腾龙桥一级水电站导流洞冒顶塌方处理施工技术

＼摘要：腾龙桥一级水电站左岸导流隧洞开挖断面尺寸7.96m×9.78m（宽×高），为大型隧洞。隧洞总长403.60m，施工过程中k0+383.5～k0+368发生了发生了冒顶塌方，塌方区的岩性第四系松散层，呈散体结构，成洞条件极差，属Ⅴ类围岩。塌方发生后，先固结塌方体，后开挖的总体方案，并采用了灌浆固结塌方体、钢拱架、锚喷支护、混凝土衬砌等技术措施，成功的处理了塌方，可为以后类似工程塌方处理提供借鉴。

关键词：导流洞;冒顶塌方;处理技术;腾龙桥一级水电站

1、工程概况

腾龙桥Ⅰ级水电站位于云南省保山市龙陵县与腾冲县两县界河龙江干流下游。导流隧洞布置在左岸，为施工期专用导流洞。隧洞进口底板高程为1153.50m，导流隧洞出口底板高程为1151.49m，隧洞全长403m，洞身底坡为1/200。在隧洞进口处设内设一平板封堵门，闸孔尺寸为6.0m×8.0m，洞身段断面为6.00m×8.00m的城门洞型，洞身采用钢筋混凝土衬砌。

2、工程地质

导流隧洞工程区地形坡度35～42°，植被发育。上覆岩性为第四系残坡积碎块石、碎石土夹少量砂壤土，厚15～20m，结构松散，局部架空现象明显;下伏基岩均为Cmn3石英岩，强～弱风化进出口河床发育2条小断层（即f3、f4），走向近E―W向（基本垂直于河床），倾向N，倾角62～68°，断层带宽1～1.5m，影响带宽约0.5～1m。断层物质主要为糜棱岩、断层角砾岩、压碎岩，铁泥质胶结，胶结较差，岩体破碎。片理产状倾向右岸偏下游，节理裂隙发育，局部发育层间挤压破碎带，上部岩体破碎，呈碎裂状夹块状结构，下部岩体较完整，呈块状夹少量碎裂结构。地下水埋深20～60m。

3、塌方经过

2014年6月21日，腾龙桥一级水电站工导流洞进出口洞身开挖支护施工，进口开挖至k0+080.00，出口开挖至k0+363.00。出口开挖区已基本穿过第四系松散层。在施工过程中，由于地质条件较差，加之近期可能受地表强降雨和江水上涨的影响，洞内渗水量明显增加。2014年6月21日导流洞出口洞身夜班人员进行k0+378.5下层钢支撑安装工作，洞身k0+383～k0+368右边墙范围随即发生大面积的塌方，塌方堆渣将洞身全部封闭。塌方延伸至出口边坡EL1181.60高程部位形成冒顶， EL1181.60高程范围大面积边坡形成拉裂、塌陷，边坡浆砌石截水沟、网喷混凝土不同程度损毁。

4、塌方前开挖工艺及设计支护参数

对于导流洞Ⅴ类围岩，采用上部预留核心土，分层开挖的方法进行施工，上层开挖高度为7.78m，下层开挖高度为2.0m。上半层施工工艺是：施工准备测量放线超前注浆小导管施工上半层装药爆破通风散烟初喷混凝土、随机锚杆施工出渣系统支护下一个循环。下半层一般滞后上半层3～4个循环，其施工工艺是：施工准备测量放线下半层装药爆破通风散烟出渣系统支护下一个循环。

导流洞Ⅴ类围岩设计支护参数如下图所示。（图中尺寸以mm计）

5、塌方处理方案

根据塌方后的现场实际情况，本次塌方分洞外（边坡坍塌区）和洞内（洞身坍塌区）2个部位进行处理：

5.1洞外处理方案

5.1.1、先用防雨布将整个塌陷区临时覆盖，防止雨水进入坡面塌陷区和表面裂缝;再用脚手架搭设防雨棚，将塌陷区整体覆盖。

5.1.2、在坍塌区外侧修筑截水沟，截水沟距坍塌区外侧2.0m，开挖后采用10cm厚 C20喷混凝土进行支护。

5.1.3、采用人工将坍塌区的浮渣进行适当清理、修坡，使得坡面排水顺畅，避免坡面出现积水。然后对整个坍塌区采用C20喷混凝土进行支护，喷混凝土厚度10cm。

5.1.4、在边坡坍塌区布置灌浆孔，进行Φ42小导管灌浆，灌浆孔间排距2.0×2.0m，孔深3.0m，孔向垂直向下进行布置。

5.1.5、边坡坍塌区小导管灌浆结束后，在整个边坡坍塌区采用C20网喷混凝土进行支护，钢筋网片采用φ8圆钢，间距20×20cm，喷混凝土厚度10cm。

5.2洞内处理方案

5.2.1、k0+393.0～k0+403.0全断面混凝土衬砌已结束。在现场发现，k0+390.0～k0+386.0右侧钢拱架下部变形约为20.0cm，在该部位采用I18钢拱架对撑的方法进行临时性加固处理，钢拱架之间采用∠50×5的角钢连接。待该部位径向导管灌浆结束且收敛变形稳定后，适时对钢拱架割除。

