丹達河水電站導(dǎo)流洞溶洞段快速處理施工

徐文川

(中國水利水電第五工程局有限公司第一分局，四川成都 610066)

1 工程概述

丹達河水電站位于云南省迪慶州德欽縣羊拉鄉(xiāng)，是以發(fā)電為單一任務(wù)、具有季調(diào)節(jié)的混合式電站。電站總裝機容量為2×50 MW，設(shè)計水頭350 m，設(shè)計發(fā)電引用流量33.5 m3/s。電站廠房距德欽縣城215 km，距香格里拉市220 km，距昆明804 km，工程等別為三等，工程規(guī)模為中型。除大壩為2級建筑物外，其它主要建筑物級別為3級，次要建筑物為4級。工程建筑物主要由攔河大壩、進水口、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房等建筑物組成。

導(dǎo)流隧洞位于大壩左岸，為有壓隧洞，城門洞型，尺寸為6m×7m(寬×高)，進口底板高程2 543 m;設(shè)計底坡i=0.5%，導(dǎo)流隧洞出口底板高程為2 541.62 m，導(dǎo)流隧洞總長 289.14 m，由進口明渠段、閘室段、洞身段組成，其中進口明渠段長8.23 m，為漿砌石護底及進口喇叭段，底坡為水平，其后設(shè)封堵閘門豎井，豎井內(nèi)設(shè)6 m×7 m平板閘門，豎井后8 m為漸變段，自漸變段至洞身出口為6 m×7 m圓拱直墻形。

2 地質(zhì)情況

導(dǎo)流隧洞進口為順向坡巖質(zhì)低坡，出口為反向巖質(zhì)高懸坡，一般較穩(wěn)定，僅局部受節(jié)理裂隙切割及卸荷影響會有小坍塌或掉塊。洞身段圍巖為弱至微風(fēng)化中厚至厚層塊狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、生物灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r，洞軸線與巖層走向近正交，巖層傾角30°～35°，上覆巖體厚度大，地下水位于洞底附近，巖體較完整，局部洞段可能遇小溶洞、溶隙及節(jié)理密集帶。圍巖總評分T=69，屬“Ⅱ”類圍巖，局部夾Ⅳ～Ⅴ類圍巖 (約占總段長的5%～10%)。

3 溶洞情況

導(dǎo)流洞開挖施工于樁號里程D0+046.8處右邊墻首先揭露一溶洞發(fā)育洞段，與洞軸線斜交，繼續(xù)采用挖機開挖后于樁號里程D0+051處在左邊墻揭露溶洞。通過超前鋼釬觸探試驗(插入L=6 m的鋼管)，初步判定該溶洞沿導(dǎo)流隧洞軸線方向發(fā)育10～11 m左右。隧洞掌子面起拱線以下為青灰色黏土充填，軟塑狀，起拱線以上為紅褐色鈣質(zhì)填充，并夾有溶洞塌落巖塊，頂部已出現(xiàn)充填物層塊狀塌落現(xiàn)象。實際揭露溶洞段充填物占滿整個洞斷面，通過超前鋼釬探試驗，離洞斷面左側(cè)邊墻最深約4.5 m，最淺約0.9 m;離洞斷面右側(cè)邊墻最深約1.1 m，最淺約0.45 m;離底部開挖面最深約1.5 m，最淺約0.6 m;離隧洞頂部開挖線最深約 8.5 m，最淺約 3.2 m。

4 溶洞簡易、快速處理方案

4.1 總的處理原則

處理方案在綜合工程交通條件、施工單位現(xiàn)有建材種類及已有鋼支撐制作的型式進行確定，經(jīng)參建四方商議討論，確定D0+046.8～D0+062段的初期支護變更型式如圖1所示。

(1)其中針對已開挖的D0+046.8～D0+051段存在頂拱塌落空腔及邊墻地質(zhì)超挖的情況對本段增加以下措施:①根據(jù)頂拱空腔尺寸加工小型鋼格架對空腔臨空面進行支撐，并對頂部塌落面掛網(wǎng)噴混凝土封閉;②對邊墻支撐外的地質(zhì)超挖空腔采用干砌片、塊石填塞密實。

圖1 D0+046.8～D0+062的初期支護剖面圖

(2)為利于溶洞段擴挖施工，對已開挖的D0+044～D0+046.8基巖面洞段按《導(dǎo)流隧洞開挖臨時支護結(jié)構(gòu)圖》(DDH－JS－SZ－DLD－06)中的“0+111.370～0+136.37臨時支護剖面圖”進行擴挖并支護，擴挖斷面為(寬×高):8.04 m×8.84 m，支護形式為:Ι20輕型工字鋼，工字鋼間距0.8 cm，φ25螺紋鋼連接，間距1 m;頂拱邊墻噴C20混凝土厚10 cm，并掛 φ6.5@150 mm ×150 mm鋼筋網(wǎng)。

4.2 具體施工方法

為了保證隧洞施工的安全、支護強度需求和通行要求，先進行D0+044～D0+46.8段隧洞擴挖，待擴挖完成后及時進行鋼支撐+系統(tǒng)錨桿+掛網(wǎng)+噴混凝土施工。待完成D0+044～D0+46.8施工后即可進行溶洞處理。溶洞處理的原則:“短進尺(2 m一循環(huán)，人工配合機械進行開挖)、強支護、勤觀察”。溶洞處理一個循環(huán)施工順序:隧洞擴挖→出渣和底板黏土開挖(開挖1.1 m)→石渣回填(0.5 cm)→Ι20號工字鋼縱、橫向地梁施工→架立20號工字鋼→回填40 cm渣料→φ22頂拱加密連接筋和掛φ6.5@150 mm×150 mm網(wǎng)施工→邊頂拱噴C20混凝土厚20 mm。施工時若頂部出現(xiàn)掉塊，可先進行掛網(wǎng)，但須增加插筋。

