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水利施工,水电厂工程引水隧洞塌方冒顶段的管

2019-12-09 18:38

摘要:长隧洞引水工程施工环境复杂,施工过程中存在众多不稳定因素,增加了施工安全隐患,给施工安全管理造成了很大困难。因此,长隧洞引水工程施工安全管理工作一直备受关注。基于此,本文就长隧洞引水工程施工安全管理具体策略进行了探讨。

1、概述

关键词:长隧洞引水工程; 施工安全管理; 措施;

甘岔河水电站工程位于陕西省镇安县甘岔河上,是利用滑坡体形成的天然堰塞坝引水发电的水电工程。整个工程由枢纽、引水建筑物、电站厂房三部分组成。电站装机2×1600kW,设计水头106.5m。 引水建筑物由引水隧洞、渡槽、倒虹吸和压力管道组成,其中引水隧洞全长2001.521m,开挖断面为城门洞型,净宽2.0m,最大引用流量3.6m3/s。 引水遂隧洞于1998年12月中旬开工,在开挖中出现塌方冒顶,地表出现直径15m,深达16m左右的塌陷坑。 2、引水隧洞的工程地质条件及塌方冒顶原因 引水隧洞大部分地段为白云石英片岩,局部为石灰岩,山体雄厚,节理裂隙不甚发育,为Ⅱ~Ⅲ类围岩,原设计提出了根据围岩开挖实际情况采用锚杆临时支护的措施。 实际开挖后发现,桩号1+394.84至1+405.84段为一断层破碎带,带宽达11.0m,带内石质虽较硬,但构造节理密集,节理面及其组合杂乱,形成大量碎块体,块体间充填泥质。受该断层破碎带的影响,桩号1+350.34至1+412.84段节理纵横交错,切割强烈,片理发育,风化强烈。施工中为减弱爆破震动,采用了先小断面导洞掘进,衬砌时再扩洞至设计断面的方法通过了该断层破碎带。施工中虽有锚杆支护措施,但由于该破碎带内围岩极其破碎,且临时木支护及衬砌未能紧跟开挖进行,造成在掘进通过该断层破碎带15m后出现了大面积塌方。塌方后,继续施工出渣,致使塌方上部岩体进一步塌落,最终塌落至地表形成冒顶。 3、塌方冒顶处理方案的确定 对于塌方冒顶的处理,有两个比较方案:第一方案是移线方案,即将洞轴线向山体内侧偏移绕开断层破碎带。此方案工程量增加较多,工期将延长,同时洞轴线偏移后能否避开该断层破碎带难以确定。第二方案是边开挖出渣边支护边衬砌方案,此方案安全经济,工期短,最终确定采用此方案,如图1所示。 4、塌方冒顶处理方案的实施 方案确定后,对地表塌陷坑进行了边坡清理和木架水平支护,以阻止上部浮土进一步下滑。施工过程中采用了超前砂浆锚杆加固围岩和型钢拱架支护的方法,取得了较好的效果。 超前砂浆锚杆加固围岩:即沿顶拱部外侧顺洞纵轴线小倾角打超前锚杆孔,并用注浆器依次注入砂浆,安装锚杆(锚杆为长2.5m的28螺纹钢筋,间距为10cm)加固洞顶部位围岩;沿边墙顺洞纵轴线斜向小倾角打超前锚杆孔,安装锚杆加固两侧壁围岩(锚杆间距为15cm)。 型钢拱架支护:即开挖成型后,立即在衬砌轮廓线外围用拱架支护,拱架为城门洞型,每榀由两立柱和拱圈组成,在制造间进行预拼装,现场焊接。榀与榀之间间距为100cm,每榀型钢拱架与φ28锚杆焊接连为一体,形成整体稳定结构。 在打锚杆孔时,因围岩松散破碎成孔困难,先要沿开挖轮廓线外围灌浆,然后再钻孔。在超前锚杆砂浆强度达到设计强度的70%后,进行人工开挖,开挖进尺控制在1.0m内。开挖成型后,立即进行型钢拱架支护和混凝土衬砌施工。待衬砌混凝土强度达到设计强度70%以后再进行下一循环的锚杆安设、型钢拱架支护和混凝土衬砌。如此循环,直至通过冒顶段。在衬砌完成以后,将地表的沉陷坑土石回填至原地面高程。 5、塌方冒顶处理方案的实施效果 该方案处理塌方冒顶15.8m,经过2年多的运行观测,塌方冒顶洞段经过处理后,运行稳定,未出现异常情况。 采用边开挖边支护边衬砌方案处理塌方冒顶段方案可行,优点突出,可供工程实践参考。

