關(guān)于松塔水電站導(dǎo)流泄洪洞開(kāi)挖襯砌的施工方法

張秀芹

（山西省晉中市水利建筑工程總公司 山西晉中 030600）

1 工程簡(jiǎn)介

松塔水電站位于山西省壽陽(yáng)縣瀟河主流松塔河上，松塔水電站樞紐工程建筑物包括大壩、供水發(fā)電洞、導(dǎo)流泄洪洞、岸邊溢洪道，以及壩后發(fā)電站和電站尾水渠以后的集水池。

導(dǎo)流泄洪洞設(shè)在大壩左岸約40m的岸坡上，位于溢洪道和供水發(fā)電洞之間，由圓形有壓隧洞段和無(wú)壓隧洞段組成，洞長(zhǎng)452.50m，有壓洞洞徑5.5m，無(wú)壓洞段為城門(mén)洞型，底寬6m，直墻高7m。有壓隧洞出口設(shè)平板事故檢修閘門(mén)和弧形工作閘門(mén)，采用挑流消能。

2 導(dǎo)流泄洪洞開(kāi)挖

2.1 洞身開(kāi)挖程序

準(zhǔn)備工作→鉆機(jī)、人工就位（水風(fēng)電就緒、測(cè)量布孔）→上、下斷面鉆孔（火工用品準(zhǔn)備）→裝藥、聯(lián)線(xiàn)→起爆→通風(fēng)、排煙、清危→噴錨、支護(hù)→出渣清理→下一循環(huán)。

根據(jù)地質(zhì)資料顯示隧洞圍巖類(lèi)別主要為Ⅳ和V類(lèi)，在開(kāi)挖過(guò)程中需邊開(kāi)挖邊進(jìn)行錨噴支護(hù)。洞室開(kāi)挖采用全斷面掘進(jìn)，光面爆破的方法進(jìn)行，3臺(tái)7655風(fēng)鉆同時(shí)鉆孔，一次性爆破，同時(shí)對(duì)拱部的軟弱巖石進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。爆后石渣由一臺(tái)ZL50裝載機(jī)配合8 t自卸汽車(chē)運(yùn)至棄渣場(chǎng)，底部的虛渣由人工清理。在隧洞底部?jī)蓚?cè)設(shè)排水溝，便于洞內(nèi)滲水的排出。考慮到地形所限，同時(shí)為便于出渣，隧洞開(kāi)挖從進(jìn)口至出口掘進(jìn)，一個(gè)工作面進(jìn)行施工。開(kāi)挖順序?yàn)椋捍蜓邸排凇烹U(xiǎn)（撬除活動(dòng)、松動(dòng)的危險(xiǎn)物）→出渣→一期支護(hù)。依次循環(huán)進(jìn)行。

2.2 洞身開(kāi)挖方案

測(cè)量放線(xiàn)開(kāi)挖輪廓應(yīng)考慮預(yù)加沉降量，Ⅴ類(lèi)、Ⅳ類(lèi)分別預(yù)留12cm、8cm的沉降量，具體預(yù)留量應(yīng)按施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

洞身圍巖設(shè)計(jì)為Ⅴ、Ⅳ類(lèi)采用圍巖按全斷面開(kāi)挖。仰拱開(kāi)挖，采用短進(jìn)尺弱預(yù)裂爆破，緊跟掌子面用人工配合挖掘機(jī)把仰拱虛渣挖除干凈進(jìn)行仰拱施工。

洞身施工應(yīng)遵循“先探后挖、支護(hù)在先”的原則，按照“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、早支護(hù)、勤量測(cè)、早封閉”的原則穩(wěn)步前進(jìn)，以確保安全。

洞身開(kāi)挖是隧道施工的重要環(huán)節(jié)，按新奧法組織實(shí)施。開(kāi)挖斷面尺寸必須符合設(shè)計(jì)要求，且按圍巖類(lèi)別先留有沉降量（以后按量測(cè)結(jié)果再進(jìn)行修正），開(kāi)挖作業(yè)中，不得損壞已有的支護(hù)、設(shè)備，同時(shí)保護(hù)好測(cè)量樁號(hào)和測(cè)量用的測(cè)點(diǎn)，做好地質(zhì)構(gòu)造的核對(duì)和素描，地質(zhì)變化處和重要地段，應(yīng)有照片記載。當(dāng)全洞開(kāi)挖貫通距離剩下15m時(shí)，改為小洞先開(kāi)通，再擴(kuò)大為斷面，直到貫通為止。

