施工支洞与特大断面隧洞相交三岔口采用的开挖施工方法.pdf
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1、1 4 S i c h u a n H y d r o p o w e r施工支洞与特大断面隧洞相交三岔口采用的开挖施工方法吴 桃,赵 云 龙,刘 胜 虎(中国水利水电第十工程局有限公司,四川 成都 6 1 0 0 3 6)摘 要:某水电站引水隧洞为特大断面隧洞,其施工支洞与引水隧洞主洞相交处的三岔口具有跨度大、应力集中、围岩情况不确定、自稳能力差等特点,同时,施工中需要进行挑顶扩挖导致工序转换复杂、对围岩扰动大、应力急剧变化、极易产生掉块、坍塌事故,需要根据不同的围岩类别采取相应的支护措施并加强隧洞安全监测以确保施工安全。阐述了对三岔口部位开挖采用的施工方法进行的研究。关键词:水电站引水隧洞
2、;特大断面隧洞;施工支洞;三岔口;监测;支护措施;施工方法中图分类号:T V 7;T V 5 2;T V 5 5 4文献标识码:B文章编号:1 0 0 1-2 1 8 4(2 0 2 3)0 4-0 0 1 4-0 5C o n s t r u c t i o n M e t h o d f o r E x c a v a t i o n o f I n t e r s e c t i o n o f t h e A d i t s a n d E x t r a-l a r g e S e c t i o n T u n n e lWU T a o,Z HAO Y u n l o n g,L
3、 I U S h e n g h u(S i n o h y d r o B u r e a u 1 0 C o.,L t d.,C h e n g d u S i c h u a n 6 1 0 0 3 6)A b s t r a c t:T h e h e a d r a c e t u n n e l o f a h y d r o p o w e r s t a t i o n h a s a n e x t r a-l a r g e s e c t i o n,a n d t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e c o n s t r u c
4、 t i o n a d i t s a n d t h e m a i n t u n n e l o f t h e h e a d r a c e t u n n e l h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f l a r g e s p a n,c o n c e n t r a t e d s t r e s s,u n c e r t a i n s u r r o u n d i n g r o c k c o n d i t i o n s a n d p o o r s e l f-s t a b i l i t y a b
5、 i l i t y.A t t h e s a m e t i m e,t h e e x p a n d i n g e x c a v a t i o n o f t h e r o o f d u r i n g t h e c o n s t r u c t i o n l e a d s t o c o m p l e x p r o c e s s c o n v e r s i o n,l a r g e d i s t u r b a n c e t o s u r-r o u n d i n g r o c k,r a p i d s t r e s s c h a n g
6、 e s,a n d e a s y t o c a u s e f a l l i n g b l o c k s a n d c o l l a p s e.A c c o r d i n g t o d i f f e r e n t t y p e s o f s u r r o u n d i n g r o c k s,c o r r e s p o n d i n g s u p p o r t i n g m e a s u r e s s h o u l d b e t a k e n t o s t r e n g t h e n s a f e t y m o n i t
7、 o r i n g a n d e n s u r e c o n s t r u c t i o n s a f e t y.T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e r e s e a r c h o n t h e c o n s t r u c t i o n m e t h o d a d o p t e d f o r t h e e x c a-v a t i o n o f i n t e r s e c t i o n.K e y w o r d s:H e a d r a c e t u n n e l o f a h y d r
