烏宋崗電站不良地質洞段的施工實例與經驗

摘要:烏宋崗水電站遂洞洞口穿過強風化巖層，為維持進口邊坡穩定，對邊坡噴錨支護，洞口采用鋼拱架支護及側向支撐，并掛鋼筋噴錨。根據既有資料分析不良地址構造的位置、邊界、組成、特性及對工程的影響，并通過常規計算和工程類比提出相應的開挖和支護設計。

關鍵詞:隧洞工程 噴錨支護 不良地段 工程經驗 監控測量

1 不良地質洞段施工實例

1.1 在強風化巖層中的洞口工程 烏宋崗水電站遂洞洞口穿過強風化巖層，為維持進口邊坡穩定，對邊坡噴錨支護，洞口采用鋼拱架支護及側向支撐，并掛鋼筋噴錨。施工中采用上半洞正臺階式開挖，并對圍巖穩定性進行監測，根據變形曲線，圍巖開挖后在10~14d內趨于穩定。最終實現在強風化巖層中進洞。

1.2 斷層破碎帶洞段 在樁號0+96~0+134處，是隧洞通過的一大斷層破碎帶，總長38米，含黃色斷層角礫巖，糜棱巖及斷層泥。地下水呈股狀溢出，流量為0.1L/s。該段隧洞設計為組合式襯砌，噴混凝土厚5~8cm，設置徑向錨桿及超前錨桿，內襯混凝土邊強厚60cm，拱厚50cm，底板厚80cm，與邊墻連接，呈封閉式整體結構。

該洞段開挖采用控制爆破(周邊孔距0.25~0.4m)，用上臺階法掘進，超前錨桿與徑錨桿相結合。施工時，在主斷層部位設置監控斷面，埋設單點位移和收斂計。監測結果表時，圍巖變形在7~8d后，即趨于穩定，而內襯時間則在8個月后，在此期間未發現圍巖失穩的跡象。

此列說明，在此不良地質條件下，采用控制開挖，噴錨支護、監控測量能夠安全、高效地完成開挖與襯砌工作。由于初期支護效果良好，在大斷層破碎帶洞段實現了單薄型新型組合式襯砌。

1.3 通過溝谷淺埋段的洞段 隧洞通過草坑坳的洞段，為黑云斜長片麻巖，有多處巖脈侵入，該洞段設計采用組合式襯砌，噴混凝土厚5~8cm，內層混凝土厚50cm，由于地處溝谷，地下水出露較多，能否在“大淋水”條件下進行開挖與襯砌，成為該洞段工程的關鍵。經現場勘察，地下水出露較多，主要以線流、股流形式溢出，有豐沛的補給源。處理的方式是結合工程地質資料，查清主水源的通道，然后打排水孔(或群孔)將主流集中導出，并在排水孔內插入帶孔的鋼管，鋼管與孔壁的間隙用棉紗封緊，用速凝水泥沙漿堵在棉紗外部，再用塑料軟管與鋼管聯結，將滲水導引到底板，防止滲水沿洞壁下流，影響混凝土澆筑作業。在完成上述步驟后，開始以排水孔為中心，由四周向中心圍噴混凝土。對于開挖面的深水，則采用超前排水錨桿，即由鋼板卷焊成開口式的“摩擦錨桿”，既可加固圍巖又可排水。在處理完淋水后，進行該洞段的施工，最后順利通過草坑坳洞段。

2 不良地址洞段的施工經驗

2.1 查明地址情況是打通不良地質洞段的基礎 根據既有資料分析不良地址構造的位置、邊界、組成、特性及對工程的影響，并通過常規計算和工程類比提出相應的開挖和支護設計。開挖后則應加強超前勘探，做好地址預報，并通過監測和經驗調整開挖方案和支護參數。

2.2 短進尺、少擾動、分部開挖和及時支護 不良地址洞段巖體破碎，圍巖穩定性差，一般宜不放炮或放小跑，以盡量減少對圍巖的擾動，進尺宜控制在1.0m以下，必要盡可采用鋼管超前頂進形成管棚，鋼管間距40cm，一次頂進2~2.5m。一般不良地址洞段可采用正臺階法開挖，對不大的隧洞可全斷面開挖或一次開挖頂拱分層下臥，避免先挖中導洞再挖頂拱兩側。開挖后及時支護往往是保證圍巖穩定的關鍵，許多工程實踐都證明，只要及時支護，工程事故就大為減少。

