乌宋岗电站不良地质洞段的施工实例与经验

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乌宋岗水电站遂洞洞口穿过强风化岩层，为维持进口边坡稳定，对边坡喷锚支护，洞口采用钢拱架支护及侧向支撑，并挂钢筋喷锚。根据既有资料分析不良地址构造的位置、边界、组成、特性及对工程的影响，并通过常规计算和工程类比提出相应的开挖和支护设计。

　　1.不良地质洞段施工实例

　　1.1 在强风化岩层中的洞口工程 乌宋岗水电站遂洞洞口穿过强风化岩层，为维持进口边坡稳定，对边坡喷锚支护，洞口采用钢拱架支护及侧向支撑，并挂钢筋喷锚。施工中采用上半洞正台阶式开挖，并对围岩稳定性进行监测，根据变形曲线，围岩开挖后在10～14d内趋于稳定。最终实现在强风化岩层中进洞。

　　1.2 断层破碎带洞段 在桩号0+96～0+134处，是隧洞通过的一大断层破碎带，总长38米，含黄色断层角砾岩，糜棱岩及断层泥。地下水呈股状溢出，流量为0.1L/s.该段隧洞设计为组合式衬砌，喷混凝土厚5～8cm，设置径向锚杆及超前锚杆，内衬混凝土边强厚60cm，拱厚50cm，底板厚80cm，与边墙连接，呈封闭式整体结构。

　　该洞段开挖采用控制爆破（周边孔距0.25～0.4m），用上台阶法掘进，超前锚杆与径锚杆相结合。施工时，在主断层部位设置监控断面，埋设单点位移和收敛计。监测结果表时，围岩变形在7～8d后，即趋于稳定，而内衬时间则在8个月后，在此期间未发现围岩失稳的迹象。

　　此列说明，在此不良地质条件下，采用控制开挖，喷锚支护、监控测量能够安全、高效地完成开挖与衬砌工作。由于初期支护效果良好，在大断层破碎带洞段实现了单薄型新型组合式衬砌。

　　1.3 通过沟谷浅埋段的洞段 隧洞通过草坑坳的洞段，为黑云斜长片麻岩，有多处岩脉侵入，该洞段设计采用组合式衬砌，喷混凝土厚5～8cm，内层混凝土厚50cm，由于地处沟谷，地下水出露较多，能否在“大淋水”条件下进行开挖与衬砌，成为该洞段工程的关键。经现场勘察，地下水出露较多，主要以线流、股流形式溢出，有丰沛的补给源。处理的方式是结合工程地质资料，查清主水源的通道，然后打排水孔（或群孔）将主流集中导出，并在排水孔内插入带孔的钢管，钢管与孔壁的间隙用棉纱封紧，用速凝水泥沙浆堵在棉纱外部，再用塑料软管与钢管联结，将渗水导引到底板，防止渗水沿洞壁下流，影响混凝土浇筑作业。在完成上述步骤后，开始以排水孔为中心，由四周向中心围喷混凝土。对于开挖面的深水，则采用超前排水锚杆，即由钢板卷焊成开口式的“摩擦锚杆”，既可加固围岩又可排水。在处理完淋水后，进行该洞段的施工，最后顺利通过草坑坳洞段。

　　2.不良地址洞段的施工经验

　　2.1 查明地址情况是打通不良地质洞段的基础 根据既有资料分析不良地址构造的位置、边界、组成、特性及对工程的影响，并通过常规计算和工程类比提出相应的开挖和支护设计。开挖后则应加强超前勘探，做好地址预报，并通过监测和经验调整开挖方案和支护参数。

　　2.2 短进尺、少扰动、分部开挖和及时支护 不良地址洞段岩体破碎，围岩稳定性差，一般宜不放炮或放小跑，以尽量减少对围岩的扰动，进尺宜控制在1.0m以下，必要尽可采用钢管超前顶进形成管棚，钢管间距40cm，一次顶进2～2.5m.一般不良地址洞段可采用正台阶法开挖，对不大的隧洞可全断面开挖或一次开挖顶拱分层下卧，避免先挖中导洞再挖顶拱两侧。开挖后及时支护往往是保证围岩稳定的关键，许多工程实践都证明，只要及时支护，工程事故就大为减少。

