水电站隧洞（精选8篇）
水电站隧洞 篇1
1 工程概况
该水库位于江西省乐平市东北部, 车溪村上游3km处, 距乐平市城区约40km, 水库坝址座落在乐安河支流车溪水中游。属鄱阳湖水系的绕河流域。水库流域中心地理位置为东径117°25′24″, 北纬29°13′08″。坝址以上河道长36.7km, 河道平均坡降3.3%。, 坝址以上流域面积155km2, 多年平均降雨量1728.9mm, 多年平均流量4.62m3/s, 多年平均径流总量1.46×108m3, 是一座以灌溉为主, 兼顾防洪、发电、养殖等综合效益的大 (二) 型水库。水库总库容1.437×108m3, 水库设计灌溉面积14.99万亩, 现有效灌溉面积13.46万亩, 实际保证灌溉面积10.3万亩.电站总装机1715kw, 共5台机组, 多年平均发电量4.13×106kw.h。根据《防洪标准》GB50201-94及《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000, 水库为二等工程, 永久性主要建筑物为4级, 水库设计洪水标准为100年一遇 (P=1%) , 校核洪水标准为2000年一遇 (P=0.05%) , 设计洪水位67.62m (黄海高程系统, 以下同) , 相应1.203×108m3, 校核洪水位69.28m, 相应1.437×108m3, 正常高水位64.4m, 相应库容0.825×108m3, 死水位53.6m, 相应库容0.14×108m3。枢纽主要建筑物有一座主坝、四座付坝、溢洪道、放空隧洞、灌溉发电涵管等。枢纽工程于2003年到2010年进行了除险加固, 枢纽工程建筑物美观, 库区生态环境优良。
放空隧洞布置在付坝左岸左侧, 主要起泄洪、放空和冲砂作用, 当枢纽建筑物需要检修时可利用该洞放空库内蓄水, 施工期兼做施工导流隧洞。隧洞由进水口、洞身及出水口三部分组成, 洞身段全长309.18m, 洞径8.0m, 其中桩号0+015.00~0+093.87为斜井段, 其它部分均为平管段, 平管段底坡为4.688‰;洞身沿线均为粗粒似斑状黑云母花岗岩, 岩性单一, 洞身绝大部分置于弱风化下部~微新岩体之中, 整个洞身地质条件较好。原设计隧洞洞身采用250#钢筋混凝土衬砌, 除桩号0+102.87~0+142.87洞段衬砌厚度为0.8m厚, 双层配筋外。其余洞段衬砌厚度均为0.4m厚, 单层配筋。泄洪放空洞出口采用消力戽消能。水工泄洪隧洞从1993年10月开始施工, 到1995年元月基本结束。由于隧洞施工工期较紧, 管理工作跟不上, 加之当时混凝土拌和楼未投入使用, 隧洞混凝土施工采用小型的拌和机拌和, 导致隧洞洞身衬砌混凝土浇筑质量极不稳定。
2 隧洞施工导流期间冲坑形成原因分析
2.1 检查时采用回弹仪对隧洞冲坑区底板等部位原混凝土进行检测, 洞身混凝土的强度指标极不稳定, 而且强度偏低。
2.2 隧洞进口底板无淤积物, 冲坑内充填有块石、卵石等推移
质, 裸露的底板混凝土面上块石、卵石等似回旋状, 冲坑显然受到夹石水流的冲磨。
2.3 洞隧在施工导流期间, 夹砂水流通过隧洞底板磨损区, 水流发生紊乱, 推移质撞击磨损面, 加速冲坑的形成和发展。
2.4 当隧洞混凝土保护层被冲蚀后钢筋出露, 高速水流中的树
枝、杂草挂在钢筋上, 在高速水流的作用下, 对钢筋形成很大的拉力, 使钢筋变形, 并剥落两侧的混凝土保护层, 导致水工泄洪隧洞内衬混凝土中布置的钢筋被拉变形、拉断、甚至被拉出。
3 隧洞冲坑处理设计及施工
3.1 隧洞冲坑处理设计
加固处理均采用300#细石混凝土, 所有浇筑混凝土范围内, 设置2000mm×2000mm梅花形布置的Φ20锚杆, 锚孔深400mm, 锚杆顶端距新混凝土面30mm净距。凡腰线以下部位的加固, 重新布置钢筋网。钢筋网架设平整, 相邻钢筋高度不相差5mm, 钢筋间距误差不大于10mm, 所采用钢筋型号与原设计相同。新的环向受力钢筋与原环向受力钢筋焊接, 焊接长度大于规范要求。混凝土保护层净距50mm.浇筑时混凝土应振捣密实。拱顶混凝土浇筑应填实, 根据需要增加回填灌浆。因泄洪放空洞通过四年时间的导流运行, 所以剥蚀破坏区域新老混凝土结合面都要将老混凝土表面凿毛。
洞身下平洞段以腰线为界, 上、下半拱分别处理。上半拱受力钢筋被拉出和拉断的地方, 将钢筋周围混凝土凿去50mm, 形成倒坡型条状凹槽和局部片状凹块, 并保证原有钢筋露出足够长的焊接接头, 焊接钢筋使其复位后, 再浇筑混凝土。下半拱因大部分受力钢筋和分布钢筋被拉出、变形、甚至断裂, 混凝土已遭到严重破坏, 凿去损坏的混凝土, 凿深距混凝土表面150mm.然后再布设钢筋网, 焊接钢筋接头, 浇筑混凝土。
3.2 隧洞加固处理施工
3.2.1 工艺流程
清理隧洞内泥砂等杂物→凿毛加固面表层混凝土→布设钢筋网→立模→高压冲洗→加固面表面抹水泥浆→浇筑混凝土→养护→质量检查。
3.2.2 重要工艺技术要求
清理隧洞内泥砂等杂物:隧洞因施工导流已运行四年, 洞内沉积有泥砂、块石、卵石等杂物, 必须在隧洞加固处理前全部清理干净。
凿毛加固面表层混凝土:为确保隧洞新老混凝土结合, 老混凝土结合面表层均应进行凿毛处理, 隧洞冲坑加固面需凿成深度大于100mm的漏斗状槽, 以便布置钢筋网。
布设钢筋网:首先根据设计要求布设锚固钢筋, 然后用钢丝刷和砂布打磨干净隧洞冲蚀的原混凝土配置钢筋上的锈蚀, 并将其复原同新布设的钢筋网接头及锚固钢筋焊接。
高压冲洗:对隧洞冲坑加固面凿毛打磨后, 用高压水冲洗, 可避免微细粉粒对新浇筑混凝土的影响, 同时可确保浇筑面无杂物。冲洗完毕后, 要及时排出基坑内的积水。
加固面表面抹水泥浆:隧洞修补加固面表面抹水泥浆可提高新浇筑混凝土的胶结力, 同时也可避免因老混凝土表面与新浇筑混凝土因温差而产生裂缝。
浇筑混凝土:隧洞加固处理混凝土浇筑全部采用人工入仓和振捣。为保证混凝土浇筑密实, 混凝土入仓后内部用振捣棒振捣, 同时外部用木锤不停敲击钢模板。局部的小块混凝土不便使用振捣棒, 则同时采用钢筋插捣和木锤敲击方法振捣浇筑浇筑混凝土。
质量检查:在隧洞冲坑加固施工过程中按规定严格控制所采用混凝土的强度指标, 隧洞冲坑修补加固工程施工共抽取混凝土试样15组, 混凝土平均强度为31.7Mpa, 离差系数为0.434, 满足设计要求。拆模后, 检查洞身混凝土面光滑无缺损及蜂窝麻面现象, 新老混凝土接口平整。
4 隧洞冲坑加固处理效果
泄洪隧洞加固处理的施工, 由具有国家一级施工资质的水利专业公司承担, 1999年6月泄洪隧洞修补加固施工完成后, 为检验加固处理效果, 泄洪隧洞闸门全开泄洪10分钟, 流量达750m3/s, 关闸后进洞检查, 未发现有混凝土结构被冲坏现象。
目前泄洪隧洞经历了六年 (1999年~2005年) 的运行, 每年汛期都开闸泄洪, 泄洪流量在542m3/s~745m3/s之间, 没发现任何异常现象。2004年4月23日相关技术人员再次进入泄洪洞检查, 各加固段洞身混凝土都没有出现冲蚀、剥落和掉块现象, 洞身混凝土表面也没有裂缝, 洞身平整完好。实践证明, 采用较高强度等级的混凝土并配置钢筋网加固修补隧洞冲坑, 能够取得象丙乳砂浆等高强度水泥砂浆同样的加固效果, 同时还具有方法简单适用等优点。
5 结语
综上所述, 笔者认为直接采用较高强度等级的混凝土并配置钢筋网加固处理冲坑不仅仅是可行, 而且具有广阔的实用前景, 可以加快施工进度、节约投资、也能有效的保证工程质量、不污染环境, 具有很大优势。
