导流输水放空隧洞竖井局部塌方处理

导流输水放空隧洞竖井局部塌方处理

陈红元

（云南华禹水利水电勘察设计有限公司，云南  昆明  650051）

摘要：永懂水库导流输水放空隧洞竖井围岩大部分为强风化层，为浅变质石英砂岩夹泥质板岩，呈薄层结构～互层结构，节理发育，多为泥质充填，岩体较破碎，地下水活动中等-强烈。施工过程中，加之连续的强降雨量使竖井地下水活动更加强烈，造成竖井井壁局部塌方。为防止塌方扩大，保障施工人员安全，先采用黏土回填固壁，然后在竖井四周打锚筋桩，再采取固结灌浆、开挖回填黏土、支护、空腔浇筑循环施工。锚筋桩保障了二次开挖时施工人员安全，使竖井安全浇筑，隧洞顺利完成度汛导流任务。

关键词：隧洞竖井；局部塌方处理；回填黏土固壁；锚筋桩

中图分类号：TV554+.3文献标识码：B文章编号：

0引言

隧洞竖井由于竖井深、水文地质条件复杂、局部围岩破碎稳定性差，施工过程中锁口底部易发生塌方，需要设计处理措施方案，针对永懂水库导流输水放空隧洞竖井局部塌方，进行原因分析，提出保障施工安全、顺利完成导流任务的处理方案。

1工程概况

永懂水库扩建工程位于云南省沧源佤族自治县，属澜沧江流域小黑江水系拉勐河左岸的一级支流永缅小河。水库总库容462.3万m³，工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物4级，次要建筑物5级，工程任务以农村人饮及农业灌溉为主、兼顾自身防洪。

永懂水库枢纽工程由大坝、溢洪道、导流输水放空隧洞组成。导流输水放空隧洞由引渠段、取水口段、有压段、闸门竖井段、无压段、泄槽段、消力池段、尾渠段组成，总长321.50m，洞身段长261.10m。隧洞有压段断面为直径2.0m的圆形断面（直径2.0m），无压段断面为城门洞形（宽1.5m×高1.8m），竖井水平断面为矩形（长8.2m×宽4.3m）。竖井闸孔孔口尺寸为1.5m×1.5m，分别设工作闸门和检修闸门各一套。采用底部埋管输水，设计输水流量0.661m³/s。

竖井平台顶高程▽1867.11m，竖井底板高程▽1826.98m，深度40.13m。施工过程中，竖井混凝土锁口底部高程▽1862.11～▽1850.00发生塌方。

2竖井初期支护

竖井锁口浇筑后，开挖至锁口下5.0m时，根据实际开挖情况，从高程▽1857.11m开始到竖井底板高程▽1826.98m，共30.13m，由Ⅳ类围岩支护方式变更为Ⅴ类。因此，从锁口顶高程▽1867.11m到▽锁口底高程1862.11m，采用钢筋混凝土锁口支护。从高程▽1862.11m到▽1857.11m段，Ⅳ类围岩支护方式,钢支撑采用14#工字钢，钢支撑间距0.8m, 挂钢筋网Φ8@200×200mm，喷C20混凝土厚14cm，系统锚杆Φ20长2m，间排距1m，梅花形布置。从高程▽1857.11m到竖井底板高程▽1826.98m，由Ⅳ类围岩支护方式变更为Ⅴ类，钢支撑采用14#工字钢，钢支撑间距0.5m, 挂钢筋网Φ8@200×200mm，喷C20混凝土厚14cm，系统锚杆Φ20长2m，间排距1m，梅花形布置。

3塌方过程及原因分析

3.1塌方过程

最初巡查发现竖井锁口混凝土下部顺水流方向右侧井壁初期支护工字钢周围有轻微掉块、变形现象，并有进一步加剧的迹象；计划对有塌方迹象部位工字钢进行横向支撑加固处理。当日，竖井混凝土锁口下部顺水流方向右侧和上游井壁发生一次塌方，塌方高程▽1862.11～▽1850.00。约一周后，竖井混凝土锁口下部顺水流方向左侧和下游井壁发生塌方，形成高程▽1862.11～▽1850.00的四周塌方空腔。

