塔勒德萨依电站引水隧洞大塌方处理技术

塔勒德萨依电站引水隧洞大塌方处理技术

方允秋

方允秋

中国水利水电第五工程局有限公司

[摘要]本文主要以塔勒德萨依电站为例，介绍塔勒德萨依电站的基本概况，分析塔勒德萨依电站引水隧洞发生塌方的原因，并阐述塔勒德萨依电站引水隧洞发生塌方的具体技术处理。当电站发生塌方时，要运用反压回填和对没有塌方的地段进行加固的方法，对塌方地段采用注浆的方法，对固结体的局部采取支护措施。在电站比较脆弱的围岩地段，要对开挖的深度进行合理的调整，完善支护结构的建构，与初次支护和二衬结合起来，强化对电站的监控力度，使电站的结构具有一定的稳定性，确保电站的安全性。

[关键词]塔勒德萨依电站；引水隧洞；大塌方；处理技术

本文以塔勒德萨依电站为例，探讨电站塌方发生时的应对措施，通过不同的措施来使电站更加坚固，对电站的结构进行优化，在一定程度上能够解决电站塌方问题，对类似的电站塌方问题的处理提供一定的借鉴。

一、塔勒德萨依电站的工程概况分析

塔勒德萨依电站工程是在尼勒克县境内建设的，工程位于喀什河的上游地段，工程类型为拦河引水式电站，装机容量80MW，引水设计流量140m3/s，冬季最小流量9.75m3/s，引水渠全长7.4km；保证出力5.26MW，装机年利用小时数3500h，多年平均发电量2.8亿kW·h。主要建筑物由拦河引水枢纽、引水渠、引水隧洞、压力前池、泄水陡坡、压力管道、厂房、尾水渠及渠系建筑物等组成。工程的地理坐标为北纬43度，东经83度，整个流域面积大约为3047平方千米，引水渠距离吉林台一级水电站工程约102千米，距离尼勒克县126千米，距离伊宁市244千米，距离乌鲁木齐市940千米。塔勒德萨依电站引水隧洞工程的渠首、厂房和引水渠都在S315省道附近，塔勒德萨依电站引水隧洞工程周围有便利的交通。

该工程的地质条件是比较复杂的，岩石的成分主要为无胶结的砂砾石，含水量比较大，而且岩石的结构比较松散，出现了泥岩与砂砾岩互层的现象，为第三系和第四系底层，属于第五类围岩。塔勒德萨依电站引水隧洞工程处的地下水资源非常的丰富，导致砂砾岩遇水会产生软化的现象，砂砾石的局部含有透镜体，导致工程的稳定性比较差。塔勒德萨依电站引水隧洞工程开挖后会，由于工程结构的稳定性差，会造成塌方等事故，成洞比较困难。塔勒德萨依电站引水隧洞工程位于唐布拉风境区，当地的存在很大的安全隐患，因此，塔勒德萨依电站引水隧洞工程塌方问题非常普遍。

二、塔勒德萨依电站引水隧洞大塌方产生的原因分析

塔勒德萨依电站引水隧洞周围的围岩主要是由薄层的页岩构成的，页岩在受到巨大的压力后会发生坍塌的现象，页岩的承载能力比较小，导致塔勒德萨依电站引水隧洞工程出现节理的裂缝，塔勒德萨依电站引水隧洞在长期的干燥环境下，导致节理裂缝的扩大，加上当地风化作用的影响，导致塔勒德萨依电站引水隧洞表面的围岩脱落，其水平和垂直方向的受力不平衡，导致节理的裂缝扩大，在工程处形成了巨大的塌方冒顶。塔勒德萨依电站引水隧洞周围的地下水资源比较丰富，这就导致了工程的围岩会长期受到地下水的侵蚀，导致节理的结构被破坏掉，围岩的强度降低，围岩在受到外部压力时就会产生坍塌。塔勒德萨依电站引水隧洞存在沟谷地形，当地的地势比较低，丰富的地下水资源就会顺着节理渗透到工程的内部，将工程的夹层侵蚀，节理也因为地下水的浸泡逐渐软化，在工程受到外部压力时就会造成塌方。