(1)隧洞的開挖與擴挖。

開挖時，先用裝載機從外向內(nèi)集中清理泥化層及出渣;清理完成后用反鏟從內(nèi)向外再進行二次清理，同時人工配合反鏟將松動的石料、松土全部清理干凈，底板開挖至石渣回填高程，上部、左、右側(cè)開挖或擴挖到0+046.8～0+062。開挖前測量進行放樣，為保證施工質(zhì)量，開挖時派專人進行指揮，避免超挖，同時保證施工安全。在有巖石地帶采用人工鉆爆施工，YT－28手風(fēng)鉆鉆孔、直角掏槽、周邊光面爆破、乳化炸藥非電微差起爆，嚴格控制裝藥量。

(2)施工排水。

底板開挖完成后，為防止積水或地下滲水對開挖后的巖層形成浸泡，造成黏土進一步泥化，開挖前及時在上游右側(cè)開挖一集水坑，集水坑大小長×寬×高為2 m×1 m×0.5 m，采用4吋/6吋水泵對滲水進行抽排至0+014集水坑里再抽排出去，同時做好右側(cè)臨時排水溝的疏通工作。考慮到底板開挖處理后滲水較大，必要時先用C20混凝土澆筑一層墊層，對開挖后的黏土進行封閉，以保證混凝土澆筑時底板基礎(chǔ)無大的積水。

(3)石渣回填施工。

根據(jù)現(xiàn)場底板開挖出的實際情況，待開挖驗收合格后及時鋪設(shè)50 cm厚石渣進行換填，施工時將一次鋪料厚度控制在30 cm以內(nèi)，石渣采用已開挖出的導(dǎo)流洞碎石，ZL50裝載機裝料，然后用5 t自卸汽車運輸?shù)浆F(xiàn)場，采用CAT320挖機鋪料、整平，人工配合反鏟進行鋪料、整平，最后用CAT320挖機拍打壓實。

(4)縱、橫向地梁施工。

施工前，按照橫向地梁尺寸先下好料，軸向地梁根據(jù)實際進尺現(xiàn)場下料。采用ZL50裝載機運輸工字鋼到安裝現(xiàn)場，人工進行安裝，安裝高程比隧洞開挖底板高程低40 cm。橫向地梁安裝間距為60 cm，縱向地面沿隧洞邊線安裝，待縱橫地梁安裝完成后焊工進行焊接，使縱橫地梁形成一整體。為了保證施工車輛通行，在隧洞工字鋼安裝完成后立即回填40 cm石渣。

(5)隧洞支護施工。

溶洞段按加密鋼支撐的原則進行施工，I20工字鋼按照60 cm一榀向洞內(nèi)安裝，縱向連接采用φ25螺紋鋼相互支撐，間距1 m。在鋼拱架上部0.5～0.8 m的部位沿原開挖面設(shè)置φ25、長度為4.5 m、間距為0.8 m的錨桿。在頂部進行加密短筋施工，加密短筋長度L=1 m，間距50 cm，施工范圍為頂拱127°。在施工時將加密短筋焊接在工字鋼上，外露40 cm插入黏土內(nèi)，然后再在鋼筋上掛φ6.5網(wǎng)片，施工時避免上部掉塊傷人，以此形成一個鋼筋拱，可加強頂部支護，確保施工安全。

(6)預(yù)埋件安裝。

為盡快完成溶洞處理和剩余洞挖施工，盡早貫通導(dǎo)流洞，回填2 m厚C15混凝土，待混凝土永久施工時一并完成，但須埋設(shè)好1根φ150混凝土泵管和1根φ25通氣管，為后續(xù)回填混凝土施工做好準(zhǔn)備。

4.3 后續(xù)洞挖施工

溶洞處理完成后，開始下一步開挖施工。考慮到圍巖處于過渡帶，為保證下一步施工的安全，首先做好超前支護。超前支護采用小導(dǎo)管，小導(dǎo)管的施工參數(shù)為:φ42、φ50小導(dǎo)管，小導(dǎo)管沿隧洞拱頂外廓線127°范圍進行布置，環(huán)向間距30～50 cm，外插角5°～15°，每排小導(dǎo)管搭接必須保證至少2 m以上的搭接長度，水灰比為1∶1～0.5∶1，灌漿壓力大于0.3 MPa，閉漿在壓力大于0.5 MPa的條件下持續(xù)灌注5 min后停止。

在下一步正常開挖施工中要注意以下幾點:①嚴格進行小導(dǎo)管的施工以確保安全;②將開挖進尺控制在1.5 m以內(nèi)，嚴格控制裝藥量，減少對溶洞初期支護的振動;③加強支護，加密鋼支撐的間距為80 cm，待其具備一榀鋼支撐的寬度時立即架立鋼支撐;④繼續(xù)加強溶洞部位的變形監(jiān)測;⑤加強地質(zhì)情況的跟蹤及預(yù)測，鉆超前勘探孔確定圍巖巖性情況等，以便指導(dǎo)施工;⑥加強排水措施。

5 結(jié)語

采用以上簡易快速的施工方法，溶洞段總長12 m，施工工期15 d，后續(xù)施工中未出現(xiàn)安全問題，達到了預(yù)定目標(biāo)、要求，既節(jié)省了工程費用，又快速完成了溶洞處理，為導(dǎo)流洞按期貫通和過流奠定了堅實基礎(chǔ)。