湖南株洲市官庄水库原有隧洞扩挖方案的研究.pdf
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1、施 工 安 全Maritime Safety 水上安全159第一作者简介:叶林平,女,工程师,研究方向为水利水电施工技术与管理。湖南株洲市官庄水库原有隧洞扩挖方案的研究叶林平,涂晓军,李 鲁(长江陆水枢纽工程局有限公司,湖北 赤壁 437000)摘要:文章介绍了湖南株洲市官庄水库除险加固工程在原有引水隧洞扩挖方案。为制定适用,安全,可靠的施工方案,结合该工程特点,通过全面比选。结果表明:钻爆法是一种目前在国内极少运用的安全扩挖方式。关键词:引水隧洞;扩挖;方案比选;钻爆法0 引言1 工程简述湖南株洲市官庄水库属于大(2)型水库除险加固工程,原 105#隧洞位于大坝右岸,距溢洪道约 420 m,
2、为圆形隧洞,洞径 1.5 m,砼衬砌厚度约 25 cm 左右,洞长 192 m,进口底板高程 104.94 m,地面标高 125 160 m,地下水位在洞顶板以上。现按设计要求予以扩挖至洞径 1.8 m,砼衬砌厚度为 30 cm。根据设计提供的资料,105#隧洞围岩为(Ptbn2l2),灰绿色板岩夹砂质板岩、变质细砂岩,中厚层状,岩层走向与洞轴线成大角度(53)相交,岩层倾向出口偏左,对围岩稳定有利。隧洞上覆岩体厚 19 54 m,为隧洞直径的 12 36 倍。除进、出口 15 20m 为强风化岩体外,绝大部分洞身处于弱风化微风化基岩带内。据地质调查和施工揭露的情况,隧洞无大的断层切割,隧洞进
3、出口段强风化基岩节理裂隙发育,大都张开,但中部节理发育较弱,且多闭合。根据围岩地质分类标准,隧洞进出口段(20 m)围岩为强风化岩体,洞段围岩不稳定(类),中部弱微风化围岩为局部稳定性差基本稳定段(类),由于洞径较小,对围岩稳定有利,隧洞成洞条件总体较好,但由于地层古老,并经历了多次构造运动的影响,岩层断裂扭曲,节理切割,层间错动等结构面的组合,可构成潜在不稳定块体,可能引起局部塌落现象。105#隧洞、类围岩主要集中在进、出口段,长约 60 m;类围岩集中在隧洞中间段,长约 130 m。2 洞身段砼拆除及扩挖方案的研究2.1 洞身段施工顺序原洞洞径为 1.5 m,混凝土厚度为 20 30 cm
4、,先拆除扩挖为城门洞型,其扩挖后宽度为 2.7 m,高为 3.0 m,初期支护类围岩长度为 135 m,支护厚度为 15 cm,IV、V 类围岩长度为 57 m,支护厚度为30 cm,最终衬砌为圆形洞,洞径为 1.8 m。根据不同围岩类别,洞身段的拆除扩挖施工顺序分别为:1)、类 围 岩。先 拆 除 一 段 混 凝 土(约1.0 1.5 m),在不清除混凝土弃碴前提下,紧随进行超前小导管和锚杆支护,然后再钻爆法扩挖一段,扩挖完一段再初期支护一段,等所有扩挖及初期支护完成后再进行二衬混凝土施工以及灌浆等工作。2)类围岩。按常规洞挖施工方法,先布孔再钻爆,出碴后再进行一衬支护,最后进行二衬混凝土施
5、工以及灌浆等工作。2.2 混凝土拆除扩挖方案的比选1)用小型破碎机凿除混凝土。根据临近标段的施工情况,在洞径大 30 cm 的情况下,破碎机需拆除驾驶室顶盖后才能进洞施工,驾驶员的安全无法保障,且只对破碎地板有效果,不具备破碎顶拱及侧墙的操施 工 安 全水上安全 2023 年 第11期160作空间。因此小型破碎机不适合 105#洞的混凝土拆除施工。可以考虑在进、出洞口 4 m 以内用机械拆除。)人工用风镐凿除混凝土。由于作业空间有限,工人在施工过程中无法直立,工人劳动强度大,拆除的工程量很大,必然导致整个工序时间长严重影响工期。工人在施工过程中特别是在凿除顶部混凝土的时候有坍塌的风险,整个作业
6、过程安全风险比较大。)用液压墙踞机切割混凝土。采用液压墙锯切割拆除二衬钢筋混凝土,由于作业空间有限,工人在施工过程中无法直立,须先拆除底板才能便于实施,但液压墙锯机安装须先固定导轨,然后根据混凝土不同厚度要不停地更换锯片,切割后还需用破碎锤辅助拆除,作业过程较慢且极不安全,成本也高。)采用爆破拆除的方法。围岩为 IV、V 类时,由于围岩条件差,自稳能力弱,拟采用逐步向洞内推进的方法(单循环推进长度约 1.0 1.5 m),分两次钻爆的方式,即第一次爆破拆除混凝土,钻爆前,拟先对顶拱范围采用超前锚杆加强支护,爆破后对裸露的钢筋用钢筋钳剪断,然后进行二次钻爆围岩扩挖成型,出渣前,先对出露的顶拱及两
7、侧岩面实施初喷混凝土 3 5 cm 厚封闭围岩,出碴后,紧随进行施作系统锚杆和钢支撑后,复喷混凝土至设计厚度。遇到类围岩时,采用混凝土和围岩同时钻爆方式扩挖成型(局部岩体节理发育时先采用超前锚杆支护,再钻爆),出碴后,再施作锚喷支护,单循环进尺约 3.0 m。综合考虑,105#隧洞拆除扩挖施工拟优先采用第 4 种方案实施。2.3 钻孔爆破工程工作原理1)在隧道口和不稳定的地质段施工时,必须遵循“短进尺、爆破力度适宜、强支护、严封闭、频测量”的原则。2)在爆破工程中,需要根据不同的围岩状况、振动控制条件以及爆破成孔试验的结果,来拟定合适的爆破参数。而在实际操作中,还需要根据具体情况进行调整和优化
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