盐城市亿达滑模工程有限公司
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| 达阿果水电站隧道开挖临时支护施工方案探究 |
| 来源：互联网 时间：2017-7-17 16:13:07 点击： |
1 ·工程概况
达阿果水电站位于四川省甘孜州雅江县境内，为雅砻江一级支流霍曲河最末一级电站。该电站上游与拟建雄美电站衔接，下游与拟建雅砻江牙根水电站衔接，以发电为主，采用引水式开发。电站从德差乡2 号沟下游160m 处取水，经右岸长约12. 697km 的引水隧洞，引水至恶古乡唐岗村达阿果建地下厂房发电。电站正常蓄水位3245m，最大闸高22. 5m，额定水头605. 4m，引用流量42. 8m3 /s，总装机容量220MW，多年平均发电量9. 260 亿kW•h。 引水建筑物由引水隧洞、调压室及压力管道组成。引水隧洞全12697. 630m，隧洞断面型式采用马蹄型，内底宽3. 89m ～ 4. 39m，洞内高6. 0m ～ 6. 4m。调压室型式采用气垫式，主要由气室、连接隧洞、空压机室、配电室和观测室组成。压力管道采用一条主管通过岔管分别向厂内两台机组供水的联合供水方式，总长680. 702m，其中前段60m采用钢筋混凝土衬砌，断面采用马蹄形，底宽3. 89m，高6. 4m; 后段620. 702m 采用钢衬，管径3. 3m，支管内径2. 2m。 厂区枢纽布置采用主厂房、主变室二列洞室平行布置方式，洞室间净距为24. 3m。厂区建筑物主要包括主副厂房、主变室、交通兼通风洞、尾水洞、出线洞、排风洞、出线场和回车场等。地下厂房从左至右依次布置副厂房、主机间和安装间，总长度81. 07m。主机间长33. 50m，宽23. 5m，高43. 0m。 引水线路涉及的地层岩性主要有: 三叠系上统雅江组( T3 y) 和燕山期花岗侵入岩。雅江组位于闸址以下约800m 河段，岩性为灰色、深灰色中厚层～ 厚层变质石英砂岩、变质砂岩夹板岩、砂质板岩，砂板比约9∶ 1 ～ 8∶ 2。 侵入岩体分布于引水线路1#支洞～ 厂房，岩性为燕山期灰白色中粗粒黑云母二长花岗岩，呈岩基产出，具中粗粒花岗结构，块状构造，主要矿物为石英、斜长石，次要矿物有钾长石、黑云母，岩石坚硬。在变质岩与花岗岩的交界处，受侵入岩体的穿插影响，分布有厚约50m 的二云母长英角岩，岩石坚硬，性脆，与花岗岩间呈熔融接触关系。 2· 隧洞开挖临时支护方案探究 随着我国基础设施项目的迅速发展，隧道工程的应用大大增加，但由于隧道施工存在地质复杂性和易坍塌的特点，在隧道的设计和施工中，要注意对开挖支护进行研究，包括其意义，施工设计、工艺和施工方案等。 2． 1 隧道临时支护的意义作用 临时支护是指在地下作业时，由于永久支护还没有进行，为了防止顶板掉块及坍塌，为保护施工人员的安全并保持施工顺利进行而采取的临时性安全措施。 ( 1) 锚杆 锚杆主要有普通砂浆锚杆、自进式锚杆、预应力锚杆、中空注浆锚杆和水泥药卷锚杆这五种，其作用有以下几点: ①起悬吊和局部加固的作用，将破碎岩块锚固在稳定岩层上; ②组合梁及组合拱作用，联结层状岩层，形成组合梁、拱受力体系。在进行锚杆支护时需要注意锚杆跟岩层的粘结必须足够可靠，其布置位置及安装必须符合规范要求。 ( 2) 钢架结构 当围岩破碎自稳性极差时，初期支护应采用钢架结构支护，以保证支护施作过程及施工后围岩的稳定。在进行钢架的安装时应当保证钢架紧密连接围岩，并且固定钢架与围岩空隙应当用楔形预制混凝土块，使之牢固结合。 ( 3) 喷射混凝土 喷射混凝土的作用主要是封闭围岩，减少开挖后围岩的风化，保持岩层自稳，其厚度和强度需要依照围岩地质情况和隧道开挖的断面确定。 ( 4) 超前支护 超前支护分为三种，即超前小导管、超前锚杆、超前管棚。其作用主要是当掌子面围岩破碎并在开挖后难以维持自稳时在掌子面前方进行超前支护。 2． 2 隧道临时支护设计 临时支护设计要结合隧洞实际的情况，如水文地质条件、岩石地质条件、隧洞断面型式及施工方法和工艺等因素的不同都会使得设计产生差别，但是由于这些因素的变化缺少统一的计算方法，因此各项数据等也就无法进行规律性总结，只能按照工程经验来进行设计。但在设计时一定要遵循以下几条原则: ( 1) 先根据工程经验制定临时支护方案，再根据施工过程沉降变形监测及计算分析结果来调整临时支护参数; ( 2) 用超前支护措施加固围岩，使得围岩的抗变形能力得到提高，可承担上部不稳定岩体的重量，以降低临时支护的强度; ( 3) 结合实际选择科学可行的施工方法，并在施工过程中进行不断优化和改良。 