水隧洞塌方处理分析

2014-01-28黄彰亮

中国水能及电气化 2014年4期

黄彰亮

(广西水利电业集团桂水电力股份有限公司，桂林 541000)

1 工程概况

公格尔水电站工程位于新疆克尔柯孜自治州阿克陶县境内的盖孜河上，是一座以灌溉、发电、防洪为主，兼顾改善生态等综合利用功能的大型水电站工程。公格尔水电站是盖孜河中游河段的第一个梯级电站。该水电工程建成后，将有效缓解南疆电力供需紧张矛盾，对于促进当地经济发展、实现地区稳定具有重要的战略意义。该工程引水隧洞长4.10km。其中，6号洞为长756m、宽3.30m、高3.86m的城门洞形断面。

该引水隧洞采用水平旋喷桩加大管棚的预支护技术，成功穿越了6号施工支洞上游富水冰碛体洞段;采用钻杆作为超前锚杆支护，成功渡过了5号施工支洞下游、6号施工支洞上游的Q4地层洞段 (含大量孤石)，解决了Q4地层孤石崩塌形成大面积塌方等难题。按期、保质、保量、安全地贯通了引水隧洞，实现该电站工程里程碑式的节点，为整个电站工程首台机组投产发电奠定了基础。

2 塌方事故及原因

2012年7月15日，引水隧洞5号洞上游段k221.5掌子面上方发生塌方，塌方量达到30m3，未造成人员伤亡。施工单位及时对塌方进行了处理，顺利通过了塌方段。

由于地质勘察资料与实际工程地质情况不符合，岩体破碎，含水层、隧洞所经地层的工程地质和水文地质等情况未勘察清楚，是造成该引水隧洞塌方的直接原因。

3 塌方处理方法

处理引水隧洞塌方的超前支护方法包括管棚法、超前小导管注浆法、超前锚杆法等。公格尔水电站引水隧洞塌方采用管棚法进行处理。为保证施工安全，根据相关技术规范要求选用115冷拔 (轨)无缝钢管，管壁厚度为10mm。钢管每节长度为4m，由丝扣连接，拟定的单根钢管总长为32m(如不能满足要求可根据实际情况进行调整)。钢管自顶拱180°范围内均匀布置孔位，钢管环向孔距40cm。钻孔方向与洞轴线呈1°～2°交角，偏向洞外。

将洞内避车道处整平作为管棚施工材料堆放场地，在管棚起点施工面喷射30cm厚混凝土用以稳定施工面并防止管棚注浆时浆液溢出，同时，从管棚起点掌子面往外5m顶拱180°范围打25系统锚杆，L=4.50m，间排距1.50m×1.50m，外露30cm，用以分担管棚部分挑梁荷载。

为防止钻孔进入开挖断面，在公格尔水电站引水隧洞塌方处理时，适当上抬30cm和外倾1°～2°。充分考虑到上抬量和外倾角度后，正确算出各钻孔位置，测量定出各钻孔的位置和倾角。施工过程中，使用工字钢制成作业平台，将MK-5型钻机固定在平台上，连接管路，接通电源。

由于围岩较松软，在围岩硬化固结后开挖洞室，隧洞开挖以人工为主，并辅以ZL-50型装载机挖掘、配5t自卸汽车出渣。开挖进尺严格控制在0.50～1m以内。自开始进洞，按照设计要求及时设置钢拱架、挂网、系统锚杆、喷射混凝土;每隔0.5m布置一榀钢筋格栅拱架及垂直钢筋桁架。并加打锚杆、挂网和喷射混凝土。系统锚杆间距1.0m，使用25钢筋，L=4.5m，深入围岩4.0m，外露0.5m，梅花型布置;钢筋挂网6.5@200×200;系统锚杆、挂网与钢筋格栅相互焊接牢固。两榀拱架之间，使用@400钢筋纵向连接，要焊接牢固。支承结构完成后，顶拱喷 (C20)混凝土20cm。