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某水电站公路隧洞围岩分类及施工技术探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-08-24  来源:中国混凝土网  作者:刘红杰 宋银平 马斐 郭建新
核心提示:某水电站公路隧洞围岩分类及施工技术探讨

  摘要:某水电站所处的场内地形陡峻、河谷狭窄,地质条件差。为完善和建立场内交通,左右岸分别布置有四个高程的公路,场内公路全长38km,其中隧道总长26km,其比例约为70%。在隧洞施工过程中存在掉块塌方,成洞困难,部分临时支护损坏,影响了工程的顺利进行。通过对出现的地质灾害情况调查分析,隧洞围岩的类别需要调整,同时调整临时支护措施,保证工程安全和工程的进度。

  关键词:围岩分类 工程安全 水电站

  1 概况

  该水电站场内6号公路的4号隧洞的出口、5号隧洞进口自开工以来4个月进尺分别为91m、63m,洞室围岩条件差,除岩石层面外还存在2组顺坡的陡倾卸荷裂隙,该2组节理产状为:①N50~70°E,SE∠50~80°,②N50~70°W,NW(SE)∠80~90°。设计方案按交通规范98版,围岩的类别为Ⅲ类围岩,属中等岩体,按此标准进行临时支护(详见该水电站场内公路2号、6号路大坝下游施工图设计)。

  隧洞施工过程中出现了一定规模的塌方掉块现象,施工困难;部分已作临时支护的洞顶有继续塌方,并击穿顶拱的情况。解决4号隧洞、5号隧洞施工进度迟缓问题,同时确保施工安全,成为工程急需解决的技术问题。

  2 地下洞室围岩分类

  考虑到《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)的地下洞室围岩分类没能对某工程中特有的深部集中卸荷情况进行反映,故在利用《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)分类时,再参考《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)的标准,调整岩石的围岩类别。

  (1)岩体的完整性

  岩体完整性系数Kv是表征岩体完整性程度的定量指标见表1、表2,强卸荷岩体评分为10分。

  (2)岩石的饱和单轴抗压强度

  考虑岩石的饱和单轴抗压强度,根据前期与本阶段补充开展的试验成果,某采用的各类岩石饱和单轴抗压强度取值见表3,强卸荷岩体评分为15分。

  (3)结构面间距、裂面性状及地下水状态

  按现场实测结果取相应测线范围内的值,见表4,强卸荷岩体评分为12分。

  按现场实际地下水活动情况的折减取值,见表5,强卸荷岩体评分为-6分。基本因素评分T′=37。

  (4)结构面校正


  按现场平硐中实测的裂隙产状资料进行分析,工程地质分段中的裂隙优势方向,确定与硐轴线的关系,取相应的修正值。

  岩体评分T=21<25,属V类岩体。

  (5)地应力

  应力折减系数SRF根据岩石的风化卸荷特征来确定,见表6,对卸荷带部位取2.5。

  (6)围岩工程地质分类标准及物理力学参数建议值

  根据上述围岩工程地质分类,将6号路4号、5号隧洞的地下洞室区围岩划分为Ⅴ类围岩。

  Ⅴ类围岩:宽度较大的强风化夹层或断层破碎带,岩体破碎,嵌合较紧密—松弛,呈碎裂—散体结构,围岩极不稳定。

  围岩的特征及物理力学参数建议值见表8。

  3 围岩类别的调整

  考虑到该水电站地下洞室区特殊的工程地质条件(岩体强度差异大、结构面较发育、地应力高),最终参考《水利水电工程地质勘察规范》建议的方法,对地下洞室区围岩进行工程地质分类,并用此结果调整了围岩类别,见表9。该段隧道的支护按《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)调整为V类。《水利水电工程地质勘察规范》与《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)地下洞室区围岩结果有可比性。

  4 采用的施工措施

  实例中6号路4号、5号隧洞的围岩调整为Ⅴ类,为保证施工期的安全和正常使用的稳定,开挖支护方案同步调整为:

  (1)对已作临时支护后顶拱塌方的洞段处理措施为:首先清理塌方段的石渣、平整场地,接着对塌方的洞段采用长至8.0~9.0m的长锚杆加固,逐步向塌方的中心地段推进;接着喷 C25混凝土,厚度为8~10cm封闭塌方区;其次辅以间距0.5~0.8m钢格栅拱架加强,并将锚杆与钢格栅拱架焊接;对塌方形成的空腔回填混凝土块石,形成有效的传力拱,对较大的塌方以复拱的方式进行支护。

  (2)在进行新的开挖时,按公路Ⅴ类围岩施工,采取短进尺、弱爆破、勤观察、强支护。对顶拱的集中张开裂隙进行超前小导管预灌浆,增加岩体的强度和自稳能力,并作钢格栅拱架和系统锚杆支护。

  (3)永久支护类型采用Ⅴ类围岩标准。

  5 结论

  公路隧道的支护按《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)的围岩分类标准,但鉴于某水电站地下洞室区特殊的工程地质条件(岩体强度差异大、结构面较发育、地应力高),参考《水利水电工程地质勘察规范》建议的方法,对地下洞室区围岩进行工程地质分类,并用此结果调整了围岩类别。该段隧道的支护按《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)调整为V类。同时调整临时支护措施,保证工程安全和施工进度。

 
 
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