　　2.3 治塌先治水 治水前先查明水源和补给关系，若层间局部存水，其水量一般不大，且一定时间后水量将逐渐减少，应以堵排为主，将大股水排走，其余则封闭。若有较大补给源，则应以排为主，打排水孔，设排水锚杆。施工中应先挖底导洞或先挖双侧壁导洞，形成排水洞，再逐步扩挖。

　　2.4 采用早强水泥和喷钢纤维混凝土 不良地质洞段岩体破碎，围岩早期变形大，变形速率快，易于失稳。为尽早发挥喷锚作用，可采用加速凝剂硫铝酸盐水泥，8h强度较同期硅酸盐水泥提高了7倍。也可采用喷钢纤维混凝土，掺入钢纤维80kg/m³，同时掺10%硅粉，喷混凝土回弹率下降到8%，1d抗压强度可达15.6Mpa.

　　2.5 采用早强锚杆 采用硫酸盐水泥作为锚杆注浆材料，25mm锚杆长1.5m，安装后5h抗拔力可达1.0t，22h后抗拔力可达7.8t.在地下水丰富的地区，既要求早强，又要排水，采用40mm钢管排水锚杆。该锚杆为空心，以水利排水，眼锚杆全长有1道缝，钢管打进小于其直径的钻孔中，受到挤压，依靠其弹性对孔壁产生压力，锚杆打进去即可承载。

　　2.6 钢拱架及其侧向支撑 不良地质洞段为采用钢筋拱架喷锚支护法加强临时支护。钢拱架既可快速抑制毛洞径向变形，又可为超前锚杆提供支座，还可与喷锚联成整体，加强临时支护强度，是一种快速、有效的临时抢险支护措施。钢拱架侧向刚度较差，为增强钢拱架侧向稳定性，钢拱架间宜焊联系杆或浇筑混凝土板。

　　2.7 洞脸喷锚支护及钢筋混凝土的组合式衬砌 洞脸喷锚支护是保证在强风化岩层中洞口稳定的有效措施。对进出口岩坡喷锚支护，基本不改变山坡面貌，避免了高边坡开挖。在隧道进出口施工中先打超前锚杆，然后开挖洞口顶拱分层下卧，进尺不超过超前锚杆长度1/2，一般为0.5～0.8m，架设钢拱架，及时喷锚、及时内衬、及时锁口，是处理强风化岩体中隧洞进出口的成功经验。利用喷锚的速效、堵缝、紧密结合等特性使支护与围岩联成整体，快速形成临时支护，再利用钢筋混凝土衬砌确保长时间稳定和较好的过流条件。

　　2.8 查明浅埋洞段顶岩体情况，采用相应的技术措施 对于穿过沟谷浅埋段的隧洞，施工主要面临两个问题：一是如何保护洞顶的单薄岩层（或风化土石）；二是如何处理邻近河谷的大量渗水。据上述工程实例应首先查明洞顶单薄岩层的厚度，岩体结构的特征及其与洞室开挖边线的交汇形式，然后针对洞顶单薄岩体的情况采取相应的技术措施。这些技术措施包括：打拱部超前锚杆或超前插钢管、超前排水；正台阶掘进或斜坡短正台阶掘进；喷锚支护，必要时加设钢拱架跟进；根据需要在钢拱架间打挂板混凝土等。

　　2.9 监控测量、信息化设计 通过监控测量既可监测围岩的稳定情况，及时发出监测结果，为工程处理提供信息，又可根据反馈信息、计算岩体力学参数，为信息化设计提供条件。实践证明，监控测量、信息化设计对于穿越不良地址洞段非常有效。