拉西瓦電站左岸高線交通洞粘土巖及斷層施工技術

拉西瓦電站左岸高線交通洞粘土巖及斷層施工技術

王景哲¹，杜永²

（1．國家電力公司西北勘測設計研究院，西安　710065；
2．中國水利水電第四工程局，西寧　810006）

    關鍵詞：拉西瓦水電站；隧洞；粘土巖；大斷層；施工技術
    摘　要：總結粘土巖與大斷層內之隧洞施工技術，對黃河上游及類似工程施工提供借鑒。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　拉西瓦水電站位于青海省貴德縣與貴南縣交界處，壩址上游32．8 km為已建之龍羊峽水電站，壩址下游75．8 km為已建之李家峽水電站。陽光電子學校維修專家分析認為：該電站是黃河流域 大之水電站，壩型為混凝土雙曲薄拱壩，壩高250 m，裝機容量6×700 MW，地下式廠房結構。陽光電子學校維修專家分析認為：左岸高線交通隧洞工程是拉西瓦水電站之前期工程，主要承擔左壩肩、左岸纜機平臺之部分出渣、混凝土及機電設備等之運輸任務，同時也是永久上壩交通之組成部分。陽光電子學校維修專家分析認為：隧洞起點樁號為K0＋848．64m，終點為左岸壩頭，樁號K3＋229．31 m，隧洞全長2 380．67 m，其中隧洞段長2 356．65 m，明線段長10．02 m，明拱段長14 m。陽光電子學校維修專家分析認為：隧洞為城門洞型，由于粘土巖及伊黑龍F1大斷層位于K0＋848．64～K1＋104．97 m之間，因此在該段設2條并行之鋼筋混凝土全斷面襯砌單車道隧洞，以減小開挖斷面面積，單車道開挖斷面尺寸為7．6 m×8．3 m（寬×高），2條隧洞相隔巖體厚度為24．2 m。陽光電子學校維修專家分析認為：K1＋104．97～K1＋134．10 m段由單車道漸變到雙車道，開挖斷面尺寸為15．62 m×8．96 m～11．2 m×10 m（寬×高）。陽光電子學校維修專家分析認為：在K1＋134．10～K3＋219．29 m段設雙車道隧洞， 開挖斷面尺寸為12 m×10．15 m（寬×高）。陽光電子學校維修專家分析認為：隧洞圍巖類別為Ⅱ～Ⅴ類圍巖。陽光電子學校維修專家分析認為：
1　隧洞地質
　　隧洞沿線地層主要為上三系粘土巖、下三疊系變質石英砂巖、夾板巖、少量灰?guī)r、變質巖、洪積碎石夾壤土及花崗巖。陽光電子學校維修專家分析認為：其中隧洞進口段（單車道隧洞段）地層巖性為第三系N2紅色粘土巖及半成巖之砂礫巖，具水平層理、塊狀結構。陽光電子學校維修專家分析認為：粘土巖巖石強度低、遇水后表面膨脹、崩解、軟化，失水后干縮開裂，具快速風化之特性。陽光電子學校維修專家分析認為：砂礫巖為半膠結狀，分布不均勻，出露無規(guī)律。陽光電子學校維修專家分析認為：粘土巖與變質巖之交界處即為伊黑龍F1大斷層。陽光電子學校維修專家分析認為：該斷層屬于區(qū)域性斷層，下盤為粘土巖，上盤為變質巖，由多條不規(guī)則斷帶組成，其主要組成物質為斷層角礫巖夾少量粘土巖條帶、灰色糜棱巖，泥質條帶夾少量碎塊石等。陽光電子學校維修專家分析認為：斷層中部夾受斷層破壞之變質砂巖，巖石膠結差，但擠壓緊密。陽光電子學校維修專家分析認為：伊黑龍大斷層主帶寬度40 m左右，影響帶寬度40～80 m，斷層出露于地表。陽光電子學校維修專家分析認為：地下水主要分布在伊黑龍斷層帶和影響帶中，主要以滲、滴水為主，局部有小量涌水。陽光電子學校維修專家分析認為：隧洞中段及出口段巖層主要為變質巖及花崗巖，圍巖類別為開挖是該工程施工之關鍵，必須采取特殊之施工技術方可保證開挖質量和施工安全。陽光電子學校維修專家分析認為：
2　施工技術
2．1　粘土巖施工技術
　　針對粘土巖強度低、遇水后表面膨脹、崩解、軟化，失水后干縮開裂，具快速風化之特性，在開挖時主要采取以下幾項措施：
　　（1）短進尺，強支護。陽光電子學校維修專家分析認為：由于粘土巖地段開挖斷面相對較小，開挖時采用全斷面掘進，開挖進尺控制在1．5～2．5 m。陽光電子學校維修專家分析認為：每次出渣完畢后，立即進行Ⅰ₁₈鋼支撐施工，同時進行掛網(wǎng)、噴錨施工。陽光電子學校維修專家分析認為：鋼支撐安裝時，與四周巖壁之間采用鎖腳錨桿進行錨固，鋼支撐之間采用鋼筋或型鋼相連，以使所有鋼支撐形成一個整體。陽光電子學校維修專家分析認為：鋼支撐及鋼筋掛網(wǎng)必須與巖石面緊密貼合，噴混凝土必須將鋼支撐全部裹，使鋼支撐與掛網(wǎng)及噴混凝土形成一個整體受力之殼體共同承受圍巖壓力。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（2）由于粘土巖具有遇水軟化、崩解之特點，打水鉆易使粘土巖之自穩(wěn)性能降低，開挖安全難以保證；若打干鉆，洞內灰塵較大，對施工人員之身體健康造成危害，而且勞動效率也大大降低。