圍巖采用簡(jiǎn)易鉆孔臺(tái)車(chē)鉆孔，光面爆破全斷面開(kāi)挖。為提高光面爆破效果，控制好開(kāi)挖斷面輪廓，整個(gè)隧道斷面一次性鉆眼爆破。

2.3 隧洞超、欠挖控制

（1）隧洞開(kāi)挖過(guò)程中，超挖量隨巖質(zhì)、裂縫狀況、開(kāi)挖方式和方法而異，超挖過(guò)多，不僅因出渣量和襯砌量增多而提高工程造價(jià)，而且由于局部挖掉圍巖會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中問(wèn)題，因此開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求作業(yè)，按規(guī)范規(guī)定的允許超挖值盡量減少超挖量；欠挖時(shí)如采取補(bǔ)炮，則勢(shì)必造成較大的超挖，浪費(fèi)工料，且二次擾動(dòng)圍巖，故施工時(shí)，也應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求的限值嚴(yán)格控制，根據(jù)爆破效果及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。

（2）洞身開(kāi)挖控制措施（激光斷面儀量測(cè)）。為了保證工程質(zhì)量，在開(kāi)挖中采用激光斷面儀檢測(cè)開(kāi)挖輪廓線(xiàn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)弧度和控制超欠挖在規(guī)范允許誤差值內(nèi)，使初砌支護(hù)和二次襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

Ⅴ、Ⅳ圍巖分別每5m、8m，采用激光斷面儀對(duì)開(kāi)挖斷面進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，掌握開(kāi)挖局部超欠挖情況，指導(dǎo)在開(kāi)挖中炮眼間距和角度的調(diào)整。

2.4 其他問(wèn)題

工程施工中將設(shè)立地質(zhì)專(zhuān)業(yè)組，配備必要的設(shè)備儀器，負(fù)責(zé)施工過(guò)程中對(duì)水文、地質(zhì)變化的描述記錄，分析地質(zhì)變化的趨勢(shì)，與設(shè)計(jì)單位密切聯(lián)系，評(píng)估地質(zhì)情況，作出地質(zhì)預(yù)報(bào)；對(duì)于可能出現(xiàn)的地質(zhì)突變，如流砂、流泥、漏水，提出建議措施，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，掌握動(dòng)態(tài)。

進(jìn)入設(shè)計(jì)圖指明的不良地質(zhì)段前，采取超前鉆孔探明情況，采取預(yù)防措施，不得盲目冒進(jìn)，施工中對(duì)圍巖加強(qiáng)檢查和監(jiān)控量測(cè)。

不良地段施工，嚴(yán)格施工紀(jì)錄，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的指揮控制，認(rèn)真貫徹弱爆破、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)的施工方法，樹(shù)立穩(wěn)步前進(jìn)，安全第一的指導(dǎo)思想，杜絕盲目搶進(jìn)度。

貫徹信息反饋指導(dǎo)施工的原則。當(dāng)量測(cè)發(fā)現(xiàn)變形量加大和變形加速時(shí)，應(yīng)暫停開(kāi)挖，分析原因，并采取有效的防控措施。同時(shí)上報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、建設(shè)單位。

當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況可能突變，如有流砂、流泥與涌水等異常征狀時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)監(jiān)理、建設(shè)、設(shè)計(jì)單位并制定周密的應(yīng)急施工方案和安全措施，備足搶險(xiǎn)材料和設(shè)備，做到有備無(wú)患，積極主動(dòng)。

在安排施工進(jìn)度時(shí)，針對(duì)工程地質(zhì)變化大，機(jī)電設(shè)備突發(fā)性故障機(jī)率高，和其它不可預(yù)見(jiàn)因素的影響可能性，計(jì)劃進(jìn)度留有余地，以便即使出現(xiàn)某些不利的情況，仍能保證總工期兌現(xiàn)。