近年来,为了解决水资源不平衡的问题,水利工程建设如火如荼的开展,长隧洞引水工程成为解决用水问题的必然选择。然而长隧洞引水工程在施工过程中,必须克服瓦斯泄露、塌方、爆破等施工难题,施工安全是社会关注的焦点,更是以人为本理念的要求。 1 建立健全安全管理体系长隧洞引水工程施工安全管理必须贯彻“教育为先、以人为本、从严管理”的工作思路,制定安全管理方针和管理措施,落实安全管理目标与责任。工程开工之前确定工程管理第一责任人,并由第一责任人为主导开展安全管理体系建设工作。工程建设业主方应当制定《安全施工管理办法》,明确工程建设施工单位、监理单位等相关主体责任,并与其签订安全责任承诺书,并制定一系列规章制度。此外,还应当结合工程实际规模,组建专门的安全管理部门或由专职安全员负责工程施工安全管理工作,现场标段工程师除了负责解决施工难题和控制施工质量之外,还应当负责安全管理和检查工作。业主单位应当经常组织参建单位对在建工程进行安全检查,及时查出安全隐患进行整改,在每日工作例会上也要不断强调安全管理意识。监理单位、施工单位、设计单位和勘察单位等参建单位也要成立专门的安全部门,由项目主管人担任安全第一责任人,尤其是工程施工方,在工程建设之前必须制定严密周详的施工安全管理制度,特种岗位必须持证上岗,同时应当制定详细的施工方案[1].2 完善施工安全管理制度首先,建立隧洞施工安全制度,规范施工行为。如《防汛预案》、《质量与安全管理办法》、《紧急救援预案》、《安全培训》等,有效指导施工现场安全管理和建设工作。其次,建立安全生产约谈制度。针对施工环节出现的隐患及时约见主管领导,进行问责,并提出整改要求,限期整改。最后,抓好施工安全管理制度的贯彻执行工作,对现有制度进行细化、补充与完善,确保制度建设不留空白。3 采取科安全管理措施3.1 安全管理措施第一,召开安全会议。工程施工现场各方参建主体应当定期召开安全会议,集中精力共同解决施工中遇到的难题,尤其重点解决各方推诿扯皮的安全隐患问题。安全会议根据实际可分为安全专题会议、定期安全例会、专家咨询会、安全风险通报会等。第二,开展安全施工培训工作。隧洞引水工程施工现场每月至少组织两次全体作业人员和管理人员集中培训教育活动,并结合三级教育与安全技术交底,对特殊岗位工作人员和关键施工环节岗位人员进行专门的安全教育培训。总之,要通过长期的培训让全体人员树立安全风险防范意识,并清楚的掌握施工过程中存在的风险项,并积极采取安全管理措施进行防范,杜绝人为因素造成的安全事故[2].第三,强化施工现场安全检查工作。隧洞引水工程施工现场项目部应当不断强化现场安全检查工作,依托日常检查、安全专项检查、各类综合性检查,以及其它检查工作,及时发现并消除施工环节存在的安全隐患问题,以检促安。3.2 安全技术措施在长隧洞引水工程建设中,隧洞大涌水和支护力量不足是面临的主要问题。所以,在长隧洞施工过程中,必须严格控制水量,并增强隧洞支护承载力量。第一,灌浆加固隧洞围岩,增强隧洞阻水性能和承载力。灌浆加固施工的灌浆深度和防渗性能应当视隧洞岩体具体情况确定。灌浆加固隧洞围岩的原理在于利用适当支护合理控制围岩开挖应力重分布,充分利用围岩自承力,让隧洞围岩成为应力重分布的主体,起到围岩一支护体系的联合承载效果。同时,围岩灌浆还能有效封堵渗水通道和透水裂缝,起到阻水效果[3].第二,做好隧洞水文地质超前预测预报工作,提前摸清长隧洞施工前方施工条件。采用预注浆施工措施,如迂回导洞和超前预注等,对地下渗涌水进行封堵,并进行喷锚自护,加固围岩。此外,在长隧洞引水工程内施工时,还应当结合洞内实际情况,围岩支护性能差以及渗水严重的位置,进行二次灌浆加固,提高围岩的承载力和防水性。第三,部分长隧洞引水工程地下水位较高,无需考虑内水外渗问题,但是隧洞的衬砌应当重视过流糙率的减小,按照“以堵为主,堵排结合”的原则进行围岩处理。此外,还应当适当增加支护结构的渗透力,以便于外水压力的释放,避免因外水压力过大导致支护结构失稳。长期实践证明,要确保支护结构的稳定性,就必须选用渗透系数较好的材料,最好与灌浆围岩的渗透系数一致乃至更大,避免衬砌浇筑薄层受到高外水压的破坏。第四,超前高压灌浆,将隧洞四周动水变为静水。经实践证明,长隧洞引水工程中在隧洞四周部分位置进行10~15m的超前高压灌浆,可以在灌浆岩体四周形成一层防水灌浆承载圈,堵涌水作用明显。如果长隧洞围岩灌浆承载圈的防渗系数在10-6~10-7cm/s数量级,就能很好的将高地下水压力控制在灌浆圈以外。如此,在灌浆圈围岩支护和衬砌支护的双重保护下,工程的稳定性和施工的安全性就能得到很好的保障,也能将对隧洞水文地质环境的影响降至最低[4].由于灌浆承载圈的深度将直接影响到其本身的流量载荷力,但是衬砌支护和隧洞围岩的位移和应力影响并不大,所以灌浆承载圈深度的确定主要取决于施工的能力、围岩内的塑性区范围和耐久性渗流比降。一般来说,从运行的稳定性及施工的经济性和便利性综合考虑,建议超前预注浆的深度不小于15m,局部地带二次高压固结灌浆深度为10m左右。4 结束语长隧洞引水工程项目建设的开展,相应的挑战也越来越多。笔者认为只有从建立健全安全生产管理体系、完善施工安全管理制度和采取科学安全管理措施三方面着手,构建起全方位的施工安全管理网络。安全无小事,必须不断地提高人们的安全观念,坚持贯彻“安伞第一,预防为主”的方针,狠抓不懈。 参考文献[1] 胡振良。建筑工程施工安全体系化管理的研究[J].现代装饰,2012,:204[2] 马治安。小议某输水隧洞的施工安全管理[J].建筑安全,2014,:38-40[3] 林峰。长距离输水隧洞TBM掘进过程围岩稳定性研究[D].浙江:浙江工业大学,2013[4] 殷国权。深埋引水隧洞长距离输浆、高压灌浆技术研究与应用[J].水电站设计,2015,:55-61

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