2.3 治塌先治水 治水前先查明水源和補給關系，若層間局部存水，其水量一般不大，且一定時間后水量將逐漸減少，應以堵排為主，將大股水排走，其余則封閉。若有較大補給源，則應以排為主，打排水孔，設排水錨桿。施工中應先挖底導洞或先挖雙側壁導洞，形成排水洞，再逐步擴挖。

2.4 采用早強水泥和噴鋼纖維混凝土 不良地質洞段巖體破碎，圍巖早期變形大，變形速率快，易于失穩。為盡早發揮噴錨作用，可采用加速凝劑硫鋁酸鹽水泥，8h強度較同期硅酸鹽水泥提高了7倍。也可采用噴鋼纖維混凝土，摻入鋼纖維80kg/m3，同時摻10%硅粉，噴混凝土回彈率下降到8%，1d抗壓強度可達15.6Mpa。

2.5 采用早強錨桿 采用硫酸鹽水泥作為錨桿注漿材料，Φ25mm錨桿長1.5m，安裝后5h抗拔力可達1.0t，22h后抗拔力可達7.8t。在地下水豐富的地區，既要求早強，又要排水，采用Φ40mm鋼管排水錨桿。該錨桿為空心，以水利排水，眼錨桿全長有1道縫，鋼管打進小于其直徑的鉆孔中，受到擠壓，依靠其彈性對孔壁產生壓力，錨桿打進去即可承載。

2.6 鋼拱架及其側向支撐 不良地質洞段為采用鋼筋拱架噴錨支護法加強臨時支護。鋼拱架既可快速抑制毛洞徑向變形，又可為超前錨桿提供支座，還可與噴錨聯成整體，加強臨時支護強度，是一種快速、有效的臨時搶險支護措施。鋼拱架側向剛度較差，為增強鋼拱架側向穩定性，鋼拱架間宜焊聯系桿或澆筑混凝土板。

2.7 洞臉噴錨支護及鋼筋混凝土的組合式襯砌 洞臉噴錨支護是保證在強風化巖層中洞口穩定的有效措施。對進出口巖坡噴錨支護，基本不改變山坡面貌，避免了高邊坡開挖。在隧道進出口施工中先打超前錨桿，然后開挖洞口頂拱分層下臥，進尺不超過超前錨桿長度1/2，一般為0.5~0.8m，架設鋼拱架，及時噴錨、及時內襯、及時鎖口，是處理強風化巖體中隧洞進出口的成功經驗。利用噴錨的速效、堵縫、緊密結合等特性使支護與圍巖聯成整體，快速形成臨時支護，再利用鋼筋混凝土襯砌確保長時間穩定和較好的過流條件。

2.8 查明淺埋洞段頂巖體情況，采用相應的技術措施 對于穿過溝谷淺埋段的隧洞，施工主要面臨兩個問題:一是如何保護洞頂的單薄巖層(或風化土石);二是如何處理鄰近河谷的大量滲水。據上述工程實例應首先查明洞頂單薄巖層的厚度，巖體結構的特征及其與洞室開挖邊線的交匯形式，然后針對洞頂單薄巖體的情況采取相應的技術措施。這些技術措施包括:打拱部超前錨桿或超前插鋼管、超前排水;正臺階掘進或斜坡短正臺階掘進;噴錨支護，必要時加設鋼拱架跟進;根據需要在鋼拱架間打掛板混凝土等。

2.9 監控測量、信息化設計 通過監控測量既可監測圍巖的穩定情況，及時發出監測結果，為工程處理提供信息，又可根據反饋信息、計算巖體力學參數，為信息化設計提供條件。實踐證明，監控測量、信息化設計對于穿越不良地址洞段非常有效。

參考文獻:

[1]馬明.水利水電工程鉆探與工程施工治理技術[M].中國地質大學出版社.2009.