摘要：乐平市的水电站放空隧洞施工工期较紧, 管理工作跟不上, 加之当时混凝土拌和楼未投入使用, 隧洞混凝土施工采用小型的拌和机拌和, 导致隧洞洞身衬砌混凝土浇筑质量极不稳定。针对具体问题, 提出加固处理措施探讨, 以确保工程质量。
关键词：水电站,放空隧洞,加固措施
水电站隧洞 篇2
关键词：隧洞施工；管棚 ；压浆；拱圈
中图分类号：C93 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2012）19-0136-02
1 概述
龙开口水电站位于金沙江中游、云南省大理州与丽江市交界的鹤庆县中江乡龙开口村河段上，枢纽工程主要由碾压混凝土重力拦河坝、河床泄洪建筑物、右岸坝后发电厂房及冲沙底孔、两岸坝头灌溉取水口等建筑物组成。电站装机规模为1800MW（5×360MW），距鹤庆县城现有公路（四级公路、简易公路）里程约100km，是金沙江中游河段规划的第六个梯级电站，上接金安桥水电站，下邻鲁地拉水电站。
长胶带输送系统位于坝址区下游龙开口村至中江河一带。线路起于中江河左岸岸坡燕子崖石料场轧制系统，高程1 463m，穿越中江河至河流右岸，中江河最低高程1 358 m，沿中江河右岸山体内展布，经小城坡、温水河、金河石料场，至龙开口村下游侧的混凝土拌合系统，高程1315m；线路全长约6.103km。
沿线为高中山地剥蚀堆积地貌及河流切割地貌，多为山坡地带，山坡坡度一般30°～50°，局部为陡崖，沿线地面高程中江河右岸为1405m～1580m，中江河右岸至坝址为1335m～1540m，沿线通过较大的河沟有中江河、米汤沟、温水河、金河沟等四条河沟，沟底高程分别为1 356m、1 400m、1 335m、1 395m。中江河位于线路的上游段，河流流向总体呈NE向，为反“S”型的河曲，在中江乡汇入金沙江，河谷呈较宽缓的“V”字型，两岸谷坡陡峻，河谷切割深度达数百米。温水河沟地形为冲洪积台地，坡面平缓，坡度为10°～15°；温水河至龙开口村为山地剥蚀堆积地貌，山坡坡度为20°～35°，局部分布剥蚀台地及陡崖，分布有金河沟、三堆石沟及其他小冲沟，深切冲沟长年流水，小冲沟为季节性流水沟。
其中1#隧洞圍岩评价如下表。
本段围岩以Ⅳ类为主，应系统衬砌支护。
2 管棚的施工工艺
2.1 管棚加工
管棚一般是在开挖前进行超前支护，使掌子面顶拱在开挖前通过管棚灌浆，将松散的岩体固结成一完整的受力拱圈结构。为保证在注浆时能通过管棚将浆液渗入到围岩中，采用外径为Φ40mm，内径为Φ32mm的无缝压力钢管作管棚材料。先将钢管前端50cm长加工成一细长圆锥体，尖端预留出浆口，间隔50cm后将剩余的钢管戳成花管，即在管壁上每隔5cm左右戳2～3个小孔，梅花形布置，以便于压浆时，浆液能从四周渗入到围岩中。
2.2 管棚的造孔施工
由于管棚是采用外径为Φ40mm的无缝钢管制作而成，因此在造孔时，用YT28型手风钻或YT29型气腿钻，选用Φ42mm钻头造孔即可，当孔造完后，需将管棚送入孔内，因孔径与管棚直径比较接近，人工不能直接将管棚送入，这时有两种送管方法，一是直接将气腿钻的纤尾套拆掉，将Φ40mm管棚尾部卡在钻机里，通过风压将管棚送入孔内，另一种办法是将一根短钻杆上在钻机上，在钻杆前端焊接一块钢板，通过钢板将管棚压进孔内。
2.3 管棚的灌浆
管棚下孔后，采用注浆机进行注浆，浆液为1：0.5的纯水泥浆，注浆压力一般为0.4～0.6Mpa。为了保证管棚注浆后尽快产生强度，在爆破前形成受力拱圈，需在浆液中掺入速凝剂或水玻璃作为外加剂，外加剂的掺入量为每100kg浆液中掺入3kg。为了保证管棚的注浆效果，在管棚的尾部必须设置注浆塞，防止浆液顺孔壁流出而影响整体受力拱圈的形成。管棚注浆完成后，即可安排手风钻进行造炮孔造孔，根据开挖断面，每循环的造孔时间约需6～8小时，此时在速凝剂的作用下，管棚浆液已终凝形成受力拱圈结构，可以进行爆破作业。
3 管棚的应用
根据长距离胶带机隧洞的地质纵断面，管棚主要应用在洞室的进出口段及围岩较差的F2断层带。
进出口段施工中最关键的工序为成洞与进洞，进洞前应先对边仰坡进行妥善支护或加固，尤其对洞脸必须加固后再进行洞挖。考虑到洞口围岩为Ⅴ类围岩，多为全风化岩体，自稳性太差，在距开挖轮廓线80m～200cm范围布置有两排3Φ25，L=9m，间距a=1.5m的锁口锚筋桩，以确保洞脸的稳定。同时在拱顶布置一排Φ40，L=4.5m的超前小导管（管棚），间距a=0.45m，小导管上仰角度为10°，采用注浆机进行注浆后，使拱顶在浆液作用下形成一个受力很好的拱圈后再进行洞挖。
洞口开挖采用上半断面长台阶法进行，上半断面先挖至设计轮廓（同时进行初期支护），在保证岩体稳定的情况下，再进行下半断面开挖，开挖时严格控制爆破药量，保护上半洞支护结构的稳定。
上半断面开挖程序为：钻设超前小导管？管棚注浆→上半部钻孔爆破（短进尺1m）→弱爆破，低震动（周边孔少装药加光爆）→通风散烟→安全处理→出渣→安全处理→喷射第一次混凝土（5cm）→安装格栅钢拱架→系统锚杆→喷第二次混凝土（至设计厚度）→下一循环。为了保证施工安全，下一循环前先做一次超前小导管，洞挖进尺3m，洞挖爆破3个小循环（每个循环1米），直至隧洞挖至Ⅲ类岩体后，才取消拱顶的管棚结构；下半断面开挖程序为：下半洞扩挖钻爆→通风散烟→出渣→清基→安装格栅钢拱架（与上半洞格栅钢拱架焊接）→喷射混凝土→转入下一循环。
小导管在拱顶布置，每2m布置一排，间距45cm，小导管上仰角度为10°，确保每循环的爆破作业均是顶拱已形成拱圈的情况下进行。同时，在使用超前小导管的部位，围岩自稳性太差，一般与钢拱架结合使用。根据围岩的变化，适当调整钢拱架的间距，本工程钢拱架间距在Ⅴ类围岩中为60cm～80cm，Ⅳ围岩中为80cm～100cm。在F2断层带采用全断面开挖，在拱顶布置超前小导管，参数同上，爆破循环进尺2m～2.5m，根据现场揭露的地质情况，围岩性质比预期的稍好，采用超前小导管后，围岩基本能保持稳定，考虑到工期影响及节约投资，将钢拱架的间距增至1.0m～1.2m。
4 结束语
管棚法在长距离胶带机隧洞的运用取得非常显著的成果，尤其在F2断层带的施工中起到至关重要的作用，循环进尺基本达到2m以上，使计划两个月的工期大大缩短至40天，为长距离胶带机隧洞6月份贯通打下了坚实的基础。
同时，采用超前小导管的管棚法施工工艺，为松散结构岩体中进行洞室施工摸索出一条宝贵的实践经验。长距离胶带机隧洞从开工到贯通，没有发生一起安全事故。管棚工艺的实施形成受力拱圈结构，为后续的支护施工提供了安全保证，确保了在围岩在应力释放过程中，挂网喷混凝土及钢支撑支护均能够及时跟进，保证了围岩的整体稳定。如在洞室开挖过程中，因不利地质原因，发生大的塌方现象，也可采用管棚法进行抢险，此时要适当增大管棚的直径，由Φ40mm增至Φ60mm甚至Φ80mm，使洞室拱顶不但在浆液作用下形成拱圈结构，同时，Φ60mm甚至Φ80mm的钢管在岩体中可充分发挥刚性材料的作用。
管棚法施工，即通过浆液作用，使开挖后原本为荷载的岩体变为能够受力的支承结构，同时，在洞室开挖过程中，及时进行锚喷支护，钢拱架支护等措施，在围岩应力释放过程中没有发生较大的变形即已经支护，符合新奥法施工原理。
大断面的水电站隧洞开挖技术探索 篇3
关键词：水利工程,水电站,隧洞开挖,喷锚支护
1 工程概况
