“新奧法”在白蓮河抽水蓄能電站引水隧洞開挖施工中的應用

梁世泰，王 軍

（中國水利水電第一工程局有限公司，吉林 長春 130012）

1 工程概況

白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮河鄉境內，白蓮河水庫右壩頭上游側。工程為一等大 （1）型工程，樞紐工程永久性建筑物主要包括上庫主壩，1、2、3號副壩，輸水系統和地下廠房系統等，下庫為20世紀60年代初建成的白蓮河水庫。電站共裝有4臺單機容量為300 MW的可逆式電動發電機組。

電站共設兩條引水隧洞，平行布置，軸線間距40 m，洞軸線方向S29.1438°W。1、2號引水洞各由進口漸變段 （20 m長）和標準斷面段組成，總長分別為1 243.903、1 232.244 m，標準斷面為圓形斷面，開挖尺寸根據根據地質條件共設半徑為5.2、5.42、5.45 m 3種，襯砌后標準斷面半徑為4.5 m。隧洞整體進行系統噴錨支護；不良地質地段掛網噴混凝土。兩條引水隧洞總工期為17.5個月。

兩條引水隧洞石方洞挖量18.653萬m3，噴混凝土0.505 7萬m3，錨桿2.509 1萬根，掛網67.13 t。

2 工程地質條件

白蓮河工程引水隧洞埋深為20～110 m，最大埋深約120 m，圍巖以微風化～新鮮花崗巖為主，少量弱風化和卸荷巖體主要分布在洞室的進 （出）水口段及0+650樁號沖溝部位。進 （出）水口部位圍巖巖性主要為黑云花崗、片麻巖及角閃斜長片麻巖，二者均夾片巖。圍巖類別為Ⅱ～Ⅴ類，其中，Ⅱ類圍巖約占23%，Ⅲ類圍巖約占47%，Ⅳ、Ⅴ類圍巖分別占25%、5%。洞室部分部位存在Ⅳ級結構面的小斷層、擠壓面和節理組，巖體破碎。引水隧洞進（出）水口圍巖地質勘探為花崗巖及片麻巖，巖石節理裂隙發育，巖體較破碎，在洞口K0+10.00段存在F9斷層，寬約2 m，斷層斜切和橫穿此段，巖石破碎，穩定性較差。地下水以基巖裂隙潛水為主，水位一般高出隧洞頂拱，圍巖多具微透水性。

3 洞室開挖

電站引水隧洞采用1號施工支洞從K0+991.00部位向兩方向開挖，2號施工支洞、進 （出）水口方向相向開挖的方式。根據地質條件的差異，采用了不同的開挖方法。

3.1 施工總程序

洞身自上而下分兩層進行開挖支護。上層開挖考慮到開挖機械性能及支護施工的需要，確定開挖高度約為7.0～8.0 m；底層開挖高度為3.4～2.4 m。上層開挖支護完成后再進行底層開挖。開挖底層時隧洞底部預留一定厚度的石渣以利行車，此部分石渣在澆筑混凝土前清底時一次清除干凈。

3.2 施工風水電布置

洞內供風和供水管線采用φ150mm鋼管和φ80 mmPVC管，沿進洞右側距底板1.0 m高布置，用φ25插筋固定。供風和供水均采用由1號施工支洞洞口的120 m3集中供風站完成供風。

采用兩臺SDA112B-2F75型軸流風機通過1號施工支洞向兩條引水隧洞通風，采用130 cm高強復合纖維布通風管向內壓風。根據隧洞高度在拱角每隔5 m設一φ14 mm膨脹螺栓拉線吊掛內風桶。

引水隧洞另兩段延用1號施工支洞的供水系統進行供水，洞內敷設一條DN80焊接鋼管，管路每節長6 m，采用法蘭連接，與工作面的距離為65 cm，布設在隧洞的右側。

利用兩臺630 kVA變壓器通過1號施工支洞為兩條引水隧洞供電，另從上庫進出水口附近的10 kV開閉所級端桿架設一條10 kV高壓線至引水隧洞進口段附近，設1臺S9型500 kVA變壓器向引水隧洞進口段 （200 m）開挖施工洞口處的軸流風機等供電。洞內架設三相四線BLXT－120mm2絕緣線，照明電壓36 V，每隔25 m安裝一只250 W的高壓汞燈，照明線沿洞壁架設。

3.3 開挖方法

上、下層開挖施工均采用氣腿手風鉆鉆孔，掏槽孔、崩落孔及周邊孔孔徑均為φ42 mm，上層開挖采用空孔直孔掏槽；人工裝2號巖石炸藥或乳化炸藥 （掏槽孔、底孔和有滲水處）；掏槽孔、崩落孔采用φ32 mm藥卷，非電雷管起爆，光爆孔采用φ25 mm藥卷，導爆索聯網起爆 （將藥卷捆在導爆索上，采用竹片送入孔內）；洞口漸變段及洞身Ⅳ、Ⅴ類圍巖段循環進尺為2.0 m，其他施工段上層循環進尺為3.0～3.5 m。下層采用由上、下游后退擴挖的方式，邊后退擴挖邊將洞內的風水電等設施拆除，后退擴挖循環進尺為4.5 m。

3.4 支護方式

初期支護施工滯后40 m進行，與后循環平行作業，Ⅳ、Ⅴ類圍巖根據具體情況及時進行局部支護。洞身支護以臺車造孔為主，采用混凝土噴射臺車濕噴工藝進行噴錨施工，安裝錨桿采用人工配合錨桿臺車進行，掛網采用人工在噴錨臺車上進行。

3.5 不良地質段處理

對于不良地質段的圍巖情況應及時上報監理單位，待監理單位和設計單位對不良地質段進行認證后，再上報施工處理措施。對于不良地質段，一般采取隨機支護措施，對于巖石嚴重破碎情況，采用超前錨桿先行以及部分系統錨桿及時跟進的處理方法。開挖過程中遵守 “短進尺、弱爆破、少擾動，緊封閉，多觀測”的施工原理。

在1號引水隧洞樁號①引 0+655.00～0+635.00段，局部巖石蝕變嚴重，存在斷層泥、碎裂巖、碎塊巖等，結構緊密。順破碎影響帶有集中滴水現象。通過上報監理，并與設計、監理商定，盡快對不良地質段采取了素噴混凝土 （厚50 mm）措施,對頂拱進行了超前支護，超前支護采用Φ25注漿錨桿，錨桿長4.5 m，環向間距0.2 m，外插角5°～15°；除此之外，將原來的鋼筋網由φ8@200*200改為φ12@200*200進行施工，同時增加了骨架鋼筋φ16@1000*1000（采用通長鋼筋，節點綁扎）與系統錨桿焊接，最后進行二次噴混凝土 （厚50 mm）。采取了以上措施后，保證該段了施工期的施工安全。

4 結 語

上、下層開挖方式保證了白蓮河抽水蓄能電站引水隧洞施工進度和質量，1、2號引水隧洞平均月進尺均保證在135 m以上，且質量滿足要求；科學的施工組織管理使引水隧洞在開挖支護過程中安全、快速地穿越了不良地質段。施工期安全變形監測結果表明，1、2號引水隧洞圍巖變形觀測值呈收斂狀態，無突變現象發生，錨桿應力狀況較好，觀測結果穩定；聲波測試表明，開挖爆破參數控制較好，對圍巖松馳圈影響范圍較小，說明白蓮河抽水蓄能電站引水隧洞開挖支護施工方案是科學、合理的。