小灣水電站泄洪洞無壓段不良地質段F4斷層塌方處理工藝

楊 鵬

(中國水利水電第一工程局有限公司云南分局)

1 引言

小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段，在干流河段與支流黑惠江交匯處下游1.5 km處，系瀾滄江中下游河段規劃八個梯級中的第二級。小灣水電站工程屬大(1)型一等工程，永久性主要水工建筑物為一級建筑物。工程以發電為主兼有防洪、灌溉、養殖和旅游等綜合利用效益，水庫具有不完全多年調節能力，系瀾滄江中下游河段的“龍頭水庫”。該工程由混凝土雙曲拱壩(壩高294.5m)、壩后水墊塘及二道壩、左岸泄洪洞及右岸地下引水發電系統組成。水庫庫容為149.14×108m3，電站裝機容量4 200MW(6×700MW)。

F4斷層在無壓段泄1+429樁號出露，圍巖為Ⅳ+Ⅴ類圍巖。

F4斷層出露洞段，根據相關資料、數據分析，F4：產狀為N50°～70°W，NE∠60°～80°，寬 2.5 ～3.8m。主要揭露點有PD28等。由多個裂面構成，沿裂面分布的物質為碎裂巖和糜棱巖，裂面之間為碎塊巖。破碎帶和影響帶總寬約12m。為壓扭性斷層。

塌方段實際情況：已塌落段樁號為1+429～1+439，總方量約為800m3，塌落部位形成個倒V字型，最深部位達到8m。

2 施工程序

在進行泄洪洞無壓段導洞開挖時，F4斷層已經揭露，部分巖體已經塌落，塌落部位樁號為(1+429～1+439)。F4斷層破碎帶塌方段處理方法分為三步：第一步進行樁號1+439～1+449的10m段采用錨桿進行支護好的巖體;第二步對已塌落部位進行支護;第三步進行樁號1+429～1+419的10m段采用錨桿進行支護。

3 施工方法

(1)首先對樁號1+439～1+449的10m段巖石進行加強支護。采用多角度、不同方向進行支護，對于好的巖體，無壓段1+439下游10m范圍內泄洪洞頂拱采用Ф32@1m×0.5m(排距 × 間距)，L=9m 砂漿錨桿，外露0.3m，梅花形交替布置，與泄洪洞軸線夾角為30°向小樁號打設，接近小樁號塌方處，角度應適當加大;在已經打設好的兩排錨桿之間，沿洞軸線方向，向兩側邊墻外傾30°打設Ф32@1m×0.5m(排距 × 間距)，L=9m 砂漿錨桿，外露0.3m，梅花形交替布置，砂漿錨桿傾角根據圍巖實際情況確定。

錨桿施工完成后，進行掛鋼筋網噴C30鋼纖維混凝土，鋼筋網采用 Ф6.5@0.2m ×0.2m。

打設排水孔，與泄洪洞軸線夾角為60°～70°向小樁號打設，應避免將排水孔打穿，進入塌方空腔處，孔深L=9m，排水孔內安放塑料排水盲管，沿邊墻接引至地面，并用噴混凝土覆蓋。

3.1 對已塌方部位進行安全支護

將大樁號10m部位的好巖體全部支護完成后，進行二步施工。

待塌方處圍巖基本穩定后，施工人員進入塌方部位，采用高壓風對巖面進行清理，并初噴鋼纖維混凝土(8～10cm)對巖面進行封閉。

初噴鋼纖維混凝土結束后，采用龍門架對塌方部位進行支護，使塌方處形成一個安全的施工空間。龍門架寬為8m，長為10m，高為8m，每間隔1m設置1榀，共11榀。如果有碎石掉塊，可以起到緩沖作用。龍門架橫梁采用［20b工字鋼、立桿采用［20a工字鋼、斜桿采用［20工字鋼、縱向約束采用∠100×6角鋼，龍門架頂端采用拱型，考慮不侵占襯砌設計斷面，將龍門架頂拱無壓段頂拱開挖設計邊線超挖10cm制作，頂部采用鋼模板進行封閉，其上部焊接工字鋼Ⅰ20b頂至塌方巖面。

龍門架在洞外一次成型，采用裝載機將龍門架運至施工部位。

掛鋼筋網 Ф6.5@0.1m ×0.1m，噴C30鋼纖維混凝土0.2m，將鋼支撐及鋼筋網覆蓋充填密實。

鋼筋網制作、安裝結束后，對塌方段進行錨桿支護，砂漿錨桿支護參數為Ф32@0.8m×0.8m(排距×間距)，L=9m砂漿錨桿，外露0.5m，梅花形交替布置。

3.2 第三步對1+429～1+419樁號10m段支護進行加強支護

待F4斷層塌落部位的巖面全部支護處理完成后，再對1+429～1+419樁號10m段支護施工，基本和一步的處理方法一樣。也采用多角度、不同方向進行支護，泄洪洞頂拱采用Ф32@1m×0.5m(排距×間距)，L=9m砂漿錨桿，外露0.3m，梅花形交替布置，與泄洪洞軸線夾角為30°向小樁號打設;在已經打設好的兩排錨桿之間，沿洞徑向方向向兩側邊墻外30°打設 Ф32@1m ×0.5m(排距 × 間距)，L=9m砂漿錨桿，外露0.3m，梅花形交替布置，砂漿錨桿傾角根據圍巖實際情況確定。

錨桿施工完成后，進行掛鋼筋網噴C30鋼纖維混凝土，鋼筋網采用 Ф6.5@0.2m ×0.2m。

打設排水孔，與泄洪洞軸線夾角為60°～70°向小樁號打設，應避免將排水孔打穿，進入塌方空腔處，孔深L=9m，排水孔內安放塑料排水盲管，沿邊墻接引至地面，并用噴混凝土覆蓋。

3.3 擴挖施工

待上述支護施工全部結束后，采用左側單側領先的擴挖方式開挖，減小單孔、單響的裝藥量，嚴格實行控制爆破，減小對塌方段的圍巖擾動。擴挖到達設計斷面后，進行1+449～1+419樁號30m鋼支撐的架設安裝。塌方段龍門架頂拱即為一榀鋼支撐，然后架設安裝兩邊墻設計邊線鋼支撐(亦按邊墻超挖10cm制作)，架設安裝結束后，撤掉龍門架立桿工字鋼，噴C30鋼纖維混凝土0.2m，將鋼支撐覆蓋充填密實，塌方空腔處支立工字鋼腹拱頂撐至巖面，等二次襯砌支護時回填混凝土襯砌充填。

4 結語

通過采用超前錨桿、排水孔、掛網噴混凝土及型鋼支撐等聯合支護手段，保證了塌方體的安全和穩定，支護強度完全滿足施工要求。

值得注意的是，F4斷層穈棱巖強度極低，遇水泥化、砂化現象嚴重，如遇此種不良地質段時，一定要做好以下幾點：

(1)做好超前支護，如超前固結灌漿、超前錨桿或小導管等;

(2)采用“短進尺、弱爆破、勤支護”的原則，及時對開挖巖面進行初噴及一次系統支護;

(3)如遇有地下水，必須打設超前和系統排水孔，將山體內地下承重水排出洞外，保證巖體穩定;

(4)此不良地質段鉆孔施工時，不宜加水，加水施工后對圍巖穩定不利。