“新奧法”在白蓮河抽水蓄能電站引水隧洞開(kāi)挖施工中的應(yīng)用

梁世泰，王 軍

（中國(guó)水利水電第一工程局有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

1 工程概況

白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮河鄉(xiāng)境內(nèi)，白蓮河水庫(kù)右壩頭上游側(cè)。工程為一等大 （1）型工程，樞紐工程永久性建筑物主要包括上庫(kù)主壩，1、2、3號(hào)副壩，輸水系統(tǒng)和地下廠房系統(tǒng)等，下庫(kù)為20世紀(jì)60年代初建成的白蓮河水庫(kù)。電站共裝有4臺(tái)單機(jī)容量為300 MW的可逆式電動(dòng)發(fā)電機(jī)組。

電站共設(shè)兩條引水隧洞，平行布置，軸線間距40 m，洞軸線方向S29.1438°W。1、2號(hào)引水洞各由進(jìn)口漸變段 （20 m長(zhǎng)）和標(biāo)準(zhǔn)斷面段組成，總長(zhǎng)分別為1 243.903、1 232.244 m，標(biāo)準(zhǔn)斷面為圓形斷面，開(kāi)挖尺寸根據(jù)根據(jù)地質(zhì)條件共設(shè)半徑為5.2、5.42、5.45 m 3種，襯砌后標(biāo)準(zhǔn)斷面半徑為4.5 m。隧洞整體進(jìn)行系統(tǒng)噴錨支護(hù)；不良地質(zhì)地段掛網(wǎng)噴混凝土。兩條引水隧洞總工期為17.5個(gè)月。

兩條引水隧洞石方洞挖量18.653萬(wàn)m3，噴混凝土0.505 7萬(wàn)m3，錨桿2.509 1萬(wàn)根，掛網(wǎng)67.13 t。

2 工程地質(zhì)條件

白蓮河工程引水隧洞埋深為20～110 m，最大埋深約120 m，圍巖以微風(fēng)化～新鮮花崗巖為主，少量弱風(fēng)化和卸荷巖體主要分布在洞室的進(jìn) （出）水口段及0+650樁號(hào)沖溝部位。進(jìn) （出）水口部位圍巖巖性主要為黑云花崗、片麻巖及角閃斜長(zhǎng)片麻巖，二者均夾片巖。圍巖類別為Ⅱ～Ⅴ類，其中，Ⅱ類圍巖約占23%，Ⅲ類圍巖約占47%，Ⅳ、Ⅴ類圍巖分別占25%、5%。洞室部分部位存在Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面的小斷層、擠壓面和節(jié)理組，巖體破碎。引水隧洞進(jìn)（出）水口圍巖地質(zhì)勘探為花崗巖及片麻巖，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，在洞口K0+10.00段存在F9斷層，寬約2 m，斷層斜切和橫穿此段，巖石破碎，穩(wěn)定性較差。地下水以基巖裂隙潛水為主，水位一般高出隧洞頂拱，圍巖多具微透水性。

3 洞室開(kāi)挖

電站引水隧洞采用1號(hào)施工支洞從K0+991.00部位向兩方向開(kāi)挖，2號(hào)施工支洞、進(jìn) （出）水口方向相向開(kāi)挖的方式。根據(jù)地質(zhì)條件的差異，采用了不同的開(kāi)挖方法。

3.1 施工總程序

洞身自上而下分兩層進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)。上層開(kāi)挖考慮到開(kāi)挖機(jī)械性能及支護(hù)施工的需要，確定開(kāi)挖高度約為7.0～8.0 m；底層開(kāi)挖高度為3.4～2.4 m。上層開(kāi)挖支護(hù)完成后再進(jìn)行底層開(kāi)挖。開(kāi)挖底層時(shí)隧洞底部預(yù)留一定厚度的石渣以利行車(chē)，此部分石渣在澆筑混凝土前清底時(shí)一次清除干凈。

3.2 施工風(fēng)水電布置

洞內(nèi)供風(fēng)和供水管線采用φ150mm鋼管和φ80 mmPVC管，沿進(jìn)洞右側(cè)距底板1.0 m高布置，用φ25插筋固定。供風(fēng)和供水均采用由1號(hào)施工支洞洞口的120 m3集中供風(fēng)站完成供風(fēng)。

采用兩臺(tái)SDA112B-2F75型軸流風(fēng)機(jī)通過(guò)1號(hào)施工支洞向兩條引水隧洞通風(fēng)，采用130 cm高強(qiáng)復(fù)合纖維布通風(fēng)管向內(nèi)壓風(fēng)。根據(jù)隧洞高度在拱角每隔5 m設(shè)一φ14 mm膨脹螺栓拉線吊掛內(nèi)風(fēng)桶。

引水隧洞另兩段延用1號(hào)施工支洞的供水系統(tǒng)進(jìn)行供水，洞內(nèi)敷設(shè)一條DN80焊接鋼管，管路每節(jié)長(zhǎng)6 m，采用法蘭連接，與工作面的距離為65 cm，布設(shè)在隧洞的右側(cè)。

