古城水電站引水隧洞千枚巖施工質(zhì)量控制

李賢軍 曾建 夏添

摘 要：文章系統(tǒng)地總結(jié)了在軟弱圍巖千枚巖隧道施工過(guò)程中的若干切實(shí)可靠的辦法及安全快捷施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為提高工程的施工質(zhì)量提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：千枚巖；隧洞施工；質(zhì)量控制

1 工程概況

古城水電站地處四川平武縣涪江上游干流。5#支洞要擔(dān)負(fù)的主洞區(qū)段相對(duì)較長(zhǎng)，是該水電站工期控制的重中之重。經(jīng)查證，巖體以灰色狀粉砂質(zhì)千枚狀為主，夾薄層狀砂巖及結(jié)晶生物碎屑灰?guī)r透鏡體，強(qiáng)度較低，片理有所發(fā)育，且?guī)r層的實(shí)際走向與洞軸線之間的夾角相對(duì)較小，結(jié)構(gòu)面的構(gòu)成不利，圍巖穩(wěn)定性較低，隧洞地處地下水位線之下，施工中常出現(xiàn)塌方和滲水等問(wèn)題。鑒于此，對(duì)斷層、擠壓破碎帶和不利結(jié)構(gòu)面組合所引發(fā)的局部不穩(wěn)定塊體，要采取臨時(shí)支護(hù)措施。開(kāi)挖后千枚巖呈碎石、角礫狀，為顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，含水量時(shí)為鱗片狀，片理發(fā)育極為顯著，用手觸摸較為光滑，并存在絲絹光澤，遇水立刻泥化、軟化。掌子面的滲水性能較低，開(kāi)挖后卻有微量滲漏水、滴狀及面狀浸濕，量較小，拱部會(huì)出現(xiàn)掉塊、坍塌現(xiàn)象。圍巖的穩(wěn)定性相對(duì)較低，均依照V類圍巖支護(hù)。

2 施工中暴露的問(wèn)題及成因

2.1 施工中的問(wèn)題

千枚巖與板巖的軟硬巖、互層區(qū)段相間，較難控制爆破的用藥量，通常會(huì)引發(fā)軟巖局部超挖、硬巖極少部位欠挖的問(wèn)題，造成開(kāi)挖成型較差。因此，會(huì)不同程度出現(xiàn)個(gè)別部位坍塌或掉塊現(xiàn)象。在千枚巖區(qū)段，巖體十分破碎，并呈明顯的片狀、鱗片狀和團(tuán)塊狀，開(kāi)挖時(shí)很容易鉆進(jìn)，卻易導(dǎo)致塌孔。千枚巖遇水之后軟化如同彈簧土，泥化呈現(xiàn)淤泥形態(tài)[1]。在初期支護(hù)后，至今未曾出現(xiàn)圍巖收斂及形變的問(wèn)題，相對(duì)穩(wěn)定；開(kāi)挖時(shí)地下水缺失，后期的地下水會(huì)加大。上述病害均會(huì)嚴(yán)重降低工程施工的安全質(zhì)量。

2.2 成因探討

本水電站引水隧洞（5#支洞）千枚巖Ⅴ類圍巖區(qū)的施工較困難，取決于變質(zhì)巖的固態(tài)特征、施工所在地的地質(zhì)構(gòu)造、千枚巖的特征及地下水等諸多要素。在隧洞洞身開(kāi)挖時(shí)，個(gè)別洞段起先未找到地下水，在短期內(nèi)便有滴水，以至于出現(xiàn)股水。這是由于位于洞身的千枚巖層上側(cè)為板巖層（因受開(kāi)挖斷面的嚴(yán)格限制，開(kāi)挖時(shí)未被明確為板巖層）。大多數(shù)洞段因千枚巖已足夠厚，在洞身開(kāi)挖后未曾找到地下水。塑性區(qū)的日益擴(kuò)大與地下水的發(fā)育成熟相互促進(jìn)和影響，降低了圍巖的穩(wěn)定性能，使形變現(xiàn)象屢屢出現(xiàn)，誘發(fā)涌水、坍塌等多種病害[2]。

3 古城水電站（5#支洞）引水隧洞施工的質(zhì)量控制措施

3.1 一般先沿洞頂設(shè)置Φ25（Φ28）、L=4.5或6.0m超前錨桿鎖固圍巖外壁，再進(jìn)行開(kāi)挖。開(kāi)挖采用淺眼（1～2m）、密孔、短進(jìn)尺、多循環(huán)的施工方案，輔以導(dǎo)洞領(lǐng)進(jìn)二次擴(kuò)挖成型施工，施工中嚴(yán)格控制裝藥量，盡量避免擾動(dòng)周邊圍巖，開(kāi)挖后采用掛網(wǎng)噴砼支護(hù)與鋼拱架結(jié)合及時(shí)支護(hù)周邊圍巖、回填塌落空腔，并設(shè)排水孔集中排水。針對(duì)地下水發(fā)育或涌水的地段，要設(shè)置數(shù)量不等的深排水孔并及時(shí)噴砼封閉巖面，集中引水，必要時(shí)可運(yùn)用速凝砼或化學(xué)灌漿，堵引結(jié)合，采用掛網(wǎng)噴錨砼支護(hù)與鋼拱架結(jié)合的方法及時(shí)支護(hù)并加強(qiáng)周邊圍巖；必要時(shí)可采用管棚及超前灌漿等特殊措施進(jìn)行施工。