8、 o p o w e r s t a t i o n;E x t r a-l a r g e s e c t i o n t u n n e l;C o n s t r u c t i o n a d i t s;I n t e r s e c-t i o n;M o n i t o r i n g;S u p p o r t i n g m e a s u r e s;C o n s t r u c t i o n m e t h o d1 概 述近年来,随着普通中型、所有小型水电站全面停止核准建设1,四川省大型水电站建设中的引水隧洞多以大断面、特大断面长隧洞为主。考虑到施工工期及安全性等因
9、素,大多数引水隧洞需要增设施工支洞,而施工支洞进入引水隧洞主洞时的三岔口跨度大、应力集中、围岩自稳能力差,往往容易出现安全事故,因此,这一部位的开挖支护尤为重要。某大(二)型 水 电 站 引 水 隧 洞 工 程 标 全 长4 7 1 5 m,引水隧洞为圆型断面,其、类围岩开挖断面的直径为1 4.0 m、类围岩开挖断面的直径为1 2.9 m、类围岩开挖断面的直径为1 3.4 m,收稿日期:2 0 2 3-0 3-3 0属于特大断面隧洞。该引水隧洞主洞的开挖采用分层开挖方式,先施工上半洞,待上半洞施工完成后再施工下半洞,其中、类围岩上半洞的开挖高度为9.1 m,类围岩上半洞的开挖高度为7.6 5
10、m,类围岩上半洞的开挖高度为7.9 m。施工支洞断面为城门洞型,其开挖断面尺寸:类围岩为7.1 0 m6.5 5 m(宽高)、类围岩为7.2 0 m6.6 0 m(宽高)、类围岩为8.7 0 m7.3 5 m(宽高),其中3号施工支洞的长度为4 2 4.2 8 6 m。引水隧洞与3号施工支洞的相交点桩号为(隧)5+0 7 2.0 0 7,引水隧洞底板的开挖高程为2 8 7 2.8 5 m,引水隧洞主洞与3号施工支洞呈9 0 相交。施工支洞与主洞相交三岔口处距离下游F x 1断层影响破碎带约1 0 0 m。第4 2卷第4期2023年8月四 川 水 力 发 电 S i c h u a n H y
11、d r o p o w e ro l.4 2,N o.4A u g.,2023S i c h u a n H y d r o p o w e r 1 5 该段隧洞岩体为燕山早期中粒黑云母二长花岗岩。隧洞围岩的划分主要依据隧洞沿线的地形地貌、隧洞埋深、构造裂隙的发育程度、风化夹层的分布密度、优势结构面走向与隧洞轴线的夹角以及地下水活动状态等工程地质条件,隧洞上覆岩体的厚度一般为1 6 03 5 0 m,围岩以灰白色中粒黑云母二长花岗岩为主,次为青灰色中细粒黑云母二长花岗岩,岩质坚硬,该洞段岩体风化夹层分布的几率总体较低。而分布于火烧坝2号沟上游的F x 1断层规模较大,断层带宽约1 01 5 m
12、,影响带的宽度约为2 5 m,产状为N 3 0 4 0 W/SW(N E)7 5 8 5。此外,小断层、挤压破碎带等软弱结构面时有出露,但其规模均较小,破碎带宽度一般1 m,产状与F x 1断层基本相同,走向与洞轴线夹角较大。该洞段岩体风化卸荷微弱,节理面一般新鲜,闭合无充填,裂隙间距多大于4 0 c m,岩体较完整,呈块状-次块状结构,围岩以类岩体为主,、类次之,少量为类,成洞条件较好,但局部发育的断层、挤压破碎带、风化夹层等软弱结构面强度较低,主要为类或类围岩,稳定性差。该段隧洞穿越F x 1断层破碎带及火烧坝2号沟,断层破碎带及影响带岩体以全、强风化为主,多呈碎块碎裂结构,地下水活跃,岩
13、体稳定性差,围岩以类岩体为主,类次之;过沟段因地表常年流水导致地下水相对丰富,围岩以类岩体为主。过沟段与断层破碎带地下水相对较活跃,其余洞段地下水活动相对轻微。针对上述实际情况,最终确定了以下施工方法。2 主要施工方法3号施工支洞交主洞三岔口部位采用的开挖支护主要施工工序为:3号施工支洞加强支护段开挖及支护超前支护主洞三岔口段上部平洞开挖支护改拱主洞三岔口段下部开挖支护主洞下游3 0 m段的开挖支护主洞上游3 0 m段的开挖及支护具备条件后上下游同时开挖施工。3号施工支洞交引水隧洞主洞三岔口处的施工布置情况见图1。图1 3号施工支洞交引水隧洞主洞三岔口处的施工布置图 2.1 3号施工支洞加强支
14、护段施工3号施工支洞开挖至(支3)0+2 9 5桩号时按1 0.6%的坡度向上爬坡开挖。由于无法确定3号施工支洞交主洞三岔口的围岩类别,3号施工支洞(支3)0+4 0 4.2 8 6(支3)0+4 2 4.2 8 6段按类围岩断面开挖并进行加强支护,在距主洞与支洞交接位置1 0 m范围内(支3)0+4 1 4.2 8 6(支3)0+4 2 4.2 8 6)设置了 2 0 a工字钢拱架,间距0.5 m,其中最后一榀拱架采用一组双拼 2 5 a门架,开挖断面由原类围岩断面渐变为平洞并进行加强支护。(支3)0+4 0 4.2 8 6(支3)0+4 1 4.2 8 6段加强支护的参数为:(1)此加强支
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