柳洪水電站引水隧洞煤夾層段開挖及安全支護(hù)

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、工程概況

    柳洪水電站位于四川省涼山彝族自治州美姑縣柳洪區(qū)境內(nèi)，金沙江支流美姑河下游爾且至柳洪溝河段，是美姑河流域梯級(jí)開發(fā)的引水發(fā)電工程之一。該電站引水隧洞全長(zhǎng)10.253km，斷面型式為馬蹄型，隧洞底寬4.5m，高6.2～7m，最大設(shè)計(jì)工作水頭398.7m，裝機(jī)容量為18萬(wàn)千瓦。     工程開挖中在引水隧洞CIV標(biāo)段4#洞下游出現(xiàn)煤夾層地質(zhì)，該煤層厚約1.5m，與隧洞軸線方向成5°夾角由底板向頂拱延伸，且在煤層穿過的地帶均有瓦斯氣體釋放，給工程施工造成極大的困難和安全隱患。     2、工程地質(zhì)     該段巖石為較軟弱的梁山組炭質(zhì)頁(yè)巖夾薄煤層。由于裂隙較多圍巖比較破碎，開挖巖面石塊互相交錯(cuò)，造成側(cè)面剝落和頂部塌方，局部裂隙漏水嚴(yán)重，煤夾層段自穩(wěn)能力極差，邊墻至頂拱成片區(qū)塌方，煤層段有瓦斯氣體冒出。地質(zhì)勘測(cè)為Ⅴ類圍巖，采用E型斷面開挖。     3、施工簡(jiǎn)介     3.1由于瓦斯的存在在施工過程中可能產(chǎn)生燃燒、爆炸，對(duì)人生安全造成極大的威脅。施工中加強(qiáng)了對(duì)瓦斯氣體濃度的監(jiān)測(cè)，瓦斯稀釋采用了堵排結(jié)合的方式，取得了較好的效果。     3.2頂拱局部裂隙漏水對(duì)底板煤層及頁(yè)巖地質(zhì)的浸泡造成大面積淤泥質(zhì)堆積區(qū)，對(duì)施工和出碴產(chǎn)生了極大的影響，洞內(nèi)排水的通暢是確保工程順利進(jìn)展的前提。     3.3煤夾層爬至頂拱時(shí)出現(xiàn)頂部大面積塌方，對(duì)頂部煤層段的支護(hù)和掛口是施工中的難點(diǎn)。     4、針對(duì)以上地質(zhì)條件采取的工程措施       4.1加強(qiáng)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)，稀釋、排出瓦斯。     4.1.1瓦斯監(jiān)測(cè)     瓦斯檢測(cè)派專人執(zhí)守，要堅(jiān)持“一炮三檢制”的原則：即造孔、爆破前、爆破后、進(jìn)行瓦斯檢測(cè)，對(duì)掌子面、回車道、大縫隙等瓦斯容易聚集的地方尤其加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。特殊情況下，在鉆造孔以及出碴期間進(jìn)行多次瓦斯檢測(cè)。瓦斯?jié)舛瘸^1%，不得施工；超過5%可能發(fā)生瓦斯爆炸，施工人員必須撤離現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)采取工程措施。只有瓦斯?jié)舛仍?.3%以下才能施工。做到確保安全的情況下正常施工。     4.1.2素噴混凝土     在每放一茬炮后，立即素噴5cm混凝土封閉巖面，這樣首先可封堵瓦斯逸出縫隙，分散瓦斯釋放點(diǎn)，有利于降低瓦斯?jié)舛?；其次可使圍巖連成一片整體，增加其自穩(wěn)能力。     4.1.3通風(fēng)要求     為滿足洞內(nèi)稀釋、排除瓦斯?jié)舛鹊囊?，洞口接兩臺(tái)功率為37kw雙級(jí)對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)配800mm風(fēng)筒通風(fēng)，通風(fēng)采用壓入式，風(fēng)筒接到掌子面，形成強(qiáng)大的無(wú)短路、斷路的回風(fēng)系統(tǒng)，要求通風(fēng)量不小于500m³/min，回風(fēng)巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛取?.15%，作業(yè)面≯0.3%，拱部及其它凹陷部位無(wú)瓦斯集聚。     4.2.洞內(nèi)排水措施     煤層段頂拱幾處裂隙漏水造成距掌子面一百米左右范圍內(nèi)的底板處于浸泡之中，煤層和軟質(zhì)頁(yè)巖在長(zhǎng)期浸泡之下而變成淤泥質(zhì)。為解決出碴運(yùn)輸和施工的困難，將該段底板用上游回采料墊高20cm，使淤泥質(zhì)埋填，在邊墻一邊掏排水溝，排水溝每隔20米處打一個(gè)集水坑。由于底板墊高，滲水流入排水溝，再匯集于集水坑內(nèi)，最后用污水泵將集水排除洞外。采用該措施后解決了嚴(yán)重集水對(duì)出碴運(yùn)輸和施工的影響。     4.3.隧洞開挖與安全支護(hù)     隧洞開挖必須使用煤礦許用炸藥，開挖時(shí)必須采用“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，多循環(huán)。”的原則，為澆筑時(shí)臨時(shí)支護(hù)不占斷面采用擴(kuò)大20cm開挖。     