齐热哈塔尔水电站调压室塌方处理设计

2016-12-14马妹英王彩艳吕斌

水利水电工程设计 2016年4期

关键词：调压室塌方竖井

马妹英王彩艳吕斌

齐热哈塔尔水电站调压室塌方处理设计

马妹英王彩艳吕斌

齐热哈塔尔水电站调压室所处边坡位置围岩较差，施工开挖过程中，发生井壁塌方，对稳定产生威胁。为保证工程安全，对塌方部位进行相关设计，保证了工程的安全、顺利实施。

调压室塌方处理齐热哈塔尔水电站

1　工程概况

齐热哈塔尔水电站工程位于新疆维吾尔自治区喀什市塔什库尔干塔吉克自治县境内，新疆维吾尔自治区喀什市塔什库尔干塔吉克自治县境内的塔什库尔干河上。电站为低闸坝长隧洞引水式电站，岸边式地面厂房。工程主要任务是发电，电站总装机容量210 MW，多年平均年发电量为7.546 kW·h。工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型，永久性主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。

电站调压室布置在靠近下游压力管道斜井上游侧，调压室竖井中心线桩号Y15+797.43。调压室为水室式，竖井和下室采用圆形断面，上室无压断面采用城门洞型。竖井内径10 m（衬砌后），井高140.7 m，其底部加设直径为2.63 m的阻抗孔作为安全储备。上室长150 m，断面尺寸8 m×10 m（宽×高，城门洞型），容积13 044 m3；下室长65 m，直径8 m，容积2 870 m3。

2　竖井塌方情况

齐热哈塔尔水电站调压室竖井开挖采用反井钻机进行导孔和导洞施工，之后，人工自上而下进行爆破扩挖竖井的施工方案。在导洞施工过程中，调压室竖井内发生了较大塌方。经现场测量，塌方区范围：塌方区靠近山体内侧（上室方向），高程为2 759.00～2 690.00 m，其中在高程2 726.00 m处基本与设计开挖线相交。在上室高度范围内塌方区向山体内延伸较大，在设计开挖线之外塌方最大延伸长度达10.71 m。在平面上，沿设计开挖线（直径13.6 m）开展宽度达13.3 m。塌方区总体形状为倒楔形体。

另外，根据工程地质最新评价，调压室竖井及上下室部位围岩以角闪斜长板岩、片岩夹大理岩、薄层状夹中厚层状为主，裂隙和层间挤压带密集发育，岩体成碎裂或碎屑状散体结构。围岩以Ⅳ类为主，局部Ⅴ类。调压室塌方如图1所示。

图1　调压室塌方图(长度单位：m)

3　塌方处理设计

为保证竖井施工安全和施工进度，建议采取以下措施进行开挖和支护

3.1塌腔区砂粒料回填、导井预埋管

为保证塌腔区岩壁稳定，对塌腔区进行回填，回填高程至2 754.00 m（现状开挖高程），回填料可采用小粒径砂砾石。为使已贯通的导井可继续溜渣，塌腔区回填时在塌方段导井位置预埋Φ2.0 m的管道（需采取措施保证钢管管壁抗外压稳定），预埋管将作为调压室开挖的溜渣通道。

3.2上室范围内塌腔区岩壁支护

高程2 754.00～2 746.00 m段竖井采取短进尺开挖（0.5～1.0 m），及时支护，支护采用I20工字钢环形钢支撑（与井壁锚杆连接）+Φ8@150 mm× 150 mm钢筋网+150 mm厚C25聚丙烯纤维混凝土喷护。并对塌腔区岩壁进行锚喷支护，必要时采用双层或多层钢支撑支护，与井壁环形钢支撑连接形成整体。

3.3钢筋混凝土环形梁支护

高程2 746.00～2 744.50 m段、高程2 741.50～2 740.00 m段竖井井壁分别采用钢筋混凝土环形梁支护，环形梁断面为0.8 m×1.5 m（宽×高）。为加强其刚度，梁内嵌固I20工字钢环形钢支撑，其竖向中心间距0.6 m。钢支撑外围的塌腔区以钢筋混凝土浇筑。为稳固钢筋混凝土环形梁与井壁岩体的连接，岩体内预埋锚筋束（或锚筋）与钢支撑焊接。在混凝土中预埋插筋，以便于与下层混凝土连接。

3.4钢支撑支护

高程2 744.50～2 741.5 m段竖井采用I20工字钢环形钢支撑（与井壁锚筋束连接）+Φ8@150 mm×150 mm钢筋网+150 mm厚C25聚丙烯纤维混凝土喷护。钢支撑竖向中心间距0.6 m，钢支撑与岩体之间以井壁中预留锚筋束焊接。钢支撑外围塌腔区采用钢筋混凝土回填，并于上层混凝土中的预留插筋连接。

高程2 740.00～2 727.00 m段竖井采用I20工字钢环形钢支撑（与井壁锚杆连接）+Φ8@200 mm× 200 mm钢筋网+150 mm厚C25聚丙烯纤维混凝土喷护。钢支撑竖向中心间距0.75～1.0 m，钢支撑与岩体之间以井壁中预留锚杆焊接。钢支撑外围塌腔区采用素混凝土回填。

为后期对调压室井（室）壁围岩进行灌浆处理，在回填（或浇筑）混凝土内应预埋灌浆管，管直径110 mm，间排距为2.0 m×2.0 m，梅花形交错布置。

3.5高程2 727.00 m以下支护

高程2 727.00 m以下竖井开挖根据揭露的地质条件，选择上述钢筋混凝土环形梁、钢支撑、锚杆、挂网和喷混凝土等支护型式。

具体处理方式如图2、3所示。

4　施工过程监测与安全对策

在调压室竖井塌方处理和开挖支护施工过程中，应加强安全监控量测，对调压室边坡、竖井、上下室支护结构的稳定性进行安全监控，发现问题及时处理。

图2　塌方处理布置图

施工单位制定调压室施工质量和安全专项保证措施，制定应急救援预案，加强现场施工管理，加强安全设施配置，保证施工机械设备和机具运行有效，保证所需材料的供应，并应有一定的安全储备。调压室围岩岩体破碎，开挖过程中应按短进尺、弱爆破、强支护和勤观测的原则进行施工。在开挖过程中，合理设计爆破参数，及时出渣，预防填堵导井。开挖后及时跟进锚杆支护和喷混凝土支护。由于围岩条件较差，在锚杆或锚筋束钻孔施工中，应采取措施，不宜用水作业，尽可能减少对围岩的扰动，保证调压室井壁的稳定。