大伙房输水隧洞六河段涌水的处理与分析.pdf

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编号:20181110222018482268    类型:共享资源    大小:262.45KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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工程施工 东北水利水电 2009年第lO期 【交蘩编号】t002--0624(2009){O一∞瓣一∞ 大伙房输水隧洞六河段涌水的处理与分析 杜业彦1,徐剥芬:,李强z,杜士斌2 (1.辽宁省水利水电勘测设计研究院,辽宁沈阳110006;2.辽宁水利土木工程咨询有限公司,辽宁沈阳110003) [摘冀】文章叙述了六河施工段在顺利实现贯通和完成边项拱村砌后,突发涌水涌沙的情况。分 辑了产童突发漏水涌沙的原霹,提虫了类锨灾害牲地震洞段隧溺工程设诤和施工的注意事项。 [关键谲3天袄房臻拳隧满;涌承蠲涉;透磺摸褥砌 [中图分类号]TV543 [文献标识码】B 1六河施工段地质条件 大饮房输水灌润六湾旋王段穿越六海河谷,长 140 m。原设计为豳形断面,开挖直径8.0 m;旋置 期间修改为马蹄形断面。钢筋混凝土衬砌的施工程 序是先边顶拱、后仰拱。其工程地质特点和难点是: (1)该段漏室蠼深浅,仅63 m。 (2)位于全洞线唯一的三道溥子复式向斜核部, 富含地下水。 (3)岩溶发育的大理岩被F”大断层和F伽,, F;,心切裁,十分破碎。 (4)建表戈多年平均径流量1.87x108 m3常冬 流水的六河。 (5)地质勘探揭示,该段洞线将穿越几十米原 位溶蚀大理岩砂。 (6)超前勘探发现有黄色中纲沙,表明存在与 地表连通的通道。 (7)施工期间发生几次大的涌水,其水压表明 地下水与地表水的连通性。 上述表朗:六河箍工段集中?可溶牲大瑾岩、 断层交汇带、富水性强的向斜构造、地表水与地下 水连通、差异风化作用强烈,尤其是存在原位溶蚀 大毽岩砂和天然河砂等诸多不利地质因素,施工 难度极大。 2六河段施工过程 (1)超前预注浆。为了稳妥、顺利地通过F。,主 隧层洞段,决定采取夹击玫坚的策貉粥:即分另l从 ·4· 上、下游两个掌子面进行5个循环的全断面、全封 闭的超前预注浆。最终在F,。主断层段实现对接。 每个循琢注浆段长30 m,并挖20 m,下余10 m作 为下~循环的止浆岩盘。每个循环布设7环135 个注浆孔。注浆范围为洞周外扩10 m内的岩体, 以便截堵渗漏通道,加固避岩.将地下压力水拒之 洞周10 ITI之外。超前颥注浆浆滚采用誓42.5缀 水泥浆。设计注浆压力3.0 MPa。 2006年9月8日,完成了最后两个掌子面15+ 720和5+777的预注浆,实现了超前预注浆的对接。 (2)超前管棚及注浆。F:。主断层倾囱下游。因 此,在其上游侧的掌子面15+728只在180。顶拱布 设管棚(49根);下游侧的掌子面15+777则在全周 布设管棚(97根)。超前管棚采用thl08钢管,壁厚 8凇,臻囱闰距o。3 m。篱棚钢管内墨钢筋笼双疆 强其刚度。采用孔口封闭、孔内循环的注浆工艺。 注入水泥浆液。注浆压力1.0-1.5 MPa。两管棚在 主断层核部搭接6.5 m,以便将溶蚀大理岩砂棚护 在洞周管榻之外。2007年2胃9基完成超蘸营棚 的施工。 (3)开挖及初期支护。六河施工段、特别是F,, 主断层洞段,遵循“弱爆破、短进尺、强支护”的原 买l,采月台除分部法畀挖。严格控制簇环进尺o,5— 1.0 m。及时喷射C30钢纤维混凝土封闭攀子面。打 设系统锚杆、挂设钢筋网、支立钢拱架、喷射15—20 C1TI厚C30钢纤维混凝土进行初期支护。 六河施工段于2007笨3胃28基.安全、顺剥 万方数据 釜嫂竺釜篁!Q塑 壅a&坐型坐皇 王猩趣王 地实现了高精度的贯通。 -F缝开裂豢错台。舞裂宽度4~5 mm.错台从1 (4)边顶拱衬砌。二次混凝土衬砌采用复合式 mm发展到3-4 mm。夜15+720,--15+729拱脚到拱 衬砌。在初期支护喷混凝士表面铺设防排水板,再 腰部位出现裂缝7条,斜向上游30—45。,缝长0.- 浇筑自防水混凝土。 5 m。缝宽O.4--0.8 mm。其中最大裂缝宽1-2 防、掭水板选薅沪望HW型隧道院排水板。防 nlm,并有错台。 排水板的结构豳滤水层、排水通道及止水板三部 (2)观测断面监测情况。15+715观测断面埋设 分组成。其工作原理是:将排泄汇集到板材内层的 观测仪器包括4支混凝土应变计、8支钢筋计、3 环境水,通过土工布的过滤功能,拦截其中挟带的 支土压力计、两支渗压计。3支基岩多点位移计已 滋沙颗粒,孬将过滤后麓渗漏水遗过止水板背甄 钴1 m深预淫孔,尚来安装。 的排水通道排蹬。这种防排水扳,由于有止水板而 监测情况表明: 使其具有防渗止水功能;由于有排水涌道而使其 ①涌水前后,上述已安装各种观测仪器读数 具有排水功能:由于其具有滤水功能的_-tz-F布而 均发生突变。表明边顶拱衬砌结构受力状态已发 使其舞}水通道不会被渗漏水中懿泥沙所淤塞。 生明显改交。 在两板衬砌混凝土的环向施工缝预堙注浆管 ②左侧拱腰外侧钢筋计拉应力突增,内侧压 路。待整个环向施工缝形成后,灌注LW+HW水溶 应力突增,表明拱脚部位外部荷载增大(自由端一 性聚氯脂止水。 无水平支撑)。 混凝土衬砌采用先速顼拱、鏖翻拱的施工程序。 ③渗压计招对篷力、水位大幅度上升。表明涌 衬砌混凝主采用掺掬抗裂防水剂CSA豹 水后F,。断层及破碎带在地下水律蠲下已经形戒 C30F200W12的钢筋混凝土。 新的地下水排泄通道。 2007年8月30日,完成六河段边顶拱混凝土 (3)原因分析。该段为F,,断层及破碎带。断层 村砌。 物质主要为颤层泥、断蒺碎裂岩、构造透镜体及构 通过采取趣前预注浆和超前蓉裰等预处理措 造溶蚀大理岩(大理豢砂)。地委壤深60 in,通透 施,保证了六河段安全IlgWU地贯通,成功地进行了 性强,与地表水联系密切。围岩无胶结力,强度低, 边顶拱衬砌的施正.表明预处理措施是有效的。 呈紧密砂状。该段在开挖前虽经超前预注浆和地 3涌水涌涉及处理 面灌浆,保证了洞室舞挖支护和衬砌施工,但m-T- (1)涌水涌沙情况。六河段排水孔内地下水以 内理想的固结效桑。由于仰拱未能及时封闭.又钻 滴渗~线流状出露。2007年10月2日下午4点, 设了各种钻孔,在压力水作用下,形成大面鬏的渗 15+744~15+756边顶拱一预埋排水孔渗水警突然 漏通道,导致j边顶拱衬砌后突主涌水涌窆Jbo 加大。渗水壶清交浑。当夜发展到4个蓑}水孔雩 (4;应患处理獾施。④增热排水设撬,黧强捺 水。涌水呈黄褐色并带有微缁土颗粒,涌水量时大 水。jj;出洞内积水,进行拉底和清基处理。’②采用 时小,颜色时清时浑。10月3网凌晨,涌水的排 仰主共钢支撑紧急葑闭仰拱,控制边顶拱底脚向洞 水孑L相继增至8孔、15孔。涌水范围扩展至15+ 内的变形。③上两部椰拱拉模台车,尽快进行仰拱 712~15+8泓段。le月3叠凌晨,集中从15+71s多 衬砌。@御揆混凝±采用掺妻l捩裂防水裁(csA) 点基岩位移计预埋管(母1∞㈣、深l m)涌水涌 的自防水混凝土配合比。⑤待仰拱封闭后,对洞高 沙。突发涌水涌沙后,将涌水排水孔及多点位移计 围岩采用Hsc浆液进行固结灌浆。拒外音i压力水 预埋管用木楔堵塞。此后,地下沓开始沿边顶拱混 于灌浆范围以外;然后在灌浆范函内布设排水孔 凝±眵篓紊謦皇尊毒封絮甏粤箜翌室底扳集皇渗 (不打穿灌浆砉蒜),以减轻混凝±李毒獭魏外水荷漏。挈多估计,弱}銮孑j及多点位移计预埋管突发涌 蠡。仰‘拱衬砌于2007 if-10月6日弄始,10月20 水爨约200 d/I涌.沙80 m30 日完成。