大渡河大岗山水电站左岸导流洞断面为城门洞型, 最终成型的断面尺寸均为12.5×16.0 m, 开挖断面为14.1~16.5 m×17.2~19.0 m, 衬砌厚度约60~150 cm。左岸导流洞进口高程953.00 m, 出口高程为949.00 m, 总长916.425 m, 纵坡i=4.37‰。进水塔顶高程1000.5 m, 顶部设盖板。
2 施工难点分析
本工程洞室围岩主要为花岗岩, 以Ⅱ、Ⅲ类围岩为主, 其中局部洞段的断层、辉绿岩脉破碎带、裂隙密集带为Ⅳ、Ⅴ类围岩。由于地下洞室规模大、开挖及支护的工作量大, 需要同时进行多个工作面的开挖与支护施工, 必须合理安排洞室的施工程序, 达到既满足工期的要求, 又能合理利用配置的设备。因此, 隧洞上层石方洞挖钻孔选用H-178多臂钻, 出碴选用CAT966F装载机;下层钻孔选用D7独臂钻、CM351潜孔钻配合H-178多臂钻, 底板保护层采用手风钻钻孔, 利用正铲出碴, 运输选用15t自卸汽车, 石方明挖钻孔主要采用D7独臂钻、CM351潜孔钻, 混凝土浇筑分底板、边顶拱, 选用四套大断面的边顶拱钢模台车, 喷混凝土和混凝土浇筑主要采用6m3混凝土罐车, 进口配备一台MQ600型门机、出口配一台液压履带吊, 保证混凝土浇筑的垂直运输需要。
洞室较差围岩开挖采用减小钻孔深度、减小装药量的施工方案;开挖过程中加强支护。开挖后及时跟进喷锚等安全支护。导流洞开挖断面跨度大, 高度较高, 为本工程施工控制工期的关键项目, 施工质量要求较高。导流洞开挖采用钻爆法, 自上而下分层施工, 严格按“新奥法”原理进行, 相邻部位爆破时尽量错开。施工过程中, 各层锚喷混凝土支护随各层开挖跟进作业, 上部开挖周边采取光爆, 下部开挖周边先采用预裂爆破, 底部采用保护层开挖, 以控制开挖质量与减少爆破对周边围岩的破坏与影响。导流洞与施工支洞交汇洞口多, 需加强交叉口的锁口支护。同时施工期间加强对围岩的变形观测, 发现问题及时解决, 确保施工机械、人员的安全。
3 隧洞开挖施工技术
3.1 洞挖施工
导流洞断面大, 分上、下二层进行施工, 其分层根据发挥最大机械设备性能, 保证岩体稳定等为依据, 上层分层高度8.0 m, 下层施工又分二部分进行:第一部分层高7.0 m, 保护层厚度为1.2~2.0 m。上、下层分别以进 (出) 口上支洞、进 (出) 口下支洞作为施工交通。导流洞上层开挖分别由进口上支洞、出口上支洞直接进入施工, 采用三臂钻钻孔, 中导洞领进, 两侧扩挖跟进;下层开挖由进口下支洞、出口下支洞进入, 在洞内按10%爬坡至下部第一层进入, 深孔预裂爆破。
3.2 导流洞上层洞挖施工
(1) 三岔口的处理。三岔口相对跨径较大, 施工安全尤其重要, 先向一个方向转弯扩挖, 浅眼多循环进尺钻孔爆破, 跟进顶拱锚杆支护, 然后向另一个方向扩挖, 边挖边跟进加强挂网锚喷支护, 必要时进行喷钢纤维混凝土或采用钢拱架进行加强支护, 直到安全进入导流洞, 岔口30 m内, 采用单头交叉作业, 形成二个工作面后, 以上下游二个工作面组织交叉流水作业, 同时施工。
(2) Ⅳ~Ⅴ类围岩开挖及支护。本标段Ⅳ~Ⅴ类围岩较少, 由于地下工程施工的不可预见性较大, 针对Ⅳ~Ⅴ类围岩的施工, 确定具体施工工艺及方法。Ⅳ~Ⅴ类围岩段开挖采用超前锚杆提前对围岩进行加固, 采用液压三臂钻钻孔, 浅孔小药量光面爆破, 短进尺, 弱爆破, 临时支护及时跟进, 以确保施工安全。洞内出渣同导流洞上层Ⅱ~Ⅲ类方式。对地质条件特别恶劣的软弱夹层、规模较大的断层及塌方洞段应根据实际情况采用浅孔、少药量、弱爆破、多循环的原则钻孔爆破, 必要时辅以导坑领进二次扩挖成型或环形法施工, 最大限度降低爆破震动对围岩的不利影响, 同时根据围岩情况及时采用锚杆、挂网、喷混凝土、钢支撑、混凝土衬砌、管棚等支护措施, 以确保洞室开挖施工安全顺利地进行。Ⅳ~Ⅴ类围岩段施工程序图如图1所示。值得注意的是, 对于本工程软弱围岩地段的超前锚杆, 在安设时应与钢支撑结合, 以增强使用效果, 钢支撑尽可能贴紧洞周, 因超挖不能紧贴时, 要喷射混凝土找平洞壁。仰拱段主要集中在进出口段IV类、V类, 洞挖底板时应随结构线一起挖除, 清基后浇筑与衬砌同时施工。
3.3 断层破碎带处理
在导流洞上层开挖经过断层带时, 按先两侧导洞领进, 后中部岩柱扩挖的方式。两侧导洞的开挖仍采用H178三臂台车钻孔, 浅孔、少药量毫秒微差挤压爆破。钻孔爆破前, 用台车在拱部打两排超前锚杆和排水孔, 梅花型布置。爆破断层出露后再实施挂网喷锚支护, 最后再扩挖, 整个施工程序如下:台车钻超前锚杆孔、排水孔→制安药卷锚杆→导洞光爆 (孔深1.5~2.0 m, 周边眼间距30 cm) →TK-961第一次及时封闭两侧边拱 (喷厚5 cm) →出渣→第二次喷混凝土5 cm厚→左右侧逐步向中部扩挖→出露断层后支护→扩挖处理结束 (必要时, 采用钢支撑支护) →下一循环导洞钻进。
3.4 导流洞上层的锚喷混凝土施工
导流洞上部顶拱的喷混凝土支护, 主要是临时支护, 临时锚喷支护随开挖进尺跟进, 上、下游工作面喷混凝土错开进行, 减少洞内粉尘及施工干扰。喷锚支护均采用湿喷法施工工艺, 并加以DS-1型喷混凝土粘接剂以减少回弹。喷混凝土施工时, 在喷混凝土拌和站拌好喷混凝土料, 6 m3混凝土搅拌运输车从拌和站运料进洞内, 喷混凝土采用TK-961型混凝土湿喷机输送, TK-961混凝土湿喷机喷混凝土时, 由操作工在PS型双臂机械手上二个工作面同时操作喷射。喷射时将受喷面清理干净, 并掌握好喷头角度, 喷头与受面的距离, 喷射接头处的连接, 并采用自下而上螺旋式喷射, 一次喷厚5~7 cm。挂网施工的钢筋网拟采用人工在平台车上现场绑扎、焊接制作而成, 安装钢筋尽量贴近岩石面, 喷混凝土至少覆盖钢筋厚度5 cm以上。所有锚杆施工的钻孔采用锚杆台车和H178台车相结合实施, 锚杆人工制作, 现场在平台上安装, 然后采用注浆机注浆。
3.5 导流洞下层洞挖施工
待导流洞上层开挖、支护施工结束后即可进行下层开挖。下层开挖计划于2006年11月上旬开始, 利用进、出口下支洞在主洞内分别向上、下游1 0%爬坡至第一层底面, 完成导流洞下部第一层的开挖。
下层采用CM351高风压钻钻与D7液压钻联合作业, 利用CM351高风压潜孔钻机钻设预裂孔, CM351潜孔钻与D7型独臂钻造主爆孔, 孔径为Φ80 mm, 孔距2.0~2.5 m, 排距1.5~2.0 m, 单耗药量为0.40~0.60 kg/m3, 人工装药, 非电毫秒梯段雷管引爆, 微差挤压爆破。每一施工段长度12 m, 爆破系数根据实际进行调整。若爆碴过大, 采用YT-28手风钻解小, 以利出碴。施工出碴采用CAT-966F型侧卸式装载机或PC400-6正铲装15t自卸汽车运输至碴场卸碴。下层梯段爆破参数见表1。
4 结语
从工程实践表明, 本水电站左岸导流洞最大开挖断面约270 m2, 开挖分为上、下二层 (实际上是两层半) , 其上部开挖的断面都在120 m2以上, 顶拱的跨度达到17 m以上, 为了保证隧洞成型良好、围岩稳定和施工安全, 需要采取分部开挖、及时支护等方法施工。同时对于Ⅳ、Ⅴ类围岩段进行隧洞掘进时, 除了分部开挖外, 还必须遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤监测”的原则, 稳扎稳打, 确保围岩稳定及施工安全。
参考文献
[1]王丽影, 牛贝贝, 郭玲燕.溪洛渡大断面水工隧洞开挖支护方案与数值模拟分析[J].陕西水利, 2013 (4) :26-29.
