寺坪电站引水隧洞坍塌冒顶综合处理施工技术（曹振中,张俊伟）

摘要: 湖北省保康县寺坪水电站引水隧洞洞室围岩为页岩，砂质岩，一般为薄层状结构，易风化，裂隙发育，岩体完整性差，局部较破碎;洞室围岩类别一般为Ⅲ类，部分为Ⅳ、Ⅴ类围岩，局部易发生掉块和塌方等工程地质问题。隧洞出口压力钢管段在洞挖施工中于2005年3月17日和7月30日先后两次发生坍塌冒顶事故。通过对坍塌冒顶区域上部进行回填和固结灌浆后，在洞内坍塌体顶部打管棚超前支护，然后采取“短进尺、强支护”的措施，边清挖、边用钢拱架跟进支护，得以安全顺利穿越隧洞坍塌冒顶段。就引水隧洞坍塌冒顶综合处理施工技术进行探讨。

关 键 词: 引水隧洞;坍塌冒顶;灌浆;物探测试;钢拱架支护;坍塌清挖

中图分类号: TV223.3+ 4 文献标识码: A

1 概述

寺坪电站引水隧洞全长413.275m，由上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段和压力钢管段构成。其中K0+290.8～K0+413.275m为压力钢管段，由平弯段和直管段组成，断面为城门洞型，开挖断面尺寸7.1m×7.1m。坍塌冒顶发生在压力钢管K0+342～K0+320m段。

2 第1次坍塌冒顶处理

引水隧洞出口压力钢管K0+342～K0+320m段2005年3月17日第1次发生坍塌冒顶时，坍塌区域贯穿整个山脊，在山顶形成一个12m×8m×4m（长×宽×深）的塌坑，塌坑四周伴有诱导裂隙出现。

坍塌冒顶处理方案分3步进行:①对上部塌陷区物探测试后进行清挖处理，防止塌方进一步扩大;②先在洞顶进行塌方范围回填灌浆，再对冒顶塌方坑封闭及塌陷区周边进行固结灌浆，然后开始上部塌陷区清挖，并对清挖边坡进行支护，确保施工安全;③对洞内塌体进行清挖处理，支护封闭洞内坍塌段侧墙及顶拱。

2.1 防止塌方进一步扩大的施工措施

2.1.1 坍塌体上部处理

为防止雨水下渗，对坍塌体上部用彩条布遮盖;对于塌体顶部诱导裂隙采用M10砂浆进行封闭，防止雨水进入造成裂缝的继续扩散;在塌体上部坡面距裂缝1.5～2m人工开挖截水沟，防止雨季地表积水汇入塌坑。

2.1.2 加强洞内塌方部位下游15m支护

引水隧洞压力钢管段K0+342～K0+370m段已按设计要求安装钢格栅和固定锚杆，钢格栅采用钢筋骨架型式，间距1.0m，部分钢格栅立柱采用Ⅰ20型钢，并在钢格栅和围岩之间挂网格为20cm×20cm的φ6.5钢筋网，两侧墙回填C20混凝土，回填厚度小于20cm处和起拱线以上采用C20细石混凝土喷护。

2.1.3 坍塌区域物探测试

为便于分析引水隧洞塌方松散体的范围，采用高密度电法测试，通过冒顶区、延伸区、完整区岩体电性差异，来了解松散体纵向和水平方向的延伸范围。由于高密度电法测试只能检测30m深度以内松散体的延伸范围，在上部坍塌体回填灌浆结束后，又采用跨孔声波法检测30m以下松散体的延伸范围。

2.2 上部塌陷的处理

上部塌陷区处理按以下步骤进行:

2.2.1 顶部减载清理

根据物探测试的松散体范围，首先对顶部进行减载清理到弱风化层，初步确定清理高度5m，清理范围距松动区外1～1.5m。为保证施工安全，清理先从塌陷区左右两侧进行抽槽开挖，再对上下游边坡自上而下分梯段进行开挖，梯段高度2～2.5m;左右两侧及下游开挖边坡坡比为1∶1.5，为尽量减少施工难度和对上游自然边坡的扰动，上游开挖边坡坡比为1∶0.75～1∶1。

2.2.2 封闭灌浆

沿冒顶塌坑（半径R=9m）布设一圈固结灌浆孔，分两序固结，共布设28个固结灌浆孔，灌浆孔底距洞顶1～2m。

2.2.3 松动区外5m范围内固结灌浆

上部塌陷区清挖减载后，沿开挖线外侧设置截水沟，确保外来水不侵入塌陷区，同时沿塌陷区范围浇10cm厚C25压浆板混凝土，然后对松动区沿裂隙松动圈（上下裂缝两侧）5m范围进行固结灌浆，灌浆深度按清挖高度确定。固结灌浆孔排距3m，呈梅花型布置，孔深距洞顶1m，孔数根据第1次物探测试成果决定。

2.2.4 清挖边坡支护

为保证清挖边坡的稳定性，先将坡面喷护10cm厚C20细石混凝土，再配置双向φ22@20cm×20cm钢筋、浇筑40cm

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