甘岔河水電站工程引水隧洞塌方冒頂段的處理

　　1概述

　　甘岔河水電站工程位于陜西省鎮(zhèn)安縣甘岔河上，是利用滑坡體形成的天然堰塞壩引水發(fā)電的水電工程。整個工程由樞紐、引水建筑物、電站廠房三部分組成。電站裝機(jī)2×1600ｋＷ，設(shè)計水頭106.5ｍ。

　　引水建筑物由引水隧洞、渡槽、倒虹吸和壓力管道組成，其中引水隧洞全長2001.521ｍ，開挖斷面為城門洞型，凈寬2.0ｍ，最大引用流量3.6ｍ³/ｓ。

　　引水遂隧洞于1998年12月中旬開工，在開挖中出現(xiàn)塌方冒頂，地表出現(xiàn)直徑15ｍ，深達(dá)16ｍ左右的塌陷坑。

　　2引水隧洞的工程地質(zhì)條件及塌方

　　冒頂原因

　　引水隧洞大部分地段為白云石英片巖，局部為石灰?guī)r，山體雄厚，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，為Ⅱ～Ⅲ類圍巖，原設(shè)計提出了根據(jù)圍巖開挖實際情況采用錨桿臨時支護(hù)的措施。

　　實際開挖后發(fā)現(xiàn)，樁號1＋394.84至1＋405.84段為一斷層破碎帶，帶寬達(dá)11.0ｍ，帶內(nèi)石質(zhì)雖較硬，但構(gòu)造節(jié)理密集，節(jié)理面及其組合雜亂，形成大量碎塊體，塊體間充填泥質(zhì)。受該斷層破碎帶的影響，樁號1＋350.34至1＋412.84段節(jié)理縱橫交錯，切割強(qiáng)烈，片理發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈。施工中為減弱爆破震動，采用了先小斷面導(dǎo)洞掘進(jìn)，襯砌時再擴(kuò)洞至設(shè)計斷面的方法通過了該斷層破碎帶。施工中雖有錨桿支護(hù)措施，但由于該破碎帶內(nèi)圍巖極其破碎，且臨時木支護(hù)及襯砌未能緊跟開挖進(jìn)行，造成在掘進(jìn)通過該斷層破碎帶15ｍ后出現(xiàn)了大面積塌方。塌方后，繼續(xù)施工出渣，致使塌方上部巖體進(jìn)一步塌落，最終塌落至地表形成冒頂。

　　3塌方冒頂處理方案的確定

　　對于塌方冒頂?shù)奶幚�，有兩個比較方案：第一方案是移線方案，即將洞軸線向山體內(nèi)側(cè)偏移繞開斷層破碎帶。此方案工程量增加較多，工期將延長，同時洞軸線偏移后能否避開該斷層破碎帶難以確定。第二方案是邊開挖出渣邊支護(hù)邊襯砌方案，此方案安全經(jīng)濟(jì)，工期短，最終確定采用此方案，如圖1所示。

　　4塌方冒頂處理方案的實施

　　方案確定后，對地表塌陷坑進(jìn)行了邊坡清理和木架水平支護(hù)，以阻止上部浮土進(jìn)一步下滑。施工過程中采用了超前砂漿錨桿加固圍巖和型鋼拱架支護(hù)的方法，取得了較好的效果。

　　超前砂漿錨桿加固圍巖：即沿頂拱部外側(cè)順洞縱軸線小傾角打超前錨桿孔，并用注漿器依次注入砂漿，安裝錨桿（錨桿為長2.5ｍ的��28螺紋鋼筋，間距為10ｃｍ）加固洞頂部位圍巖；沿邊墻順洞縱軸線斜向小傾角打超前錨桿孔，安裝錨桿加固兩側(cè)壁圍巖（錨桿間距為15ｃｍ）。

　　型鋼拱架支護(hù)：即開挖成型后，立即在襯砌輪廓線外圍用拱架支護(hù)，拱架為城門洞型，每榀由兩立柱和拱圈組成，在制造間進(jìn)行預(yù)拼裝，現(xiàn)場焊接。榀與榀之間間距為100ｃｍ，每榀型鋼拱架與φ28錨桿焊接連為一體，形成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

　　在打錨桿孔時，因圍巖松散破碎成孔困難，先要沿開挖輪廓線外圍灌漿，然后再鉆孔。在超前錨桿砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70％后，進(jìn)行人工開挖，開挖進(jìn)尺控制在1.0ｍ內(nèi)。開挖成型后，立即進(jìn)行型鋼拱架支護(hù)和混凝土襯砌施工。待襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度70％以后再進(jìn)行下一循環(huán)的錨桿安設(shè)、型鋼拱架支護(hù)和混凝土襯砌。如此循環(huán)，直至通過冒頂段。在襯砌完成以后，將地表的沉陷坑土石回填至原地面高程。

　　5塌方冒頂處理方案的實施效果

　　該方案處理塌方冒頂15.8ｍ，經(jīng)過2年多的運(yùn)行觀測，塌方冒頂洞段經(jīng)過處理后，運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常情況。

　　采用邊開挖邊支護(hù)邊襯砌方案處理塌方冒頂段方案可行，優(yōu)點突出，可供工程實踐參考。