[2]田洪, 吴俊, 叶家付.长河坝电站特大涌水条件下大断面隧洞开挖施工[J].四川水力发电, 2009 (8) :26-29.
水电站隧洞 篇4
岔河水电站地处贵州省六盘水市钟山区月照乡, 坝址距钟山区约25km, 为乌江干流南源三岔河干流水利水电规划的第四级电站。电站主要由首部枢纽、引水系统、发电厂房等建筑物组成。电站装机容量136MW, 多年平均发电量5.014亿KW·h, 可承担调峰任务。
引水隧洞布置在岔河右岸, 全长8620.771m, 为内径6.0m的圆形洞。高压流道长142m, 内径由6.0m变为5.8m, 通过3条支管与厂房相接。
2 工程地质条件
引水隧洞上段为硅质板岩, 最大埋深为810m, 岩体呈微风化-新鲜状态, 层状结构;下段为石英二长岩, 最大埋深1120m, 岩体呈微风化-新鲜状态, 块状结构;高压流道段岩性为石英二长岩, 埋深约310m。经开挖后判定, Ⅱ类围岩6837.8m, , Ⅲ类围岩1418.3m, Ⅳ类围岩304.63m, Ⅴ类围岩60.04m。
3 岩爆的形成机制、分级和分类
岩爆是深埋地下工程施工过程中常见的动力破坏现象, 它是由于岩石积聚的应变能大于岩石破坏所消耗的能量时, 多余的能量导致岩石碎片从岩体中剥离、崩出。
根据国内外研究现状, 将岩爆烈度划分为轻微、中等、强烈和剧烈4级;根据岩爆发生时表现的特征, 可以将其分为4类。
4 岔河水电站岩爆发生的特征及规律
4.1 岩爆的特征
岔河水电站引水隧洞及高压流道段开挖期间在3个洞段发生了岩爆, 对设备和人员没有造成大的损害, 但对开挖工期有一定的影响, 归纳起来可以分为以下两种型式。
(1) 松动脱落型
松动脱落围岩呈块状、片状爆裂, 声音细微清脆, 偶尔可以听见噼噼啪啪响声。脱落薄片呈贝壳状, 无弹射现象, 仅仅是将岩面劈裂形成层次错落的小块或脱离母岩滑落的大块岩石, 属于轻微岩爆。
(2) 爆裂弹射型
岩爆岩块一般在30cm×50cm× (5~20) cm范围内, 块体的形状多为有一至两组的平行裂面, 其余的一组破裂面呈刀刃状。爆裂声音比较沉闷, 有如破竹般的劈啪声, 其弹射距离小于2.0m, 属于中等岩爆。
4.2 岩爆发生的规律
(1) 岩爆均发生在干燥无水、新鲜、较完整、坚硬的岩体中及褶皱的核部及附近。
(2) 岩爆区段的洞室埋深在300~710之间, 但岸坡均为陡峭地形。
(3) 岩爆均发生在圆形洞室上半拱范围内, 且具有一定的对称性。
(4) 岩爆高发区一般距离掌子面2~50m, 强度随时间的推移而减弱, 局部也有距掌子面上百米距离的特例。
(5) 岩爆有一个突出特征, 即一旦一个部位已经发生过一次岩爆, 尤其是比较强烈的岩爆, 那么该部位就很可能发生更多次岩爆, 强度越来越低, 岩爆面越来越小。
(6) 岩爆具有滞后特征, 多在爆破后2~3h, 24h内最为明显, 但也有时间更长的。
5 岩爆的防治措施
5.1 改善围岩物理力学特性
岩爆后立即向掌子面及附近洞壁喷洒高压水或利用炮眼及锚杆孔向岩体深部注水, 利用结构面中的裂隙水使岩石的破裂强度降低, 降低其储存能量的释放。
5.2 应力解除
通过超强钻孔或在超前钻孔中进行松动爆破, 在围岩内部造成一个破坏带, 使洞壁和掌子面应力降低, 使高应力转移至围岩深部, 施工时在掌子面上打5~6根超前钻孔, 深3~5m, 既可以起到超前钻探地质的作用, 又可以起到释放掌子面应力的作用。
5.3 优化开挖爆破方法
(1) 考虑到全断面开挖对围岩扰动大, 易诱发岩爆, 大断面或围岩较差地段宜分层分幅进行开挖。
(2) 合理布置辅助眼和周边眼
将掏槽孔爆破形成的柱面波拦截在当前炮次范围内, 起到预裂爆破的效果。
(3) 短进尺, 弱爆破, 充分利用光面爆破技术, 严格控制用药量, 减小局部应力集中发生的可能性。
5.4 合理支护
开挖后, 根据已发生岩爆特征, 结合人工听声, 尽快对岩爆进行分级, 并有针对性地采取了以下几种支护措施。
(1) 径向锚杆+素喷混凝土支护
该方法对预防滞后型轻微岩爆有较好的效果。
(2) 径向锚杆+钢筋网+素喷混凝土支护
该方法维护围岩能力强, 与围岩密贴, 可以有效地使应力向围岩深部转移, 是一种经济有效的防治岩爆的支护措施。
(3) 型钢支护+喷混凝土支护
该方法支护较快, 安全度高, 对防止岩爆进一步发展起到了良好效果。
6 经验与体会
(1) 岩爆的产生过程是一个渐变的过程, 在未发生前无明显的征兆, 对预防带来了很大的难度, 因此高应力地区在搞好隧洞野外地质勘察工作的同时, 针对已有的勘测资料, 进行概念模型建模及数学模型建模工作, 通过三维有限元数值运算、反演分析以及对不同开挖工序的模拟, 初步确定施工区域地应力的数量级以及施工过程中哪些部位容易出现岩爆, 为优化施工开挖和支护顺序及施工中岩爆的防治提供初步的理论依据。
(2) 施工期间做好岩爆现场预报是必不可少的, 为保证预报的准确性, 要综合运用地形地貌、地质分析法、AE法、钻屑法、地温法等相辅相成互相印证, 最大限度的避免伤人、伤机事故的发生。
(3) 及时作好岩爆洞段的初期安全支护, 防治再次发生甚至更为严重岩爆的发生。
(4) 对已进行初期安全支护的洞段应加强围岩监测, 掌握隧洞围岩及支护的变动形态, 以测量信息反馈指导施工, 确保施工的安全性和经济性, 同时也为二次永久衬砌支护的时将和方案提供依据。
(5) 通过对岔河水电站岩爆洞段松动圈的测试, 对二类围岩而言, 没有发生岩爆洞段的松动圈厚度为0.3~1.1m, 发生岩爆的洞段的松动圈厚度为0.6~1.5m, 可见岩爆对松动圈厚度有一定的影响。因此作好岩爆洞段的松动圈测试, 为支护设计提供参数是非常重要的。
7 结束语
水电站隧洞 篇5
引水隧洞属于地下工程, 因地质条件复杂, 勘测设计阶段难以准确预测其具体围岩实际情况, 施工阶段地质变化的可能性大, 因此需要加强施工技术控制, 做好重点施工环节的管理。
1 引水隧洞施工勘察
1.1 建筑物部位工程地质勘察
由于水工建筑物的布置, 进出口、调压井、厂房等建筑物位置勘察显得格外重要, 要求精度亦较高。因为要查明覆盖层的厚度及其组成、岩性及风化状态、地下水位及岩体的透水率、构造等。所以布置勘探钻孔是十分必要的。再配合地表工程地质测绘 (地质点、山地工作) , 以查明岩性分布、地质构造。对进出口附近岩石的节理裂隙应详细量测, 分析是否存在不利组合, 最终绘制成裂隙玫瑰花图。存在岩体卸荷的, 应对卸荷范围、深度充分调查, 再根据勘察成果绘制成果图件。
1.2 埋段工程地质调查
