浅析田湾核电厂区引水隧洞各类临时支护措施

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摘 要：文章通过对田湾核电厂区引水隧洞临时支护方法的总结，分析了不同地质条件下隧洞施工中的临时支护措施的选用。希望通过文章的分析，能够对相关工作提供参考。

关键词：含岩块二长浅粒岩；隧洞施工；临时支护措施；田湾核电；引水隧洞

1 隧洞工程地质条件

田湾核电厂区原地貌形态分三类，一种为海滩和海积平原，另一种为冲坡积裙，最后一种为丘陵。经一期工程施工后地表存在大面积的填土层。厂区地层分三大部分组成：第一种为第四系全新统地层，包括碎石素填土和海积层粘土、粉质粘土等；第二种为第四系更新统地层，岩性主要为粘土、粉质粘土；第三种为中～上元古界海州群云台组第三岩性段，基岩岩性为含岩块二长浅粒岩，岩石状况为微风化～强风化的含岩块二长浅粒岩。局部有沿节理密集带发育的绿泥石片岩层，呈透镜状夹于含岩块二长浅粒岩中，由基性脉岩变质形成。

引水隧洞衬砌完成后断面为内径2.0m的圆形，埋深15左右。隧洞穿过的地层主要为基岩层，岩性为微风化～强风化含岩块二长浅粒岩，引水隧洞上覆岩层薄厚度不一，洞顶岩层厚度大于1倍洞径小于3倍洞径，为浅埋隧洞。部分区域围岩为强风化，风化裂隙很发育，围岩呈破碎状，极不稳定，变形破坏严重，地质条件较差。施工难度和施工安全风险较大。

2 临时支护情况

隧洞采用爆破开挖，采用城门型、马蹄形等形式开挖，支护形式按围岩类别分5种支护形式。

2.1 素喷C25混凝土支护

开挖完成后立即对掌子面及周边围岩腰线以上部分喷射C25素混凝土。用于二类围岩。此部分岩体整体稳定性较好，采用此种支护形式可以很好的保证施工过程中围岩的稳定性，保证施工安全。施工过程中未发生不良地质灾害。

2.2 锚网喷支护

在隧洞上半圆均匀打设系统锚杆，然后挂对掌子面及周边围岩挂设钢筋网片，然后喷射C25素混凝土。用于三类围岩。由于田湾地区岩体节理发育密集，三类围岩的稳定性已较差，打设锚杆可以将被节理分割的岩体联结在一起，在喷射混凝土的基础上进一步保证整体稳定性。实际施工过程中证明此种支护形式效果较好。

2.3 钢拱架联合支护一

掌子面爆破完成后，先在掌子面上半圆部分打设超前锚杆，超前锚杆打设时，以向上倾斜15度左右打设，保证锚杆头部位置与尾部高度满足后续钢拱架施工要求，然后对掌子面挂钢筋网，并喷射混凝土。然后沿隧洞轴线均匀设置钢拱架，间距0.5m～1m，钢拱架采用工字钢拼接制作而成，拱架之间采用钢筋焊接连接成整体，并与先前打设的超前锚杆尾部连接，拱脚采用错杆锚定在隧洞底面上，然后在沿拱架挂设钢筋网片并喷射混凝土，使之成为一个整体。用于四类围岩。由于田湾地区岩体节理发育密集，四类围岩的稳定性较差，很多时候开挖完成后即存在较多的掉块现象。为保证围岩的整体稳定性，需额外提供受点才能保证围岩的稳定。通过超前支护和钢拱架支护形成一个支护整体，减少爆破过程振动对周边围岩的影响，并提供一个受力体系保证系统的平衡受力。钢拱架联合支护的实际应用效果显著。

2.4 钢拱架联合支护二

此种支护仅把钢拱架联合支护一中超前锚杆换为注浆小导管，进一步加强上部围岩的整体稳定性，固结围岩。用于五类围岩及特殊地质体。

3 效果分析

对于一类围岩，围岩具备自稳能力，不需要进行支护。对于二类围岩，由于田湾地区围岩节理较多，节理切割岩体，易造成掉块，需喷射混凝土进行支护。由于整体具备自稳能力，不需再进行额外支护。对于三类围岩，由于田湾地区围岩节理较多，节理切割岩体，主要施工风险为施工过程中局部围岩掉块，围岩整体具体自稳能力，所以需保证围岩的整体性，此时系统锚杆保证了掌子面及及前方围岩的整体性。钢筋网加喷射混凝土保证了局部小区域围岩面层的整体性。对于四类围岩，节理发育较多，爆破开挖对围岩的影响较大，此时围岩在爆破过程中已不具备自稳能力，需进行钢拱架强支护提供围岩受力点，超前锚杆保证了爆破过程中前方围岩的稳定性，防止爆破开挖过程中大面积塌方。

对于五类围岩，在钢拱架联合支护的基础上增加了超前小导管支护形式，进一步增强了掌子面前方围岩的整体性，但在实际施工工，部分区域围岩极差，经开挖后显示围岩性况类似砂土，风化情况极为严重。且上覆岩层较薄，围岩已无自稳能力，爆破后出现塌方，经过现场查勘，确定需要采用如下措施：

（1） 及时跟进钢拱架支护，并加密钢拱架支护。爆破后发生塌方的主要原因为围岩自稳能力差，需外力提供稳定能力。故需及时进行钢拱架安装，然后再进行出渣等工序。并加密拱架间距0.3m左右，实际施工中对部分强风化带、特殊地质体等围岩极差区段，采用钢管棚超前支护代替注浆小导管支护形式，以进一步保证爆破施工过程中的施工安全。

（2） 采用小药量爆破，短进尺开挖，必要时取消爆破开挖方式，改用机械挖掘。进一步减少爆破装药量，增加装药孔，并减短装药孔深度，以便大幅降低每孔装药量，极大的减少爆破过程中对周边围岩的扰动。必要时取消爆破开挖方式，改用机械挖掘，以减少对开挖过程对周边围岩的影响。

通过这两种措施的采用，施工过程中安全性有了保证，施工圆满顺利完成。

4 结束语

对于一、二、三类围岩，采用常规支护形式即可。对于四类围岩、五类围岩，不应生搬硬套围岩类别，当发现可能围岩无自稳能力时，应加大支护强度，采用钢拱架等强支护形式。当发现可能有局部掉块时，可采用系统锚杆加钢筋网喷射混凝土支护形式，以便封闭可能掉块的区域。