3.2 由于引水隧洞洞挖段開(kāi)挖尺寸較大，且位于地下水位線以下，巖石以灰色粉砂質(zhì)千枚狀板巖為主，巖石破碎且強(qiáng)度低，故本段引水隧洞均以分層開(kāi)挖、支護(hù)緊隨其后的施工方法。引水隧洞開(kāi)挖總體分為上、下兩層進(jìn)行，采用全斷面開(kāi)挖上層并及時(shí)對(duì)頂拱進(jìn)行錨噴支護(hù)；下層在上層開(kāi)挖完成后進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)及混凝土澆筑施工。若地質(zhì)情況不理想，Ⅴ類圍巖洞挖施工采用導(dǎo)洞領(lǐng)進(jìn)1～2茬炮，與上層擴(kuò)挖施工同時(shí)進(jìn)行。下層保護(hù)層開(kāi)挖在混凝土澆筑前采用液壓錘配合鉆爆的方式進(jìn)行。開(kāi)挖至結(jié)構(gòu)面后及時(shí)對(duì)巖面進(jìn)行錨桿及噴射砼施工，封閉圍巖使其形成整體。

3.3 開(kāi)挖時(shí)要預(yù)防個(gè)別方位的坍塌，著力改善洞挖成形質(zhì)量。開(kāi)挖采用微震光面爆破的辦法，輔以人工風(fēng)鎬的方法開(kāi)挖。在開(kāi)挖線上可預(yù)留消能減震孔，孔間隔長(zhǎng)度為30cm，與周邊眼的深度一致。周邊眼在距離消能減震孔20～30cm處設(shè)孔，密切結(jié)合圍巖的地質(zhì)狀況準(zhǔn)備一卷或半卷炸藥。同斷面圍巖比較差的位置周邊孔的間隔長(zhǎng)度也較小，裝藥量少。爆破后個(gè)別部位沒(méi)能沿著減震孔所掉落的位置，可用人工風(fēng)鎬撬挖。

3.4 扒碴和裝碴運(yùn)輸。裝碴借助ZL50C型號(hào)的裝載設(shè)備，自卸汽車運(yùn)輸。

3.5 初期支護(hù)。初期支護(hù)選用鋼拱架+超前注漿小型導(dǎo)管（也可用超前錨桿）聯(lián)合支護(hù)：（1）立拱掛網(wǎng)。拱架錨桿選擇？準(zhǔn)28mm螺紋鋼，L=6m，排距1.0m，矩形布置，錨桿外露部分端部做成彎鉤狀，與工字鋼焊成整體。鋼支撐采用I18型鋼，鋼拱架間距0.5m，兩榀鋼支撐之間用？準(zhǔn)25mm螺紋鋼筋，并與拱架牢固連接，連接筋長(zhǎng)度大于拱架間距0.2米，頂拱120°的范圍內(nèi)間距為0.5m，120°范圍以外的兩側(cè)間距為0.6m～0.7m，依照實(shí)際狀況對(duì)局部圍巖破碎段加密。？準(zhǔn)28鎖腳錨桿，鎖腳錨桿采用d42mm管式注漿管，L=6m，每榀6根。18#鋼支撐與巖壁空腔較大地段，采用徑向短工字鋼形成拱上拱，同拱架焊接為一個(gè)整體；鋼筋網(wǎng)設(shè)置一層，選擇？準(zhǔn)8.0mm的圓鋼焊制，網(wǎng)片網(wǎng)格之間的距離為15cm×15cm。（2）噴射混凝土。噴射混凝土的標(biāo)號(hào)為C20。在短暫支護(hù)噴射混凝土中可適當(dāng)?shù)負(fù)饺胛⒗w維，以將毛洞壁封閉，切實(shí)提高抗?jié)B性，改善作業(yè)條件，縮短工期。噴射混凝土的厚度是20cm，超挖處用噴射混凝土填充壓實(shí)，以全面提高初期支護(hù)強(qiáng)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

千枚巖的地質(zhì)條件相對(duì)困難，短臺(tái)階、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、速排水、早封閉是隧洞安全開(kāi)挖施工的重要原則，積極給予強(qiáng)大的支護(hù)，依靠所探測(cè)的關(guān)鍵信息積極穩(wěn)妥地搞好各項(xiàng)施工任務(wù)，方能做到科學(xué)施工。

參考文獻(xiàn)

[1]李銘.緬甸巴魯昌3號(hào)電站引水隧洞千枚巖地段施工技術(shù)[J].廣東水利水電，2010（10）.

[2]張景岳，霍吉才.水電站引水隧洞襯砌施工質(zhì)量控制[J].水力發(fā)電，2009（3）.