引水隧洞浅埋段较其它部位有着自己的特殊性, 其上覆岩体薄到什么程度、岩石风化状态如何、岩体完整性及透水性如何、沟谷的形成是否与构造有关、覆盖层有多厚等等, 所以布置勘探钻孔是十分必要的, 钻孔对浅埋段的勘察提供了最可靠的帮助。另外地表工作应充分调查节理裂隙的发育情况, 结合钻孔岩心, 统计有代表性的节理、裂隙, 绘制玫瑰花图, 分析不利组合形式, 为围岩分类及后期施工做好准备。
2 引水隧洞施工注意要点
2.1 隧洞爆破施工
隧洞爆破施工是工程中的难点之一, 这主要是由隧洞所在区域的地质条件比较复杂决定的。爆破施工是隧洞掘进的前提和基础, 如果控制不好会直接影响到工程的后期开展。如果爆破效果不好或爆破没有达到要求, 硬质围岩就会产生坍塌现象, 影响后期施工, 同时也威胁到工作人员的人身安全。因此, 必须选择合适的爆破方法, 保证爆破工程的质量, 提高工程的经济效益。
2.2 隧洞出碴
隧洞出碴是隧洞爆破之后的一道工序, 如果隧洞出碴工作没有做好, 会影响到后期的施工。过多的碴堆放在隧洞中占用大量的空间, 会影响到其他项目的正常施工。由于隧洞施工的地质条件不稳定, 且隧洞工程的区域较小, 因此大型的挖装机无法进入, 导致出碴相对困难, 如果仅仅依靠人力或者是小型机械则很难在短期内清理完毕。
2.3 混凝土衬砌问题
由于隧洞出碴时间耗费较长, 如果在出碴完成后再进行施工则会耽误更多的时间, 延误工期。如果在洞身开挖过程中就开始进行混凝土的衬砌, 则会影响隧洞开挖的稳定性。综合考虑后认为, 在洞身开挖的同时进行混凝土衬砌比较合适, 此时为了保证隧洞开挖的安全必须对洞身进行支撑。此外, 为了节约时间, 缩短工期, 工作人员可以开挖两条运输路线, 避免交通堵塞影响工期。
2.4 不良地质段隧洞施工
首先, 在接近断层及接触带时, 加强地质预报采用水平超前钻孔和其它预报方法, 探明前方地质情况, 发现地下水较大时, 则进一步钻孔放水, 防止突发涌水的发生。二是要减少循环进尺采用无爆或弱爆开挖, 尽量减少对围岩的扰动。三是要及时支护。四要加强施工组织管理, 加强施工监测, 及时反馈信息。
3 引水隧洞竖井施工注意事项
竖井施工宜采用自上而下单行作业法施工, 应符合下列要求:应采用分段作业, 完成一段后再进行下一阶段作业;各段内的工序为顺序作业, 各段内应按竖井开挖尺寸进行钻眼爆破作业、通风和抽水, 视地质条件进行施工支护。提升出渣, 灌筑井壁混凝土衬砌。随着开挖深度的增加, 井室内应加强通风或补充氧气。
竖井开挖施工应符合下列要求: (1) 开挖宜用直眼掏槽, 炮眼深度要一致。有地下水时, 应采用立式梯台超前掏槽法。 (2) 钻眼前应清除开挖面的石碴并排除积水。每钻完一孔眼后, 应将眼口临时堵塞。 (3) 每次爆破作业后应检查断面, 不得欠挖。每掘进5~10 m应核对中线, 及时纠正偏斜。竖井装碴宜用抓岩机。爆破的石碴宜大小均匀, 以提高出碴效率。当出碴采用三角架或龙门架作井架时, 出碴时应有稳绳装置和其他安全保证措施。竖井采用喷锚支护时, 每次支护高度视围岩稳定程度而定;竖井采用构件支撑时, 预制的井圈构件按水平位置架设, 其与岩壁间用木塞塞紧;支撑架设不得侵入竖井有效断面。井口段、马头门及地质较差的井身地段, 当采用混凝土衬砌时, 应按需要设置壁座或安设锚杆。
4 量测和超前地质预报
量测工作是监视隧道围岩稳定性的重要手段, 始终伴随着施工的全过程。因此, 量测工作占有很重要的地位。另一方面, 在施工过程中, 为了提前了解拟开挖岩体的特性, 以供监理工程师及时作出是否需要修改设计的正确判断, 并研究拟采用的支护类型。地质预报内容主要包括:可能出现塌方, 滑动影响预报, 隧洞穿越不稳定岩层较大断层预报;出现涌水地段预报;浅埋段、洞口段下沉裂缝对隧道稳定预报。施工地质预测采用超前水平钻孔的方法, 预测未开挖地段隧道围岩的地质情况和涌水情况。
5 结语
综上所述, 在饮水隧洞混凝土中, 要加强施工技术控制, 制定有效的管理对策, 提升施工效率, 而且可有效保证隧洞混凝土的施工质量, 提高经济和社会效益。
参考文献
水电站隧洞 篇6
关键词：水电站,隧洞进口,冒顶,分析处理
1 工程概况
缅甸DAPEIN (Ⅰ) 水电站工程拦河坝布置于中缅第37号界桩以下约2.5km处, 有压引水式电站, 装机容量240MW, 工程规模为中型, 工程等别为III等, 主要建筑物为3级。首部枢纽由混凝土重力坝、下游消力池、电站进水口等组成;引水系统由有压引水隧洞、调压井、压力管道等组成;厂区枢纽由电站厂房、升压站等组成。
隧洞采用一洞二机, 共二洞, 隧洞Ⅰ总长3299.282m, 隧洞Ⅱ总长3342.214m。
有压引水隧洞总设计引用流量386m3/s, 为圆形断面, 由渐变段、上平洞、调压井、斜井弯段、下平洞等组成。进口底板高程232m, 出口底板高程172.4m。两条隧洞进口 (0+000.0～0+012.0) 为渐变段, 长12m, 将8.0×8.0m的矩形断面渐变为直径D=8.0m的圆形断面, 钢筋混凝土衬砌。
引Ⅰ隧洞进口段 (桩号0+000～0+090m) , 隧洞埋深浅, 上覆岩 (土) 体厚度较薄。地层为元古界高黎贡山群第三段 (Pt2g3) , 岩性为黑云角闪斜长片麻岩、条带状斜长角闪片麻岩及眼球状混合岩化黑云角闪斜长片麻岩。岩体片麻理走向与隧洞轴线近于平行。发育属Ⅳ级结构面f204, 主要沿北西向 (N40°～45°W) 发育, 陡倾角为主。属Ⅴ级结构面的主要发育节理有5组。受f204断层影响, 围岩由强、弱风化岩体为主, 岩体以碎裂镶嵌结构为主, 完整性差, 整体强度低, 地下水对围岩稳定性有较大影响。以Ⅳ类围岩为主, 稳定性较差。
该洞段施工过程中, 采取了喷混凝土、系统锚杆加钢筋网、钢筋格栅、钢拱架进行了支护, 并浇筑混凝土衬砌。
2 引Ⅰ隧洞进口渐变段开挖及冒顶
引Ⅰ隧洞进口位于河床右岸, 大坝上游约50m处, 进口渐变段开挖洞径为12m, 进口底高程230.0m, 洞顶高程为242.0m, 洞轴线走向为N79.9°E, 洞脸边坡之上为右岸公路 (高程为257.5m) , 右岸公路之下按1:0.3开挖, 右岸公路之下范围上覆围岩最大厚度为15.5m, 之上为进水口高边坡。
隧洞引I进口渐变段开挖断面由12m×12m方形断面 (桩号0+000) 渐变至D=12m (桩号0+012) 的圆形断面, 纵坡i=0‰;引I0+012.00～2+640.0段为D=9m的圆形断面, 纵坡i=5‰。
引Ⅰ隧洞进口渐变段开挖揭露岩性为角闪斜长片麻岩, 岩体呈弱风化上部, 岩体完整性差, 结构面较发育。主要发育有一条断层及三组节理, 地质描述如下:
断层1:N70°W/NE∠85°～90°, 断层面平直光滑, 宽约20～30cm, 充填泥质, 具渗水, 断层影响带岩体破碎, 最宽达1m左右。该断层分布于洞室下游侧。