六河段固结灌浆于2008年1月21曰开 4日现场检邀发现,15+732左侧拱腰以下施 始,6月1日完成。 ·5· 万方数据 工程施工 东北水利水电 2009年篇lO期 毒基毒季边顶拱涌水涌沙分析 出通过防渗基麓渗拳,释放外水压力,确保混凝± (1)出逸点导致涌水涌沙。地下水始终处于动 态平衡状态。根据地下水渗透与平衡原理,一旦地 下水有了新的出逸患,不管原来有无渗水,时间一 长,慧会产生耨的渗滚;只是不嗣酶水文、工程她 质条件,渗流的出逸时问有长有短,渗透流量有大 有小。 (2)超前预注浆的耐久性。灌注浆工程的耐久 性.与被灌注地豢的水文地质条佟和工程建质条 件密切相关,更取决于灌浆方法、浆材及灌浆参数 的选择。研究和实践都表明。选择可灌性好的浆 材,施行高压灌注浓浆,可提高浆液结石的耐久 悭。应该说六段的超前预注浆达戮了热囤围岩鞫 防止渗漏的预期目的和效果。但是,未能及时封闭 仰拱并对环向施工缝注浆。又钻设了预埋孔和排 水孔。在活跃的地下水长期作用下,导致灌浆薄弱 骜§位失效,形成渗漏通道,最终雩|发了清水溺沙。 (3)及时封闭仰拱的重要性。隧洞工程麓工的 经验表明,对于不良地质条件洞段,尤其是灾害性 地条件洞段的施工.及时封闭仰拱非常重要。及时 封闭搦拱的作焉有曼: ①使初期支护和二次混凝±衬砌本身形成一 个完整的环形整体结构.并与洞阁岩体形成承载 体系.共同承受隧洞的内外部荷载; ②在塑性滚交地层洞段,及时封闭仰拱,可以 有效地抑制隧洞收敛变形的发展。保证隧洞结构 的安全; ③在地下水强烈活动洞段.及时封闭仰拱,可 以形成封隧的防渗体系。避免施工期涸涌水涌沙 的发生,保证边】页拱豹结构安全。 六河段地处富水的灾难性地质条件洞段。在 隧涧贯通后,初期支护没有及时封闭仰拱,边顶拱 衬砌震又来及时封闭仰拱。导致了涌水涌沙的发 生;边拱下部处予羌支撑豹悬臂状态,由于承受不 住外水压力而产生了变形和裂缝。 (4)灾害性地质洞段的防渗与排水。灾害性地 质润段防渗与排水的设计原则是:对洞周一定楚 围的舞体进行固结灌浆.细固润溺豳岩,提高其防 渗Jf!生能,使其与隧洞的初期支护及二次混凝土衬 砌共同构成承载、防渗体系:打设入岩很浅的排水 孔,既不摆致与防渗层的外水形成“短路”,又能摊 ·6· 衬砌结构的安全。对于像六河段这样的灾害性地 质洞段,特别需要指出以下几点: ①隧洞旋工中的超前预注浆和超前管棚注 浆,不能代赞祷砌完成后瓣围岩的固结灌浆。蓠者 的目的是僳证隧洞施工期的安全.后者豹目的是 保证混凝士衬砌结构在整个运行寿命期的安全。 两者的目的、要求(标准)、灌浆方法和参数都不相 舄,是完全不同的两码攀。 ②对隧洞圈岩的固缡灌浆,要从灌浆范围的 确定、灌浆方法、浆材和灌浆参数的选择等方面, 高度重视灌浆效果及其耐久性。 ③撵水魏以进入基岩的浅裂力宣。必须设置 滤层保护,防止泥沙随水冲出,年深目久,破坏灌 浆防渗层,形成渗漏通道,招致灾难性的后果。 S结语 对于像六海这样灾害性地质漏羧蒜澜^I程的 设计和施工: (1)初期支护必须及时封闭仰拱; (2)隧漏贯通后,抓紧进行衬砌混凝±旋工, 其次序应先翻拱、后边璜拱; (3)进行固结灌浆,必须对其防渗效栗及耐久 性给予高度重视: (4)隧洞排水宜采用浅孔,设置滤层保护,防 止“雩l狼入塞”: (s)如需埋设打穿防渗层的监测仪器,必须预 先采取稳鼗的处理措施。 [参考文献】 【1】警本寒,裴红伟,毒圭圭斌.采角超前灌浆秘熊翁管翻对 接技术通过突水突砂地质灾害洞段[J].水利建设与管 理,2008,(5). [2]杜士斌.放宽基岩帷幕灌浆设计标准和采用稠浆旋行 高压灌浆豹趋势【j】。土器竣王程,1987,(毒). {收稿日期】2009-05-05 [作者简介】毂业彦(1972-).舅,辽宁沈阳人.高级工程师,从事 设计工作。 万方数据
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