2． 2. 1 锚杆施工 由于围岩级别、岩层产状、风化程度等地质情况的不同，在进行施工设计时首先应合理进行位置布置，另外考虑到隧道工程地质情况的复杂程度，锚杆应锚固在稳定岩层内，其布置间距、方向和长度应与岩层面及节理面垂直。锚杆支护普遍采用的是砂浆锚杆和中空注浆锚杆。在进行锚杆施工时，首先需要做好施工准备，然后标注孔位，进行钻孔、清孔，之后砂浆锚杆的施工程序是压注砂浆，再插入、固定锚杆体; 中空注浆锚杆的施工程序是组装、安装锚杆，注浆之后杆体孔口回浆。 2． 2. 2 钢架施工 首先要保证钢架的设计符合要求，每节的弧度和尺寸都要足够准确，两端需焊连接板，并用螺栓连接。在进行钢架安装时应控制内轮廓的尺寸，并且注意预留沉降量。为防止围岩变形，需要用喷射混凝土将钢架和围岩之间的间隙填满，钢价之间需要用纵向连接钢筋进行连接，为形成整体受力结构，连接钢筋环向间距应为1m。 2． 3 超前支护施工 2． 3. 1 超前小导管支护施工 超前小导管采用Ф42 无缝钢管加工而成，长度为3m ～ 5m，前端呈尖锥状，其施工程序首先需要布孔和钻孔，再进行小导管的安装，之后注浆。在注浆前孔口需要安装止浆塞，浆液为水泥浆，注浆压力为1. 0MPa，注浆时必须使水泥浆液将部分围岩空隙进行填充。其设置在隧道拱部120°范围内，环向间距40cm ～ 50cm。 2． 3. 2 超前大管棚支护施工 超前大管棚一般设于隧道洞口两端，管棚钢管均Ф108 无缝钢管，环向间距为40cm ～ 50cm，设置于衬砌拱部，管心和衬砌设计外轮廓线间距要大于20cm，布置于平行路面中线。施工流程为: 首先钢架混凝土套拱，采用Ф140 无缝钢管作导向管，环向间距为50cm; 然后进行钻孔，钻完一孔就顶进一根钢管，注一孔浆。在这期间要注意孔方位的准确性，保证偏斜度不超过设计; 随后插入长管棚并对孔口进行处理，钢管的环向间距、节长、方向、倾角等都要依照设计来施作。 2． 3. 3 喷射混凝土支护施工 不同的开挖岩层性质和作用使得喷射混凝土的覆盖面积和厚度的设计准则不同。( 1) 对于表面变坏岩层，喷射混凝土为了达到封闭岩层的作用，临时支护的喷射混凝土厚度建议设计为: 平均厚度5cm，局部最小厚度2cm ～ 3cm。另外为了防止喷射混凝土层剥落，可以向其中配一层金属网，然后用锚杆将其固定在岩层中，这样即使其中的围岩软化或膨胀破裂，也不会剥落; ( 2) 对于松动岩层，喷射混凝土的作用是保护岩层强度。对此的设计建议为: 为减少围岩松动的发展，需要尽早喷上混凝土，其厚度取决于岩层的不稳定程度。由于地质因素导致的围岩松动，可联合锚杆与喷射混凝土一起作为临时支护; ( 3) 对于超限应力的围岩，为了使之达到稳定，在开挖后要连续全周边地喷射混凝土层，抑制岩层的挤压移动; ( 4) 对于膨胀性岩层，要尤其注意地下水的问题，做好排水措施，并且要做到快速开挖及时支撑衬砌，当围岩暴露后应立即喷射混凝土，厚度一般不小于5cm。 3· 临时支护施工工艺及方法 3． 1 全断面法 该法适用于Ⅱ、Ⅲ类围岩，循环进尺3m ～ 4m 为宜。施工时由于围岩情况不同，因此所采用的钻眼深度也不同，并且注意控制装药量。在施工爆破前要根据光面爆破的设计和实际现场地质情况来进行爆破试验，在此基础上改良爆破工序并修正爆破参数，并准备挖掘装载机用于装碴，自卸车用于运送碴到弃碴场，推土机用于平整碴场，开挖之后及时做喷锚支护，这样的流水线作业可大大提高施工效率。 3． 2 环形开挖留核心土法 该法适用于V 类围岩软弱地段、浅埋偏压地段及隧道进出口。由人工开挖，遇到岩石较好的情况下可采用预裂松动爆破，需要注意的是要掌握装药量，以防对围岩干扰过大。台阶长度为3m ～ 5m，开挖循环进尺为0. 5m ～ 0. 75m，上台阶完成临时支护后开挖核心土，下台阶先开挖边墙部分，完成临时支护后再开挖核心土，以此重复。开挖前进行超前支护，开挖成洞后尽早施作仰拱，形成封闭结构，初期支护完成后等各项测试项目稳定就进行衬砌。 4· 结言 在隧道开挖时，临时支护是保证施工人员安全、保持施工工作顺利进行的重要因素，从临时支护的设计到临时支护的施作，都需要进行合理地选择和严谨的计算，实施科学的隧道开挖临时支护施工方案，有助于安全生产的同时也有利于周边环境的保护。 |