J1:N55°E/NW∠58°, 顺片麻理方向成组发育, 发育频率4～6条/m, 局部密集, 可达10条/m, 面平直光滑, 面多铁锰质渲染, 延伸长, 多闭合, 少量呈微张～张开状, 夹1～5cm灰绿色泥质物。
J2:N50°～60°W/SW∠80°～90°, 成组发育, 发育频率4～6条/m, 面平直光滑, 面多铁锰质渲染, 延伸长, 多闭合, 少量呈微张～张开状, 一般夹1～5cm灰绿色泥质物。
J3:N18°E/SE∠27°, 成组发育, 发育频率1条/m, 面平直光滑, 面多铁锰质渲染, 延伸长, 闭合～微张状。
引Ⅰ隧洞进口渐变段下游侧现状为一大型冲沟, 沟里枯水季节亦存在细小水流。隧洞开挖过程中, 靠左侧洞壁及顶部岩壁地下水渗水严重。
在进洞前, 根据开挖揭露的工程地质条件, 设计对洞脸进行了处理, 设计提出对洞脸边坡采用长6.0m的25锚杆进行系统支护, 公路以下7m间距为2m×2m, 7m之下至洞顶间距为1m×1m;后根据多方讨论实际实施的方案是采用长4.5m的25锚杆进行系统支护, 间距为2m×2m。洞脸部位采用素喷10cmC20细石砼进行封闭。进洞之后, 根据现场地质及施工条件, 在进口渐变段每间隔0.6m设置一榀钢拱架结合入岩6m长25砂浆锚杆进行强支护, 拱顶120°范围内采用挂6@200×200, 素喷10cm C20细石砼进行封闭。
2009年4月1日, 引Ⅰ隧洞进口渐变段出现塌方冒顶, 因塌方在右岸公路路面以下形成了高约30m的垂直临空面, 对进水口高边坡的稳定造成威胁, 进水口下游侧已产生裂缝, 并且裂缝的宽度有扩大的趋势。具体情况详见照片1。
照片1引Ⅰ隧洞进口渐变段塌方冒顶现场照片
3 塌方冒顶成因分析
因断层J1、J2与洞脸边坡交角较小, 且之上结构面均充填泥质, 物理性状差, 在地下水及地表水的渗透下, 性状更差, 力学强度低。在与J1节理组合下, 且该三组结构面倾角陡, 形成一个明显的近垂直楔形柱体, 此楔形柱体在上 (公路) 、下 (洞室) 及边坡等三面临空, 依自重并且在洞室施工爆破, 坡顶公路长期荷载及地下水渗流等外界条件综合作用下产失稳破坏。具体情况详见照片2。
照片2引Ⅰ隧洞进口渐变段节理及断层结构面现场分布照片 (入洞前)
4 塌方后边坡裂缝形成机理
由于该段产生垮塌, 致使该部位形成近30m的高边坡, 且257.5m高程之下边坡垂直临空, 边坡稳定性差, 并已形成了裂缝, 并且裂缝的宽度在形成的初期有扩大的趋势, 从目前的观测裂缝的宽度、范围未发现进一步扩大。具体情况详见照片3。
照片3引Ⅰ隧洞进口渐变段塌方后裂缝现场分布照片 (塌方后)
根据现场裂缝的分布, 并依该工程区地质条件进行分析, 产生裂缝区由侧裂面、底裂面和临空面构成, 具体如下:
侧裂面:左侧裂面主要由J3节理组成, 右侧裂面主要由J2节理组成。两组节理延伸长, 裂面光滑平直, 贯通性较好, 此节理充填铁、锰质。两组节理组合构成顺坡面的楔形体。
底裂面:底滑面在块体稳定中起到重要作用。本裂缝的产生底裂面主要J1a节理构成。据该边坡地质素描成果, 此节理延伸长, 裂面光滑平直, 贯通性较好, 呈成组发育, 此节理充填泥质, 倾向临空面。
临空面:由垮塌体左侧面及洞室组成。垮塌体垮塌之后, 左侧面自然形成了对裂缝区的临空面。洞室经过垮塌之后, 在左测仍然残留有一定的洞室, 此构成了对裂缝区之下一个临空面, 也即淘空了坡脚。
上述的侧裂边界与底裂面分析中, 由侧裂边界与底裂面组合, 构成易滑移的破坏块体, 且由于其侧裂面延伸较长, 张开度较大, 底裂面抗剪强度低, 并且存在极不利的临空面时, 对抗滑稳定极为不利。同时在垮塌体垮落之后, 裂缝区岩体也存在应力释放。因此在上述因素的作用下, 此裂缝区的岩体稳定性差, 形成了裂缝, 进而产生失稳破坏。但是在垮塌体垮塌之后, 碎石堆填了洞室, 对坡脚起到了一定的固脚作用, 也防止了裂缝进一步的扩展。
5 支护方案
5.1 临时应急支护
临时应急支护处理的原则, 第一防止裂缝区失稳破坏, 必须先对底裂面及临空面进行处理, 再进行侧裂面处理即公路以上坡面处理。具体处理方案如下:
(1) 对垮塌体两侧岩体进行支护处理, 之后对垮塌部位回填素混凝土。塌方段两侧岩体支护:采用L=9m, 25, 3根一束锚筋桩, 间排距2m, 砂浆为M30, 处理范围根据现场情况确定, 锚筋桩方向尽可能与出露岩层面方向垂直。
(2) 对引Ⅰ隧洞公路以上部分坡面进行系统支护, 257.5m～271.0m高程段坡面采用48花管 (内插1根25钢筋) , 间距2×2m, 长6.5m与4.5m间隔布置, 花管灌浆压力0.1～0.2Mpa, 灌浆过程中应对坡面裂缝进行观察, 如出现裂缝有异常, 随时调整灌浆压力。271.0m～283.0m高程段视现场情况进行局部锚杆支护, 采用28锚杆长6～9m, 间距2×2m。花管及锚筋垂直坡面布置。
(3) 为确保塌方段底部建筑物及引Ⅱ隧洞结构的施工安全, 防止塌方段的岩石在空气中暴露时间太长, 对该塌方范围进行素喷C20砼, 厚度为8cm, 具体范围根据现场确定;应立即对引Ⅱ隧洞洞内围岩进行系统支护, 支护范围洞底1m以上埋设直径25, 长4.5m的系统锚杆, 其方向原则为径向布设, 具体可根据地质结构面进行适当调整, 左侧根据地质条件适当加密;紧随着应进行钢拱架支护。
(4) 根据现场渗水情况随机布设L=3m, 50PVC排水花管, 外包土工布。
5.2 永久支护
(1) 进口渐变段塌方体边坡采用1000KN无粘结预应力23根锚索进行边坡加固, 其中塌方区上方EL257.50～EL271.00边坡10根, 共分3排, 第一排5根, 第二排4根, 第三排1根, 采用C25砼框格梁连接成整体;右岸进场公路以下塌方区下游侧迎水面边坡3根;右岸进场公路以下塌方区回填砼空腔内10根, 分2排, 每排5根;锚索长度为30m。锚索孔径为130mm, 单根锚索由6根预应力钢绞线组成, 锚固长度10m, 锚索施工采用M20水泥砂浆进行灌注。锚索具体位置现场确定, 其布置示意图及详见图1。
(2) 对塌方区下部采用石碴进行回填, 上部空腔岩壁采用C25 (二级配) 钢筋砼进行贴坡支护, 详见图2。塌方区顶部1m厚砼浇筑时应将原浇筑路面砼拆除。
(3) 塌方区上部回填砼浇筑及空腔内锚索张拉完成后, 方可将塌方区下部松碴清除。
(4) 施工过程中应加强边坡变形观测。
(1) 缅甸DAPEIN (I) 水电站工程引水隧洞进口受地形、地质条件限制, 选址位于大坝右岸, 紧邻山体冲沟, 虽该址有大量基岩裸露, 但受冲沟切割影响, 构造破碎带较发育, 分布有大量的断裂带及节理面。开挖后发现沿引I隧洞进口拱顶左侧壁分布有顺洞轴线节理, 且地下水渗出严重, 在开挖过程中未引起足够的重视, 造成隧洞进口渐变段塌方冒顶。因此, 类似工程选址, 应尽可能避开冲沟等可能存在地质缺陷带。另外, 在隧洞开挖过程中, 对拱顶存在平行洞轴线方向的较大节理面且渗水严重的不良地质洞段, 应引起各方足够重视, 加强支护, 合理安排施工工序, 确保施工安全。