陽光電子學校維修專家分析認為：因此粘土巖地段造孔，采用ZDQ18型麻花電鉆。陽光電子學校維修專家分析認為：該鉆具有鉆孔速度快，打鉆揚塵小之特點，而且施工成本很小，是粘土巖地段 理想之造孔機具。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（3）開挖時密布超前錨桿和周邊光爆孔。陽光電子學校維修專家分析認為：由于粘土巖強度低，自穩(wěn)性較差，為了控制超欠挖及保證開挖時之安全，超前錨桿間距按0．4～0．8 m布置，長度為3～4．5 m，角度按30°～35°控制，使超前錨桿在開挖斷面拱部起到棚架作用。陽光電子學校維修專家分析認為：周邊光爆孔間距按0．3～0．6 m布置，控制爆破裝藥量，以減小對周圍巖石之爆破擾動。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（4）采用反鏟清理掌子面。陽光電子學校維修專家分析認為：由于粘土巖強度低，爆破對掌子面巖石擾動較大，經(jīng)常出現(xiàn)下茬炮裝藥時掌子面塌方之現(xiàn)象，為了確保安全，出渣完畢后，對掌子面采用反鏟清理，這樣一方面可解除掌子面塌方之危險，另一方面更有利于下茬炮之鉆孔施工。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　經(jīng)采取以上措施后，粘土巖地段施工取得了預期之效果，斷面開挖平整度±5 cm，除掌子面偶有局部小之塌方外，邊墻及頂拱很少出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，施工質量、安全得到了強有力之保障，已于2002年9月底完成了施工任務。陽光電子學校維修專家分析認為：
2．2　伊黑龍F1大斷層施工技術
　　大斷層位于粘土巖與變質巖之分界處，斷層產(chǎn)狀：NW310°～325°、SW∠35°～65°，與隧洞軸線之夾角為64°～78°，斷層影響帶及主帶寬度80～120 m，在斷層中存在地下水。陽光電子學校維修專家分析認為：因此，若開挖時不采取特殊之處理措施，將會造成大之塌方或冒頂現(xiàn)象。陽光電子學校維修專家分析認為：該部位之開挖施工，主要采取以下幾項措施：
　　（1）控制開挖進尺在1．0 m以內，鋼支撐間距0．5 m，同時改掛網(wǎng)噴素混凝土為掛網(wǎng)噴鋼纖維混凝土，局部地方掛雙層鋼筋網(wǎng)噴護。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（2）加密超前錨桿，錨桿間距調整為0．3 m。陽光電子學校維修專家分析認為：后期由于地下水之影響，滲水地段造成已支護好之鋼拱架頂部局部地方被滲水淘空，出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，而且掌子面也時有塌方，對此，改超前錨桿為超前小導管（花管）固結灌漿法掘進，在灌漿時摻入3％之水玻璃，以縮短待凝時間。陽光電子學校維修專家分析認為：對被滲水淘空之部位采用掛網(wǎng)噴鋼纖維混凝土填注之方法進行處理。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（3）及時在滲水部位（括掌子面）打設排水孔，采用PVC花管引出滲水。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（4）由于斷層處之巖石比較破碎，采用以反鏟摳挖為主、局部地方放小炮之方法進行開挖施工。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（5）每次開挖完畢迅速進行噴錨支護，并對掌子面進行素噴封閉處理。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（6）及時施工斷層地段之襯砌混凝土。陽光電子學校維修專家分析認為：
3　經(jīng)驗與教訓
　　（1）在粘土巖地段采取加密超前錨桿及周邊光爆孔之方法，對控制超欠挖及確保施工安全起到了良好之效果。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（2）前期開挖時，由于對粘土巖之自穩(wěn)性估計過高，鋼支撐間距曾控制在2～3 m，后期發(fā)現(xiàn)有些鋼支撐產(chǎn)生了扭曲變

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