利用兩臺(tái)630 kVA變壓器通過(guò)1號(hào)施工支洞為兩條引水隧洞供電，另從上庫(kù)進(jìn)出水口附近的10 kV開(kāi)閉所級(jí)端桿架設(shè)一條10 kV高壓線至引水隧洞進(jìn)口段附近，設(shè)1臺(tái)S9型500 kVA變壓器向引水隧洞進(jìn)口段 （200 m）開(kāi)挖施工洞口處的軸流風(fēng)機(jī)等供電。洞內(nèi)架設(shè)三相四線BLXT－120mm2絕緣線，照明電壓36 V，每隔25 m安裝一只250 W的高壓汞燈，照明線沿洞壁架設(shè)。

3.3 開(kāi)挖方法

上、下層開(kāi)挖施工均采用氣腿手風(fēng)鉆鉆孔，掏槽孔、崩落孔及周邊孔孔徑均為φ42 mm，上層開(kāi)挖采用空孔直孔掏槽；人工裝2號(hào)巖石炸藥或乳化炸藥 （掏槽孔、底孔和有滲水處）；掏槽孔、崩落孔采用φ32 mm藥卷，非電雷管起爆，光爆孔采用φ25 mm藥卷，導(dǎo)爆索聯(lián)網(wǎng)起爆 （將藥卷捆在導(dǎo)爆索上，采用竹片送入孔內(nèi)）；洞口漸變段及洞身Ⅳ、Ⅴ類圍巖段循環(huán)進(jìn)尺為2.0 m，其他施工段上層循環(huán)進(jìn)尺為3.0～3.5 m。下層采用由上、下游后退擴(kuò)挖的方式，邊后退擴(kuò)挖邊將洞內(nèi)的風(fēng)水電等設(shè)施拆除，后退擴(kuò)挖循環(huán)進(jìn)尺為4.5 m。

3.4 支護(hù)方式

初期支護(hù)施工滯后40 m進(jìn)行，與后循環(huán)平行作業(yè)，Ⅳ、Ⅴ類圍巖根據(jù)具體情況及時(shí)進(jìn)行局部支護(hù)。洞身支護(hù)以臺(tái)車(chē)造孔為主，采用混凝土噴射臺(tái)車(chē)濕噴工藝進(jìn)行噴錨施工，安裝錨桿采用人工配合錨桿臺(tái)車(chē)進(jìn)行，掛網(wǎng)采用人工在噴錨臺(tái)車(chē)上進(jìn)行。

3.5 不良地質(zhì)段處理

對(duì)于不良地質(zhì)段的圍巖情況應(yīng)及時(shí)上報(bào)監(jiān)理單位，待監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位對(duì)不良地質(zhì)段進(jìn)行認(rèn)證后，再上報(bào)施工處理措施。對(duì)于不良地質(zhì)段，一般采取隨機(jī)支護(hù)措施，對(duì)于巖石嚴(yán)重破碎情況，采用超前錨桿先行以及部分系統(tǒng)錨桿及時(shí)跟進(jìn)的處理方法。開(kāi)挖過(guò)程中遵守 “短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動(dòng)，緊封閉，多觀測(cè)”的施工原理。

在1號(hào)引水隧洞樁號(hào)①引 0+655.00～0+635.00段，局部巖石蝕變嚴(yán)重，存在斷層泥、碎裂巖、碎塊巖等，結(jié)構(gòu)緊密。順破碎影響帶有集中滴水現(xiàn)象。通過(guò)上報(bào)監(jiān)理，并與設(shè)計(jì)、監(jiān)理商定，盡快對(duì)不良地質(zhì)段采取了素噴混凝土 （厚50 mm）措施,對(duì)頂拱進(jìn)行了超前支護(hù)，超前支護(hù)采用Φ25注漿錨桿，錨桿長(zhǎng)4.5 m，環(huán)向間距0.2 m，外插角5°～15°；除此之外，將原來(lái)的鋼筋網(wǎng)由φ8@200*200改為φ12@200*200進(jìn)行施工，同時(shí)增加了骨架鋼筋φ16@1000*1000（采用通長(zhǎng)鋼筋，節(jié)點(diǎn)綁扎）與系統(tǒng)錨桿焊接，最后進(jìn)行二次噴混凝土 （厚50 mm）。采取了以上措施后，保證該段了施工期的施工安全。

4 結(jié) 語(yǔ)

上、下層開(kāi)挖方式保證了白蓮河抽水蓄能電站引水隧洞施工進(jìn)度和質(zhì)量，1、2號(hào)引水隧洞平均月進(jìn)尺均保證在135 m以上，且質(zhì)量滿足要求；科學(xué)的施工組織管理使引水隧洞在開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程中安全、快速地穿越了不良地質(zhì)段。施工期安全變形監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，1、2號(hào)引水隧洞圍巖變形觀測(cè)值呈收斂狀態(tài)，無(wú)突變現(xiàn)象發(fā)生，錨桿應(yīng)力狀況較好，觀測(cè)結(jié)果穩(wěn)定；聲波測(cè)試表明，開(kāi)挖爆破參數(shù)控制較好，對(duì)圍巖松馳圈影響范圍較小，說(shuō)明白蓮河抽水蓄能電站引水隧洞開(kāi)挖支護(hù)施工方案是科學(xué)、合理的。