(2) 缅甸DAPEIN (I) 水电站工程引水隧洞进口渐变段塌方冒顶后, 进水口后边坡形成很大的临空面, 一旦处理不及时, 对进水口边坡稳定将存在巨大的潜在威胁, 且右岸进场公路交通中断, 对施工材料进场造成了很大困难。经采用上述支护方案处理后, 一方面确保了进水口后边坡的安全稳定运行, 同时也在较短时间内恢复了右岸进场公路交通, 确保了工程的施工进度。
水电站隧洞 篇7
水电站引水隧洞施工主要包括了开挖和支护两个方面的工作, 同时这两个方面的工作也影响着整个水电站建设的重要环节。在开挖和支护这两个工程上能实现保质保量的效果, 将能在加快引水隧洞工程的施工进度、减少工程投入等方面起到高效的促进作用。
1 水电站引水隧洞的基本定义
水电站发电的原理是利用大坝上游流水的重力势能作用, 推动水轮机, 带动厂区内部的发电机组转动, 从而产生电能。而将上游的流水引到电站的水轮转动区域的这条引水通道就是引水隧洞。水利建设部门根据引水隧洞的水流情况和是否存在自由水面, 将隧洞分为有压引水隧洞和无压引水隧洞。引水隧洞一直是水电站建设中的重要环节, 在筛选引水隧洞洞线设计方案时, 设计师要遵从洞线尽量短、隧洞内转弯的数量尽量少、上下游水流能够顺利衔接的原则。工程设计师在选定引水隧洞的设置区域时要考虑到隧洞所处的岩体的稳定性和地质构造, 要远离地下水的区域。水电站的引水隧洞存在的施工难点有: (1) 引水隧洞的施工场地狭小。由于水电站往往是建在群山环绕, 河流湍急的区域, 而隧洞更是在山体里面建造的, 这就很容易的压缩了工程的施工空间, 也增加了工程建设中的各种的不定因素, 使得整个工程的施工难度也扩大了。 (2) 在山体内施工, 要充分了解山体的地理地貌、岩石状况, 否则施工现场很容易引发塌陷等情况, 施工的安全就变得尤为突出。 (3) 狭小的施工空间使得工程的施工条件变差, 对通风、采光、除尘等方面的需求也想到增加。种种难点使得工程的施工难度不断加大, 也要求工程的设计部门建立设计方案时, 不但要考虑到节约工程成本的同时也要参考工程的施工环境、施工需求特点。
2 水电站引水隧洞开挖阶段的施工措施
水电站的引水隧洞开挖时要顾及到隧洞洞身面的施工, 洞身面关系到引水隧洞的施工建设进度。而引水隧洞的洞身面指的是进口面和出口面。如果施工部门遇到施工工期紧, 引水隧洞工程量大的时候, 就会通过开挖一些支洞、竖井之类的辅助设施来弥补引水隧洞施工工作面上的不足。施工工作面的位置及数量确定之后, 施工单位要考虑好隧洞洞线的地形地貌情况, 施工所需的运输条件、设备的情况, 工程的成本投入情况, 等等各方面的因素, 筛选出一种建设成本投入更合理, 工期消耗更短, 施工方案更科学的开挖方案。平洞的开挖方案分为全断面开挖法和断面分部开挖法。
2.1 全断面的隧洞开挖法
全断面开挖的方法通过使用多臂钻机配合全断面挖进机能挖掘出8 米到10 米高的隧洞。全断面开挖的方法具有隧洞同时掘进开挖、引水隧洞开挖速度快、提高工程的施工工效、减少工程施工消耗的时间, 这几个方面的优点。全断面开挖法的缺点是:岩体性能差、挖掘高度局限、隧洞断面大、施工的机械化要求高。这也导致了全断面的开挖方法的局限, 全断面开挖的方法适用的是围岩稳固、坚固的区域。
2.2 断面分部的隧洞开挖法
断面分部的隧洞开挖方法就是先将整个隧洞的工作量分成若干个小工作量的隧洞断面, 然后在对这些分成小断面的隧洞进行开挖施工。根据开挖方式的不同, 有将断面分部开挖法分为了台阶开挖法和导洞开挖法。台阶开挖法一般应用于大型的隧洞工程中, 在隧洞中从地面往下开挖或者是才下面往地面挖。台阶开挖法应用的是10 米以上的引水隧洞工程。导洞开挖法在应用时对通风排水、岩体类型、导洞的情况这些方面有要求。导洞开挖法的具体操作是:选在引水隧洞的断面上开挖一个小型导洞, 再由这个小型导洞进行扩大面积作业, 直至挖到整个断面的方法。导洞开挖法根据导洞周围的情况和小型导洞的位置, 将导洞开挖法分为了上导洞开挖法、下导洞开挖法、上下导洞开挖法。断面分部开挖法对机械设备的需求不高, 能运用于施工环境差的隧洞工程中。断面分部开挖法也适用在围岩稳定性不高。洞径较大的隧洞工程中。
3 水电站引水隧洞支护阶段的施工措施
水电站的引水隧洞是一项长期的工程, 每段工程建设完成之后, 或多或少的会受到自然因素或者施工因素的影响, 这就要求施工部门要对挖好的地段加以支护保护, 巩固围岩的稳定, 确保工程的安全顺利施工。进行隧洞支护的操作措施有两种, 混凝土泵隧洞支护法和新奥法隧洞支护法。
3.1 混凝土泵隧洞支护法
混凝土泵隧洞支护法的核心是混凝土的浇筑。通过将冲天尾管、排气管、导管等管道相互连接, 构成混凝土的输送管道, 在地表将混凝土通过强化的压力挤压到模板支撑的仓内, 从而实现混凝土的浇筑作业。在运用混凝土泵隧洞支护法时, 施工部门要注意的是, 混凝土浇筑到顶拱仓面阶段, 要撤出滞留在仓里的施工工具, 尽可能的将仓面的两端筑高。混凝土浇筑到人孔相平时, 就要保护施工人员的安全, 将施工人员撤离。人孔洞筑浇完成后, 要加大泵机的速率, 完成浇筑支护作业。
3.2 新奥法隧洞支护法
施工部门在使用新奥义隧洞支护法是要考虑到隧洞建设环境中的岩石的承载能力能否支撑支护作业。新奥义隧洞支护法分为三个部分:光面爆破开挖、锚喷支护以及围岩稳定状况检测。在了解了岩体具体情况后, 施工部门运用新奥义支护法的具体操作是:在隧洞的开挖、支护阶段, 充分利用好岩体在隧洞挖掘过程中发生的形变, 适当的运用带有加固作用的材料、工具加固岩体, 使得整个受到加固的围岩具备抵抗外力冲击的能力, 为整个隧洞提供支护保护, 达到工程施工部门保护隧洞的目的。
4 结束语
总而言之, 建设好水电站将为人民生活、经济发展, 等各个方面带来促进的作用。而引水隧洞作为水电站建设的重要环节, 工程的设计以及施工部门要运用科学合理的开挖方法和支护方法, 建设出质量过硬的引水隧洞。这将对整体提升水电站施工效率, 减少建设成本的投入上发挥着极大促进作用。
摘要：水利水电站是一项复杂的综合性工程, 也是国家重要的基础设施, 经济发展的重要保障。水电站的引水隧洞建设是整个水电站建设的重要环节, 受到地形地貌、施工环境等外界因素的影响严重。笔者将对水电站的引水隧洞开挖和支护技术发表自己的看法。
关键词：水电站,引水隧洞,开挖及支护施工技术
参考文献
[1]韩涛林.水电站引水隧洞开挖与支护的施工技术[J].江西建材, 2014 (02) :132-133.
[2]雷石宾.水电站引水隧洞开挖及支护的施工技术[J].建筑遗产, 2013.