5.2.2、对k0+378.5～k0+393.0（拱架变形区）进行回渣处理，回渣高度距顶拱约3.6m。

5.2.3、在回渣平台上，对k0+378.5～k0+393.0布置Φ42，L=3.0m径向注浆小导管，顶拱位置间距0.8m，边墙位置间距1.0m，排距均0.5m，梅花型布置，导管尽量靠近钢拱架，注浆结束后，与钢拱架进行焊接连接。另外，对现有的堆渣斜面采用喷混凝土进行封闭处理，然后在斜面上布置Φ42，L=3.0m注浆小导管，间距1.2m，排距1.2m，梅花形布置。

5.2.4、待k0+378.5～k0+393.0（拱架变形区）加固处理结束后，即可进行k0+378.5往小桩号塌方区的处理。首先是在导流隧洞起拱以上采用Φ42，L=3.0m注浆小导管超前灌浆，间距0.3m，排距1.0m，孔向10～24°;然后对采用预留核心土的方法进行开挖处理，待开挖进尺约5m左右后，便进行下台阶的开挖。具体支护参数如下图所示。（图中尺寸以mm计）

5.2.5、待洞内塌方处理每推进10m后，混凝土衬砌及时跟进。

6、施工方法

6.1开挖施工

塌方段顶部采用预留核心土法开挖，由人工手持风镐进行开挖施工。先开挖顶拱部位，开挖完成后及时对掌子面及洞身素喷一层混凝土，安装上部分的钢支撑，锚喷支护，注浆小导管的施工。完成上部分的塌方处理后，且待上半部收敛变形稳定后再进行下部分的处理，依次循环推进。

6.2注浆导管施工

导管施工过程中，先采用YT28手风钻造孔，孔径φ50mm，达到设计孔深了，在采用YT28手风钻将小导管推至孔内，进行灌浆作业。

灌浆压力为0.3～0.5MPa，浆液水灰比：为1.5：1、1.1：1、0.8：1、0.5：1四个个比级，根据现场的灌浆效果，再不同施工部位确定不同的灌浆水灰比。

采用纯压法进行灌浆，灌浆结束标准为压力逐渐上升至设计压力，流量逐渐减少至10L/min以下，并持续10min可结束该孔注浆。

6.3钢拱架施工

钢拱架采用I18工字钢制作，安装间距50cm。采用锁脚锚杆对钢拱架进行固定，每榀钢拱架布置6根Φ25×4.5m的锚杆，两侧拱脚各一根，每侧边墙各两根。钢拱架之间采用Φ22螺纹钢焊接，间距1.0m，布置在钢拱架外侧，形成一系列纵向连接筋。

6.4钢筋网片制安

钢筋网采用φ8@15×15cm网片紧贴素喷混凝土面，网片与径向小导管焊接牢固，采用单层网片布置。

6.5喷锚施工

在每个塌方处理的循环中，人工开挖结束后，首先采用C25喷射混凝土封闭，厚度为3～5cm。在确保安全的前提下，进行钢筋网片与钢拱架的安装施工，然后对钢拱架进行喷护，喷混凝土厚度与钢拱架内表面持平。由于局部喷混凝土厚度较大，所以分3～5次进行，直至与钢拱架内表面齐平。喷混凝土结束后，及时将附着在钢拱架内侧上的混凝土及时清理，便于给后期混凝土施工时留足钢筋保护层。

6.6混凝土衬砌

混凝土衬砌及时跟进开挖施工，浇筑顺序为底板边墙顶拱了，采用组合钢模板，满堂脚手架支撑。

7、结语

7.1对于隧洞施工，必须详细的掌握地质资料，做好地质预报工作，对于不同的地质情况采取不同的施工措施，防止因措施不当而引起塌方。

7.2隧洞一旦塌方，不可盲目掘进。首先应对进行表面封闭，使其保持相对稳定，尽量减少扰动次数，避免造成二次塌方;其次，对塌方体进行灌浆处理，使得塌方渣体形成一个整体，提高岩石的强度级别，这是塌方处理的基础和关键。

7.3小导管灌浆、钢拱架、锚喷支护和混凝土衬砌在塌方段的成功应用，有效的阻止了二次塌方，是塌方处理的前提和关键。

作者：李大江 （1980―），男，甘肃皋兰人，工程师，主要从事水利水电工程施工技术及管理工作。