3.2原因分析

（1）地质条件方面，竖井围岩以IV类～V类为主，大部分为强风化层，岩性为浅变质石英砂岩夹泥质板岩，石英砂岩最小层厚为10cm，泥质板岩最小层厚为1cm，层厚不均匀，且变化较大。呈薄层结构～互层结构，节理发育，微张，多为泥质充填，岩体较破碎，地下水活动中等-强烈。围岩总体为不稳定～极不稳定。

（2）气象降雨方面，气象资料显示10日内累计降雨量达到119.7mm，单日降雨量最大达37.8mm。连续的强降雨使竖井地下水活动更加强烈，围岩岩体处于饱水状态，自重增大，下滑力增大，结构面在水的作用下摩擦系数降低，岩石遇水软化，从而诱发塌方。

4塌方处理

为防止塌方扩大，保障施工人员安全。采用回填黏土固壁、支护、灌浆，四周锚筋桩相结合的处理措施。

（1）由于还有连续降雨，为防止塌方扩大，从▽锁口底高程1862.11m到竖井底高程▽1826.98m,竖井内应急回填高度35.13m，采用残坡积层黏土回填固壁。

（2）由于竖井深度深、围岩不稳定，为保障施工人员二次施工安全，在竖井四周设置锚筋桩。布置2排，第一排距离竖内侧井壁1.0m，孔距1.0m，第二排距离第一排0.5m，孔距1.0m，第一排孔与第二排孔交叉布置。锚筋桩从锁口顶高程▽1867.11m深入到▽1833.91m ,长33.20m。钢管采用Φ127*8mm,钢筋束采用3Φ25，注浆采用纯水泥浆。

（3）竖井四周锚筋桩施工完成后，循环向下进行井壁后围岩固结灌浆（塌方段）、开挖回填黏土、支护、空腔浇筑（塌方段）循环施工，每一循环深度2.0m。从高程▽1862.11到▽1857.11，一次Ⅳ类支护方式段；高程▽1857.11到▽1850.00，一次Ⅳ类变更为Ⅴ类段。固结灌浆长5m,孔排距2m,灌浆孔向下与水平面夹角20°～30°。二次开挖后，垮塌面采用18#工字钢，间距0.4m，纵向联系筋采用Φ25@600、Φ25系统锚杆长4.5m，锚杆外露1.0m。塌方段每一循环支护后用C25混凝土浇筑空腔，浇筑空腔水平面四周剩余50cm后期浇筑，缩小浇筑水平断面，减小浇筑方量、重量；系统锚杆外露增加围岩与混凝土的连接；浇筑后锚筋桩、锚杆、钢支撑、空腔内浇筑混凝土形成一个整体，起到竖井锁口向下延伸作用。

5结语

通过永懂水库竖井局部塌方处理施工案例，采用黏土回填固壁，竖井四周打锚筋桩，再采取固结灌浆、开挖回填黏土、支护、空腔浇筑循环施工；竖井四周锚筋桩防止了塌方扩大，保障缺陷处理工人施工时安全；锚筋桩、锚杆、钢支撑、空腔内浇筑混凝土形成一个整体，起到竖井锁口向下延伸作用；结合在竖井顶部设置雨棚防护，做好竖井井口开挖线外排水沟，加强监测等辅助措施；施工效果显著，使竖井安全浇筑，保障施工人员安全，隧洞顺利完成度汛导流任务。

参考文献

[1]云南华禹水利水电勘察设计有限公司.沧源县永懂水库扩建工程初步设计报告[R].

[2]SL279-2016水工隧洞设计规范[S].

[3]林赛.云南某水库输水隧洞塌方分析及施工处理[J].云南水利发电，2015，31(4):77-79.