4.3.1短進(jìn)尺：每次造孔孔深和孔位以及裝藥嚴(yán)格控制，周邊孔與崩落孔孔深為1米，掏槽孔為1.5米。     4.3.2弱爆破:布孔時(shí)孔距嚴(yán)格按試驗(yàn)孔距布孔，裝藥也要采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)，不得為多進(jìn)尺而多裝藥，無(wú)視安全的隱患。     4.3.3強(qiáng)支護(hù)     A在拱頂部位打超前錨桿，錨桿采用Φ25mm，L=4.5m，間距為30cm。在煤層向上斜穿過引水隧洞頂拱段采用鋼筋格柵襯砌，錨桿與頂拱巖面夾角10°。每進(jìn)尺一米，立即素噴C20砼5cm，先封閉圍巖面，防止圍巖風(fēng)化、變形以及危石墜落。。     B錨桿施工中嚴(yán)格按照如下順序進(jìn)行：造孔→清孔→注漿→錨桿設(shè)置→掛網(wǎng)。砂漿用注漿器灌注，注漿管應(yīng)插至距孔底0.5m～1.0m，隨砂漿的注入緩慢勻速拔出；錨桿插入后，若孔口無(wú)砂漿溢出，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漿。砂漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完，并嚴(yán)禁石塊、雜物混入。     C架鋼筋格柵拱，格柵間距為1米，每榀格柵布置Φ25mm，L=3.0m，每側(cè)鎖腳錨桿4對(duì)，格柵斷面20cm×20cm，格柵主筋為4根Φ25mm鋼筋，箍筋和蹬筋分別為Φ12mm和Φ16mm，兩榀格柵頂拱之間采用Φ22mm鋼筋連接，間距1.0m。格柵之間布Φ8mm@20cm×20cm鋼筋網(wǎng),左右邊墻布置Φ25mm，L=3.0m,隨機(jī)砂漿錨桿，且鋼拱架與巖面支撐牢固、緊密。在塌方地段架副拱來(lái)增強(qiáng)鋼支掌的承載能力。     D在錨桿外露部位緊貼圍巖焊接鋼拱架，人工在鋼拱架的基礎(chǔ)上綁扎鋼筋網(wǎng)并焊接，要求鋼筋網(wǎng)牢固、不變形，在鋼筋網(wǎng)上焊埋控制噴射混凝土厚度的標(biāo)尺。     E噴C20混凝土     ①噴砼面清理要求：用人工撬除危石及松動(dòng)石塊，剔除圍巖面上懸掛的碎石，用高壓風(fēng)吹巖面附著的巖屑以及其它污物，經(jīng)驗(yàn)收后進(jìn)行噴砼。     ②干噴20cm厚C20砼封閉。局部進(jìn)行C20砼噴護(hù)，厚度為5cm。     ③按側(cè)墻底角、頂拱、邊墻的順序施工。噴射時(shí)噴槍應(yīng)垂直巖面，噴嘴距圍巖面0.8～1.0m，先噴凹處再逐層加厚至設(shè)計(jì)厚度，噴砼達(dá)到終凝時(shí)間兩小時(shí)及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，并在施工期間的養(yǎng)護(hù)不少于十四晝夜。     ④自我檢測(cè)預(yù)埋標(biāo)尺處是否達(dá)到了設(shè)計(jì)厚度要求，錨桿進(jìn)行拉拔試驗(yàn)以及噴混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)。     5、煤層段施工工藝流程圖             
      6、采取的工程措施后取得的效果     通過加強(qiáng)通風(fēng)我們基本控制了瓦斯在隧洞內(nèi)濃度，使瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3%以下，在施工期間沒有發(fā)生過一次瓦斯爆炸或燃燒。在我們采用“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，多循環(huán)。”的施工過程中沒有出現(xiàn)一次安全事故，架起的格柵拱架沒有出現(xiàn)一次塌方。     7、工程中取得的經(jīng)驗(yàn)和存在的不足     采用“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，多循環(huán)。”和進(jìn)行施工人員培訓(xùn)以及加強(qiáng)隧洞內(nèi)通風(fēng)的施工措施，在有煤層段取得了非常好的施工效果。     8、結(jié)束語(yǔ)     由于文字有限不能把工程中的全部工程措施寫出來(lái)，同時(shí)由于能力有限僅能總結(jié)如此，有什么不足這處敬請(qǐng)指出。     今已安全度過煤夾層段隧洞開挖，僅以此總結(jié)該段工程的施工。在工程的施工過程中我們始終堅(jiān)持：在進(jìn)度與質(zhì)量發(fā)生矛盾時(shí)，先質(zhì)量后進(jìn)度，質(zhì)量與安全發(fā)生矛盾時(shí)，先安全后質(zhì)量的原則。質(zhì)量是企業(yè)的生命線，安全是企業(yè)的效益。沒有安全談何效益，我們要堅(jiān)持建設(shè)一項(xiàng)水利工程造福一方的原則把工程建設(shè)成優(yōu)質(zhì)工程。