水电站隧洞 篇8
有一个水电站是引水型的水电站, 装机的最大容量是一千多兆瓦, 发电厂的厂房和挡水闸间的实际距离为七千米左右, 横截面是城门洞的样式, 洞的高度大约五米, 宽度大约三米左右, 这两个隧洞是无压的。进水口的边坡为二百五十米高, 口岸坡上覆盖层大约六到八米厚, 有十九米的强风化厚度, 地层岩上面经钻口发现覆盖层为大约九米的厚度, 在下方的强风化层为大约二十米厚, 在相对完整的岩石上安放进水口, 洞脸要进行加固, 因为它的稳定性较低。受侵蚀的中低山地貌是引水隧洞的主要类别, 处在碎石屑岩石的范围里。伴随着地势的改变隧洞有较大的起伏, 山顶达到五百到八百米的高度, 包含较多的残积层和坡积层。
2 引水隧洞开挖的施工技术
(1) 放线测量:控制测量的时候, 使用全站仪和水准仪, 施工测量的时候, 使用全站仪, 进行测量时一定要由专业的工作人员完成, 定期的测量抽查、再次测量, 保证测量控制的质量, 使成洞的断面达到设计的标准。 (2) 超前支护:在有些时候, Ⅳ到Ⅴ类的围岩开掘钻孔以前, 要先进行支护, 使用超前锚杆或钢支撑来操作, 保证围岩的稳固。 (3) 钻孔:用简易平台车进行凿孔, 专业的钻孔人员依据设计图纸的要求进行作业。由值班的工程师按照要求检查。周边孔偏差要小于五厘米, 爆破孔偏差要小于十厘米。 (4) 爆破:炮工严格依照设计的要求去施工, 使用乳胶炸药。大多数的崩落孔药卷直径在三点五厘米, 周边孔使用药卷直径为二点五厘米, 间断的去装药。完成装药以后, 让技术员和炮工仔细的检查, 爆破网络进行连接, 把仪器和材料撤到安全的地方, 不用电雷管进行爆破, 使用毫秒导爆管传递爆破, 使用毫秒微差和周边光面爆破。 (5) 通风:爆破完成以后, 使用强力轴流通风机进行通风作业, 人工洒水对开挖面爆破碴堆进行除尘。 (6) 安全管理:随时解决掌子面和顶拱安全问题, 撬除掉有危险的岩石。 (7) 除碴:使用装载机装碴的办法在安全处理以后进行除碴, 使用自卸车把它们运输到碴场。 (8) 观察围岩的稳定性:使用收敛仪或测杆观察开挖成型隧洞的围岩, 收集数据进行分析, 给及时的支护提供依据。开挖工艺流程见图1。
3 引水隧洞支护的施工技术
3.1 增强进水口洞边坡的支护
对进水口边坡实施支护的时候, 运用砂浆锚杆去支护;对裂隙和洞口实施支护的时候, 运用加密的办法去支护。在256高程之下的边坡支护时, 在八厘米左右的原素喷混凝土的基础之上, 增加挂网进行支护, 喷厚度为十四厘米的混凝土, 增加锚筋桩在进水口的边坡之上, 埋在土里的长度大约七米左右, 桩孔为十三到二十一米, 锚筋桩用4根螺旋纹钢焊接而成, 上面还要用螺纹钢焊接。施工的时候, 一定要先安装好在进行施工, 逐变的阶段使用钢支撑, 距离把握在五十五厘米左右, 架设工字钢架的时候, 用一榀工字钢和钢筋把他们连接成一个整体。
3.2 锚杆支护施工
锚杆支护施工的时候, 支护的材料大多数是砂浆锚杆, 具体的流程如下图2。进行施工的时候, 使用台车架和手风钻来进行钻孔, 施工砂浆搅拌的时候要在施工的现场, 锚杆在加工厂制作好, 注浆的时候应用注浆机, 安装的时候, 应用人工来进行。按照设计的标准来进行锚杆钻孔的深度、角度、孔位的施工, 砂浆饱和度与安装长度要达到设计的要求[1]。施工的时候, 施工顺序为先注浆后安装, 固定锚杆时用楔缝式的办法。砂浆没有凝固的时候, 一定不要晃动锚杆, 锚杆到龄期后才可以进行拉拔试验, 依据安装的要求进行抽检。
3.3 钢支撑支护施工技术
3.3.1 钢支撑的制作
依据一比一的比例制作钢支撑, 实验达到合格的标准以后, 才能运输到安装的场地, 在进行制作的时候, 一定要注意一下几点: (1) 钢支撑制作的时候, 必须要按照设计来执行, 焊接要达到规定的要求, 焊接完成以后, 沿着钢架的两头对称进行挨着的两个节点圆心重合, 从而确保连接孔的位置的准确[2]; (2) 钢架组装完成以后, 看一看有没有变形的地方, 隧道四周的轮廓误差要在3cm之内; (3) 用螺栓、接头板组装钢架的每一个元件。
3.3.2 钢支撑安装方法
(1) 测量:安装钢支撑的时候, 先要测量线路的中线, 得到高程的数据, 接着测量线路的横向位置, 格构钢架设置在曲线上, 安设的方向为法线的方向。直线进行安装的时候, 安装的方向和线路的中线为直角, 榀位置必须要准确无误。 (2) 准备:把事先运送到施工现场的所有的钢结构依据单位不一样进行分门别类的放置, 在进行安装的时候必须要检查好断面的大小, 保证钢结构的准确无误, 及时的处理好欠挖侵入净空部位。把垫板上面的所有的杂质清理的干干净净, 接着进行墙脚和拱脚的安装, 如果安装的地方比较软, 不够硬的话, 一定要在拱脚下方垫上钢板。 (3) 安装钢支撑的结构:在进行钢支撑安装的时候, 一定要将钢支撑结构与初喷混凝土密切的联系在一起, 假如在钢支撑和围岩之间发现很大的缝隙, 一定要在缝隙的地方安放垫块[3]。假如拱脚达不到高度, 就要调整钢板, 通常情况下拱脚高度和开挖断面底线之间的距离要保证在十一厘米左右有。想要确保整体的稳固, 安装完成以后, 焊接锚杆的端头。想要提升基础的承载的负荷, 减少下陷的可能, 提升钢支撑的承载负荷, 在进行安装的时候, 在支撑的底脚安放一块钢板垫。
3.4 挂网和喷混凝土施工
喷混凝土的时候大多数都是使用湿喷的方法, 想要得到最佳的喷洒时的作业详细参数, 在施工之前, 先要依据规定的需求进行喷混凝土的生产性实验。喷混凝土施工的材料大多数选择质地比较坚硬的粗砂、中砂或者是早强型水泥等等, 喷混凝土的材料细度一定要在213到313的范围之内, 使用的卵石也必须是直径小于1.5厘米的, 还要添加速凝剂, 经过反复的实验得出混凝土的最佳配合的比例。搅拌喷锚料的时候必须要在拌合机里面完成, 运送到施工场地时使用搅拌车进行运输, 在喷洒的时候, 施工的技艺一定要是人工分层的喷洒方法, 并且一定要标注清楚喷层的厚度。混凝土的喷洒施工之前, 先要使用风冲或是高压水枪把岩石的表层刷洗的非常干净, 用高压风对那些遇水易于潮解的岩层实施清扫, 并要在淋水的部位实施截水圈, 将受喷面实施滴水, 埋设导管实施排水[4]。在进行混凝土的喷洒的时候, 依照分段分片的顺序施工, 喷洒的顺序应该是从上至下的顺序, 先要喷洒边墙, 接着再喷洒顶拱。在对边墙进行喷洒施工的时候, 喷洒的厚度要在五厘米左右, 喷洒顶拱的厚度要在四到五厘米左右。在进行下一层的喷洒的时候, 一定要在上一层的混凝土全部凝固了以后, 才可以施工。假如喷洒的时间已经超过了1小时了, 要用水对喷层面清洗, 已达到施工的要求。
在初次完成混凝土的喷灌以后, 能够安装钢筋网和进行锚杆施工。安装完成以后, 依据设计的要求实施分层的复喷, 在进行安装钢筋网的时候, 在锚杆的端头之处进行电焊固定、在中间的部位使用膨胀螺栓进行加密固定、钢筋网避免固定的办法实施固定, 让铅丝对网的中间部位实施扎固。
4 结束语
对于那些发育不良的地方 (例如, 岩体破碎的地方、岩体软弱的地方和顺坡向卸荷裂隙等) 施工的时候, 首先要使用观测仪进行较好的观测, 依据观测到的数据对于爆破的参数实施调整。想要使边坡达到较好的安全性和稳固性, 就要依据观测到的数据对于爆破的参数实施调整。挨着的水平建设层面一定要留出保护层的位置, 保护层要达到三厘米左右的厚度, 爆破的办法应该是小药量光面爆破办法, 把爆破时对建设基面产生的影响一定要降到最小。
摘要：目前在进行中小型水电站的设计的时候, 那些水位很高的地方应用高水头引水的办法施工, 在进行施工的时候, 对于引水隧洞的施工是一个十分关键的施工步骤。基于此, 本文结合实例对水电站引水隧洞开挖与支护的施工技术进行了探讨。
关键词：水电站,引水隧洞,开挖,支护,施工技术
参考文献
[1]杨佑发, 王一功.边坡开挖对坡脚建筑影响分析[J].四川建筑科学研究, 2004, (3) :75-771.
[2]魏璇.水利水电工程施工组织设计指南[M].北京:中国水利水电出版社, 2007.
[3]罗继勇, 陈宏明.百色水利枢纽导流隧洞主要工程地质条件及支护措施[J].广西水利水电, 2004, (2) :27-31.