三、塔勒德萨依电站引水隧洞大塌方处理技术探究

（一）对未加固的地段进行加固措施

当塌方的碎屑遍布在掌子面上时，拱部会有大量的石块掉落，在工程的支护地段也会出现混凝土开裂的现象，掌子面和拱部塌方的严重程度已经是支护结构不能承受的，严重了会造成支护地段的反塌现象，在工程处形成漏斗形的塌方，在这种情况下，必须对塌方进行加固处理，将工程塌方地段的拱脚虚渣先清理干净，然后安装工字形的钢拱架进行加固，钢拱架之间的间距控制在100厘米，并设置砂浆锚杆，运用混凝土进行加固。

（二）采用反压回填的方法，在塌方处设置止浆墙

由于剧烈的塌方事故导致塌方的碎屑遍布掌子面，如果不能进行科学的处理，会导致掌子面的碎屑越老越多，使塌方的面积进一步扩大，在进行注浆技术的基础上，要对塌方地段进行反压回填措施，将工程开挖后产生的碎屑迁移至塌方处进行回填，回填的高度大约为5米左右，通过对特防地段进行反压回填，可以对塌方地段起到良好的加固作用，将塌方控制住，防止塌方面积的扩大。在塌方地段进行反压回填后，再进行夯实工作，再进行注浆，在塌方地段设置止浆墙。为了能够有效地避免止浆墙的浆液出现渗漏的问题，提高注浆的效果，可以在设置止浆墙的时候，在反压回填的部位用砂袋码砌成止浆墙，防止塌方时碎屑的松动，止浆墙的厚度一般要控制在70厘米左右，要将止浆墙的上部进行密封，在砂袋在外部和反压回填的部位喷30厘米厚的混凝土作为止浆外墙，止浆墙的结构如下图所示：

（三）进行管棚的施工和注浆

在施工的过程中，要顺着施工开挖的轮廓安装小导管，导管之间的间距为30厘米，采取斜插的方式，角度为60度，设置超前导管，导管的长度为6米，保证导管的长度可以进入到还没有产生塌方地段的电站引水隧道中，导管可以起到良好的支护作用。导管的设置要顺着止浆墙向下30度插入导管，此导管可以起到止浆的作用，避免浆液在底板处渗漏。

（四）进行开挖和支护

根据塔勒德萨依电站引水隧洞围岩的特点，围岩的结构比较松散，因此，在对围岩进行固结的时候应该提高一个等级，按照第五级围岩进行开挖，在开挖的过程中要固定锚杆，设计径向的锚杆，实现主拱和顶拱的连接，运用辅拱对主拱起到支撑的作用。

（五）进行变形监测

在对引水隧洞的塌方进行处理的时候，要对围岩的收敛和拱架的变形程度进行分析，采用SL-4型的隧洞收敛计进行测量，对支护的变形情况进行分析，测量的频率根据隧洞的规范来确定，然后对测量的数据进行统计，通过数据的分析，将那些变形的隧洞部位采取加固措施。

（六）对踏空地段的处理

塔勒德萨依电站引水隧洞的踏空地段一般都在拱部的20米以上，即使进行水玻璃固结的方法，也只能对拱部以上5米之内的范围进行固结，为了保证对踏空地段的有效处理，要在踏空地段进行二衬，然后固结灌浆，对踏空地段注入水泥浆进行固结，提高结构的稳定性。

四、结束语

现在，各类电站都会因为地质条件等原因发生塌方现象，给人们的生命安全造成隐患，因此，要对电站引水隧洞大塌方进行技术处理，确保电站能够继续投入使用，减少因塌方造成的经济损失和人员伤亡。本文以塔勒德萨依电站塌方处理技术为例，讨论了塌方产生的原因，页岩的承载能力比较小，导致引水隧洞工程出现节理的裂缝，引水隧洞在长期的干燥环境下，导致内部结构开裂。在对塔勒德萨依电站的塌方问题进行技术处理时，减少塌方带来的损失。

参考文献

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