硗碛水电站引水隧洞不同围岩的处理技术
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摘要：在开挖支护施工工作中要严格按照“新奥法”原则施工，重视调查研究，优化施工组织。重视隧洞施工现场管理，抓住重点，加强质量安全监控，确保开挖支护施工方案合理、有效地实施而且保证施工质量。
关键词：管棚；钢拱架；炭质千枚岩；长引水隧洞；新奥法
中图分类号：F29 文献标识码：A
一、工程概况
硗碛水电站是四川华能宝兴河流域流动开发的龙头水库电站，地处四川省宝兴县境内东河上游河段，电站坝址位于宝兴县硗碛藏族乡咎落村，距宝兴县城57公里。电站装机容量24万千瓦，年发电量9.11亿千瓦/时，水库正常畜水位2140米，死水位2060米，水库面积4.01平方公里，总库容2.12亿立方米，调节库容1.87亿立方米。
硗碛水电站由拦河大坝、泄洪洞、放空洞、引水隧洞、调压井、压力管道和地下厂房等建筑物组成。
引水隧洞沿东河右岸布置，全长约18.676km，引水流量56.2m3/s。进水口底高程为2050m，调压井中心线处底高程为1995m。
二、工程地质
引水隧洞沿线山体雄厚，地形陡峻，山顶海拔高度一般3000～3500m。东河自硗碛镇向南流出后，蜿蜒深切，平面上略呈“S”形展布，冲沟发育，有幺堂子沟、挡巴沟、得胜沟三条大沟深切，它们对引水线路的布置和选择起着明显的控制作用。
引水洞线跨越金汤弧形构造带和龙门山断裂带（东翼）两大构造的交接部位。在长期地质历史时期经多次构造运动作用，岩层挤压紧密，褶皱、断裂发育。洞线穿越的主要断裂有幺堂子、青草塘、夹拉沟、挡巴沟、金棚山和赶羊沟（黄店子）等断裂，这些断裂多以高倾角与洞线呈大角度相交，具强烈挤压兼右旋错动特征，其新活动性不明显。
水电工程中的长引水隧洞一般为10000m长度以上（开挖断面约30m2以内），硗碛电站引水隧洞全长约18.676km属于长的引水隧洞，穿越的地质条件复杂多变，施工技术和难度都比较大。因此严格按照地下工程"新奥法"施工技术原理及相关的施工技术规范规程要求进行施工，以确保隧洞开挖施工质量和安全，进而实现整个工程的工期和投资控制目标。
硗碛隧洞沿线地层繁多，岩性复杂，根据岩体强度、完整性、岩体结构类型、结构面发育程度与洞轴线的空间关系，对围岩进行了划分，对不同围岩类别处理技术及注意要点分下面几点说明：
1对于Ⅱ、Ⅲ类围岩隧洞段的开挖采用全断面钻爆掘进光面爆破技术。严格控制钻爆施工各环节：测量放线尤其是洞轴线测量定位和断面周边炮孔孔位控制、爆破设计、掏槽方式、炮眼布置及起爆方式和顺序、钻孔装药的规范和准确度尤其是断面周边孔的钻孔精度控制，使爆破后的“半孔率”达到90%以上，确保隧洞断面成型质量，大大降低对围岩的扰动和破坏，能最大限度的控制超、欠挖并有效防止出现洞顶掉块伤人以及局部垮塌事件的发生。正确地采用光面爆破施工技术开挖可使隧洞断面形状尽可能圆顺平滑，从而避免尖拐角处的应力集中。并且随围岩变化情况，适时调整控制钻爆参数以提高隧洞断面钻爆开挖成型质量。开挖后根据围岩具体情况局部进行喷混凝土厚5～8cm作为安全支护，根据需要进行锚杆支护。
在这类围岩中几个要点要引起重视
①对于高地应力区域围岩较完整的硬岩洞段，防止岩爆发生导致安全事故。（要求做到控制好开挖质量，减少对围岩的扰动和破坏，改善围岩周边应力集中状况，开挖掌子面一带喷雾洒水，并适时进行挂网喷混凝土支护。）
②对于围岩较好的地段一定要注意裂隙、结构面不利组合的影响，存在大失稳体、掉块等地质问题，对失稳体能清撬就及时清撬，不能清撬的用锚杆锁住，有必要的地方可以立工字钢拱架进行支护。
硗碛电站6号洞段（K12+740～K16+830）、7号洞段（K16+830～K18+500）岩体主要以大理石、大理化灰岩为主，以互层状～厚层状结构为主，岩石强度中硬～坚硬，围岩以Ⅱ、Ⅲ类为主。在开挖的时候我们就采用全断面钻爆掘进光面爆破技术，“半孔率”比较高，隧洞成型质量好。因此在后期的永久支护时就减少了喷混凝土的回填量，对围岩的自稳也比较有利。节省了我们对工程的投资。对于6号洞在主洞与支洞的交汇段围岩埋深较大，地应力较高并且岩石硬度高，有岩爆现象。岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，常见的以拱部和拱腰部位为多，在开挖后陆续出现，多在爆破后2～3小时，24小时内最为明显，也有1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。我们在岩爆段施工时首先洞挖爆破时，采用“短进尺、多循环”，采用光面爆破技术，减少对围岩的扰动，改善围岩的应力状态。对工作面附近的岩壁喷水或钻孔注水促进围岩软化，从而消除或减缓岩爆程度，在爆破后立即向拱部及侧壁喷混凝土或钢纤维混凝土，再加设锚杆，比较严重的地方采用挂网喷锚。这样处理后就保证了施工期的安全。
2对于Ⅳ类围岩隧洞段的开挖施工遵循“短进尺、弱爆破、早封闭”的原则，根据围岩具体情况采用全断面钻爆掘进光面爆破，做好钻爆施工控制，力求保证开挖断面成型质量。围岩开挖后及时进行一次支护施工封闭，采用喷混凝土、打锚杆、挂钢筋网再喷护的联合支护方式。根据“新奥法”施工技术原理，一次支护即安全支护施工非常重要，必须严格按照施工技术要求及时施作并确保质量。采用喷锚挂网联合支护方式的一次支护属于柔性支护结构，其力学原理是与围岩共同受力，发挥围岩自身的承载能力。柔性支护结构既能适应围岩的变形，又能主动加固围岩，限制围岩变形。一次支护施工控制要点为支护体施作的及时性、密贴性以及喷混凝土、打锚杆、挂钢筋网都要符合相关的施工技术规范规程要求。
硗碛电站4号洞施工段（K7+840～K10+170）岩体主要以片岩、炭质千枚岩、大理化灰岩为主，局部石英脉较发育。该洞段Ⅴ类围岩约占2%，Ⅳ类围岩约占89%，Ⅲ类围岩约占9%。岩体以薄层状结构软质岩为主，岩石强度中硬～较软弱。并且该洞段有一定的地下水活动，普遍洞段呈渗滴水，局部裂隙发育洞段出现线状流水～股状涌水现象。因此在开挖时按照“短进尺、弱爆破、早封闭”的原则，根据“新奥法”施工技术原理，一次支护即安全支护施工非常重要，必须严格按照施工技术要求及时施作并确保质量。采用喷锚挂网联合支护方式的一次支护属于柔性支护结构，对于局部洞段围岩节理裂隙发育，岩石较破碎稳定性差又有地下水的情况，采用超前导洞或分台阶分部开挖方式，局部使用超前锚杆或超前注浆小管棚进行超前支护，打排水孔对地下水进行引、排处理。使用挂网喷砼与钢支撑（型钢拱架或钢格栅）联合加强支护。安设钢支撑要求做到：