淺析田灣核電廠區引水隧洞各類臨時支護措施

摘 要：文章通過對田灣核電廠區引水隧洞臨時支護方法的總結，分析了不同地質條件下隧洞施工中的臨時支護措施的選用。希望通過文章的分析，能夠對相關工作提供參考。

關鍵詞：含巖塊二長淺粒巖；隧洞施工；臨時支護措施；田灣核電；引水隧洞

1 隧洞工程地質條件

田灣核電廠區原地貌形態分三類，一種為海灘和海積平原，另一種為沖坡積裙，最后一種為丘陵。經一期工程施工后地表存在大面積的填土層。廠區地層分三大部分組成：第一種為第四系全新統地層，包括碎石素填土和海積層粘土、粉質粘土等；第二種為第四系更新統地層，巖性主要為粘土、粉質粘土；第三種為中～上元古界海州群云臺組第三巖性段，基巖巖性為含巖塊二長淺粒巖，巖石狀況為微風化～強風化的含巖塊二長淺粒巖。局部有沿節理密集帶發育的綠泥石片巖層，呈透鏡狀夾于含巖塊二長淺粒巖中，由基性脈巖變質形成。

引水隧洞襯砌完成后斷面為內徑2.0m的圓形，埋深15左右。隧洞穿過的地層主要為基巖層，巖性為微風化～強風化含巖塊二長淺粒巖，引水隧洞上覆巖層薄厚度不一，洞頂巖層厚度大于1倍洞徑小于3倍洞徑，為淺埋隧洞。部分區域圍巖為強風化，風化裂隙很發育，圍巖呈破碎狀，極不穩定，變形破壞嚴重，地質條件較差。施工難度和施工安全風險較大。

2 臨時支護情況

隧洞采用爆破開挖，采用城門型、馬蹄形等形式開挖，支護形式按圍巖類別分5種支護形式。

2.1 素噴C25混凝土支護

開挖完成后立即對掌子面及周邊圍巖腰線以上部分噴射C25素混凝土。用于二類圍巖。此部分巖體整體穩定性較好，采用此種支護形式可以很好的保證施工過程中圍巖的穩定性，保證施工安全。施工過程中未發生不良地質災害。

2.2 錨網噴支護

在隧洞上半圓均勻打設系統錨桿，然后掛對掌子面及周邊圍巖掛設鋼筋網片，然后噴射C25素混凝土。用于三類圍巖。由于田灣地區巖體節理發育密集，三類圍巖的穩定性已較差，打設錨桿可以將被節理分割的巖體聯結在一起，在噴射混凝土的基礎上進一步保證整體穩定性。實際施工過程中證明此種支護形式效果較好。

2.3 鋼拱架聯合支護一

掌子面爆破完成后，先在掌子面上半圓部分打設超前錨桿，超前錨桿打設時，以向上傾斜15度左右打設，保證錨桿頭部位置與尾部高度滿足后續鋼拱架施工要求，然后對掌子面掛鋼筋網，并噴射混凝土。然后沿隧洞軸線均勻設置鋼拱架，間距0.5m～1m，鋼拱架采用工字鋼拼接制作而成，拱架之間采用鋼筋焊接連接成整體，并與先前打設的超前錨桿尾部連接，拱腳采用錯桿錨定在隧洞底面上，然后在沿拱架掛設鋼筋網片并噴射混凝土，使之成為一個整體。用于四類圍巖。由于田灣地區巖體節理發育密集，四類圍巖的穩定性較差，很多時候開挖完成后即存在較多的掉塊現象。為保證圍巖的整體穩定性，需額外提供受點才能保證圍巖的穩定。通過超前支護和鋼拱架支護形成一個支護整體，減少爆破過程振動對周邊圍巖的影響，并提供一個受力體系保證系統的平衡受力。鋼拱架聯合支護的實際應用效果顯著。

2.4 鋼拱架聯合支護二

此種支護僅把鋼拱架聯合支護一中超前錨桿換為注漿小導管，進一步加強上部圍巖的整體穩定性，固結圍巖。用于五類圍巖及特殊地質體。

3 效果分析

對于一類圍巖，圍巖具備自穩能力，不需要進行支護。對于二類圍巖，由于田灣地區圍巖節理較多，節理切割巖體，易造成掉塊，需噴射混凝土進行支護。由于整體具備自穩能力，不需再進行額外支護。對于三類圍巖，由于田灣地區圍巖節理較多，節理切割巖體，主要施工風險為施工過程中局部圍巖掉塊，圍巖整體具體自穩能力，所以需保證圍巖的整體性，此時系統錨桿保證了掌子面及及前方圍巖的整體性。鋼筋網加噴射混凝土保證了局部小區域圍巖面層的整體性。對于四類圍巖，節理發育較多，爆破開挖對圍巖的影響較大，此時圍巖在爆破過程中已不具備自穩能力，需進行鋼拱架強支護提供圍巖受力點，超前錨桿保證了爆破過程中前方圍巖的穩定性，防止爆破開挖過程中大面積塌方。

對于五類圍巖，在鋼拱架聯合支護的基礎上增加了超前小導管支護形式，進一步增強了掌子面前方圍巖的整體性，但在實際施工工，部分區域圍巖極差，經開挖后顯示圍巖性況類似砂土，風化情況極為嚴重。且上覆巖層較薄，圍巖已無自穩能力，爆破后出現塌方，經過現場查勘，確定需要采用如下措施：

（1） 及時跟進鋼拱架支護，并加密鋼拱架支護。爆破后發生塌方的主要原因為圍巖自穩能力差，需外力提供穩定能力。故需及時進行鋼拱架安裝，然后再進行出渣等工序。并加密拱架間距0.3m左右，實際施工中對部分強風化帶、特殊地質體等圍巖極差區段，采用鋼管棚超前支護代替注漿小導管支護形式，以進一步保證爆破施工過程中的施工安全。

（2） 采用小藥量爆破，短進尺開挖，必要時取消爆破開挖方式，改用機械挖掘。進一步減少爆破裝藥量，增加裝藥孔，并減短裝藥孔深度，以便大幅降低每孔裝藥量，極大的減少爆破過程中對周邊圍巖的擾動。必要時取消爆破開挖方式，改用機械挖掘，以減少對開挖過程對周邊圍巖的影響。

通過這兩種措施的采用，施工過程中安全性有了保證，施工圓滿順利完成。

4 結束語

對于一、二、三類圍巖，采用常規支護形式即可。對于四類圍巖、五類圍巖，不應生搬硬套圍巖類別，當發現可能圍巖無自穩能力時，應加大支護強度，采用鋼拱架等強支護形式。當發現可能有局部掉塊時，可采用系統錨桿加鋼筋網噴射混凝土支護形式，以便封閉可能掉塊的區域。