2.5 隧洞坍塌預(yù)防措施

要預(yù)防隧洞施工坍塌，首先做好地質(zhì)預(yù)報(bào)，選擇相應(yīng)的安全合理的施工方法和措施。在施工中注意掌握下述要點(diǎn)：

①先排水。在施工前和施工中均應(yīng)采取相應(yīng)的排水措施，盡可能將坑外之水截于坑道之外。

②短開(kāi)挖。各部開(kāi)挖工序間的距離盡可能盡量縮短，以減少?lài)鷰r暴露時(shí)間。

③弱爆破。在爆破時(shí)，要用淺眼、密眼，并嚴(yán)格控制用藥量或用微差毫秒爆破。

④強(qiáng)支護(hù)。針對(duì)地質(zhì)情況，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度。

⑤快襯砌。襯砌工作順緊跟開(kāi)挖工作面進(jìn)行，力求襯砌盡快成洞。

⑥勤檢查、勤測(cè)量。

對(duì)圍巖發(fā)現(xiàn)有變形或異狀，要立即采取有效措施及時(shí)處理隱患。

2.6 隧洞坍塌處理措施

1）防止坍塌擴(kuò)大范圍

坍方發(fā)生后，首先應(yīng)防止坍方繼續(xù)擴(kuò)大：

①在坍方范圍頂部、側(cè)壁上的危石及大裂縫，應(yīng)先行清除或錨固。

②對(duì)坍方范圍前后原有的支護(hù)進(jìn)行加固，以防止坍方擴(kuò)大。

③在坍塌范圍內(nèi)架設(shè)支撐或噴射混凝土，必要時(shí)加設(shè)錨桿。

④加快襯砌。對(duì)坍方兩側(cè)應(yīng)盡快作好局部襯砌，以保證坍塌方不再擴(kuò)大。

2）處理坍塌措施

①如坍塌體積較小，且坍方范圍內(nèi)已進(jìn)行了噴錨，或已架設(shè)好較為牢固的構(gòu)件支撐，可由兩端或一端先上后下地逐步清除坍渣，隨挖隨噴射混凝土，隨架設(shè)臨時(shí)構(gòu)件支撐支頂。

②如坍塌體積較大，或地表已下沉，或因坍體堵塞，無(wú)法進(jìn)入坍方范圍進(jìn)行支護(hù)時(shí)，則可注漿加固坍體，然后用“穿”的辦法在坍體內(nèi)進(jìn)行開(kāi)挖、襯砌。

③處理坍塌的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)排水即“治坍先治水”。

3 導(dǎo)流泄洪洞襯砌

初期支護(hù)及二次襯砌是洞身最主要的結(jié)構(gòu)支護(hù)，圍巖應(yīng)力重分布后，初期支護(hù)與圍巖作為整體結(jié)構(gòu)一起受力，可以說(shuō)初期支護(hù)最為重要。

初次支護(hù)方式為錨噴支護(hù)，即噴射混凝土、錨桿鋼筋網(wǎng)片等進(jìn)行柔性支護(hù)。

3.1 施工順序

噴錨程序如下：

通風(fēng)排煙清?！ぷ髅媲逑础鷩姽芘_(tái)車(chē)就位→噴混凝土作業(yè)→錨桿安裝→復(fù)噴作業(yè)→養(yǎng)護(hù)→下一循環(huán)。

洞身開(kāi)挖成型后，盡快封閉圍巖，錨噴支護(hù)緊跟施工，錨桿施工采用風(fēng)鉆鉆眼。

3.2 施工方法

1）施工放樣。錨桿定位由三角形模板定位，定位由拱頂向下用紅油漆點(diǎn)出。噴射混凝土厚度用預(yù)埋鐵絲進(jìn)行控制。

2）噴射混凝土施工。根據(jù)我公司施工經(jīng)驗(yàn)，混凝土噴射機(jī)械采用鄭州康達(dá)PH-30B濕、潮兩用型噴射混凝土機(jī)。

在噴射混凝土施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，做好配合比，保證噴射混凝土的流暢。噴射混凝土施工時(shí)用礦用斗車(chē)將骨料及水泥運(yùn)至工作面，按配合比拌后用JW—375強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和，PH-30B型混凝土噴射機(jī)噴射混凝土襯砌。噴射混凝土施工之前，在巖壁上均勻打設(shè)短錨筋。用以檢測(cè)噴射方向大致垂直于巖面。初噴邊頂拱7～10cm，二次噴射在初噴混凝土終凝后進(jìn)行，直至設(shè)計(jì)厚度，噴射作業(yè)噴射料束環(huán)形旋轉(zhuǎn)水平移動(dòng)，一圈壓半圈進(jìn)行掃射。

噴射前應(yīng)檢查開(kāi)挖斷面尺寸，清除開(kāi)挖面松動(dòng)巖塊及在拱腳與墻角處的巖屑與雜物，用高壓風(fēng)、水沖洗噴面，處理漏滴水及滲水。

噴射時(shí)噴頭與受?chē)娒嬉舜怪?，距離應(yīng)與風(fēng)壓協(xié)調(diào)，以0.6～1.2m為宜。當(dāng)突然斷水或斷料時(shí)，噴頭應(yīng)迅速移離受?chē)娒?，?yán)禁用高壓風(fēng)或水擊未終凝的混凝土。

需掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土?xí)r，鋼筋網(wǎng)要在初噴射混凝土后鋪掛；局部采用雙層鋼筋網(wǎng)時(shí)，第二層鋼筋網(wǎng)要在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后鋪設(shè)。

架立格柵鋼架?chē)娚浠炷習(xí)r，鋼架與圍巖之間的空隙必須用噴射混凝土棄填密實(shí)；噴射順序要從下向上對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，先噴射鋼架與圍巖之間空隙，后噴射鋼架與鋼架之間的混凝土。

3）在有水地段進(jìn)行噴射作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取下列措施：

改變混凝土配合比，增加水泥用量，先噴干混合料，待其與涌水融合后，再逐漸加水噴射。

噴射時(shí)，先從遠(yuǎn)離出水點(diǎn)處開(kāi)始，再逐漸向涌水點(diǎn)逼近，將散水集中，安設(shè)導(dǎo)管，將水引出，再向?qū)Ч鼙平鼑娚洹?/p>

當(dāng)涌水嚴(yán)重時(shí)，設(shè)置泄水孔，邊排水邊噴射。

噴射作業(yè)分段，分片由下面上順序進(jìn)行，每段長(zhǎng)度根據(jù)圍巖情況控制在1～4m。噴射作業(yè)必須緊跟開(kāi)挖面及時(shí)噴射。噴射后4h方能進(jìn)行爆破作業(yè)。

4)混凝土養(yǎng)護(hù)

噴射混凝土終凝后2h，應(yīng)立即開(kāi)始噴灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)日期不得少于14天,噴灑水次數(shù)以能保持混凝土充分濕潤(rùn)為度。

5)鋼筋網(wǎng)安裝。初期支護(hù)掛網(wǎng)采用單層鋼筋網(wǎng)，洞外分塊預(yù)制，洞內(nèi)緊貼巖面起伏鋪設(shè)，塊間搭接不小于15cm，應(yīng)和錨桿焊接牢固，減少?lài)娀炷習(xí)r晃動(dòng)，減少回彈。

鋼筋網(wǎng)安裝應(yīng)注意的問(wèn)題：

（1）安裝應(yīng)分批檢查施工質(zhì)量。

（2）清除干凈底腳處浮渣，超挖處墊鋼（木）墊塊，拱腳接頭板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接頭板螺栓孔。

（3）按設(shè)計(jì)布設(shè)定位鋼筋及縱向連接筋，段間連接安設(shè)墊片擰緊螺栓，確保安裝質(zhì)量。

（4）嚴(yán)格控制中線(xiàn)及標(biāo)高。

6）隧洞錨桿襯砌施工

錨桿施工 鉆孔采用7655氣腿式風(fēng)鉆鉆孔。

錨桿施工程序：

錨桿：定孔位—打孔—洗孔—插錨桿—待強(qiáng)—上墊板。

4 結(jié)束語(yǔ)

隧洞施工要特別注意安全施工，特別是爆破安全和洞身支護(hù)安全，由于圍巖強(qiáng)烈破碎，坍塌嚴(yán)重，所以每進(jìn)一米，就及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。