溪洛渡水電站右岸泄洪洞不良地質(zhì)段圍巖的處理

易　丹，　高　靜

(1.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第七支隊(duì),湖北 武漢　430200；2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第九支隊(duì)，四川 成都　611130)

溪洛渡水電站右岸泄洪洞不良地質(zhì)段圍巖的處理

易丹1，高靜2

(1.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第七支隊(duì),湖北 武漢430200；2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第九支隊(duì)，四川 成都611130)

摘要：大型水工隧洞開挖支護(hù)施工中對(duì)不良地質(zhì)段圍巖的處理關(guān)系到施工工期和工程成本，采取合理的處理方式意義重大。以溪洛渡水電站3#泄洪洞無壓下平段及出口洞門不良地質(zhì)段圍巖處理為例，闡述了控制爆破、鋼筋拱肋加強(qiáng)支護(hù)和預(yù)應(yīng)力錨索處理等措施的應(yīng)用情況及取得的效果。

關(guān)鍵詞：泄洪洞；不良地質(zhì)段；圍巖處理；控制爆破；對(duì)穿錨索；溪洛渡水電站

1工程概述

溪洛渡水電站右岸3#、4#兩條泄洪洞均為有壓接無壓，洞內(nèi)龍落尾型式。3#泄洪洞長(zhǎng)1 433.549 m，4#泄洪洞長(zhǎng)1 633.611 m，中心間距50 m，平行布置。

3#泄洪洞出口洞段為龍落尾段及無壓下平段，城門洞型結(jié)構(gòu)，開挖尺寸為16 m×21 m(寬×高)。出口洞段上部為崩坡積塊碎石層覆蓋。構(gòu)成邊坡的主要是P2β8～P2β12層玄武巖和角礫集塊熔巖。P2β11層頂部分布有厚約1～1.5 m的紫紅色凝灰?guī)r，淺表風(fēng)化嚴(yán)重，性軟，遇水易軟化崩解。C9層間錯(cuò)動(dòng)較強(qiáng)，以巖屑角礫型為主，淺表部位普遍充填次生泥；C8、C10層間錯(cuò)動(dòng)相對(duì)較弱，以裂隙巖塊型為主；C11層間錯(cuò)動(dòng)不發(fā)育，多為熔結(jié)型。邊坡部位層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶較發(fā)育。整個(gè)出口洞段圍巖風(fēng)化卸荷較強(qiáng)，弱風(fēng)化上段水平深15～24 m；弱風(fēng)化下段為33～58 m；強(qiáng)卸荷帶為15～33 m；弱卸荷帶為24～58 m。

開挖后在高程437～485 m之間形成1：0.45～1：0.55的邊坡。將485 m高程以上緩坡地帶的崩坡積塊碎石層全部清除，向上游沿C11層間錯(cuò)動(dòng)帶形成平臺(tái)。

2不良地質(zhì)段施工存在的難點(diǎn)

(1)出口洞門及邊坡開挖成型難度大。

(2)無壓下平段頂拱外側(cè)及上覆巖體厚度較小。3#泄洪洞樁號(hào)③泄1+433.549～③泄1+415段上覆及外側(cè)巖體厚度為6.5～17 m，小于1倍泄洪洞洞徑；樁號(hào)③泄1+415～③泄1+340段上覆及外側(cè)巖體厚度為17～27 m，小于1～1.5倍泄洪洞洞徑，圍巖穩(wěn)定性差。

3不良地質(zhì)段采用的處理方法

3.1出口洞門及邊坡開挖

在出口洞門及邊坡開挖施工中采用結(jié)構(gòu)線預(yù)裂爆破代替光面爆破，以減小主爆孔對(duì)結(jié)構(gòu)線巖體的振動(dòng)影響，盡量保證結(jié)構(gòu)線巖體的完整性，提高洞門及邊坡結(jié)構(gòu)面開挖成型的質(zhì)量。

明挖預(yù)裂孔孔距為0.9 m，孔徑為90 mm，采用100B潛孔鉆機(jī)造孔，嚴(yán)格控制孔向、孔深；底部1 m孔段采用直徑70 mm藥卷連續(xù)裝藥，以上孔段采用長(zhǎng)竹片綁直徑為32 mm藥卷間隔30 mm裝藥，堵塞長(zhǎng)度1 m，線裝藥密度500 g/m；孔內(nèi)及孔間均采用導(dǎo)爆索連接，預(yù)裂孔與緩沖孔、主爆孔間網(wǎng)絡(luò)由毫秒導(dǎo)爆管連接，采用微差起爆，預(yù)裂孔首先起爆，單響藥量按不大于200 kg控制。

3.2無壓下平段頂拱外側(cè)及上覆巖體厚度不足問題的處理

針對(duì)該問題，參建單位展開討論，提出了兩種解決方案。一種是將該段上覆巖體全部開挖，變隧洞為明渠；另一種是仍按原方案開挖、支護(hù)，但對(duì)洞頂及外側(cè)洞壁圍巖進(jìn)行加強(qiáng)錨固處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和地質(zhì)簡(jiǎn)報(bào)，經(jīng)參建各方反復(fù)研究，認(rèn)為前一方案雖能一勞永逸消除安全隱患，但開挖工程量大量增加，將導(dǎo)致工期延長(zhǎng)和成本的極大增加；而采用加強(qiáng)支護(hù)和預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)提高圍巖穩(wěn)定性，經(jīng)眾多工程實(shí)踐證明能夠很好地解決圍巖穩(wěn)定性差的問題。最終經(jīng)各方?jīng)Q定采用第二種方案，具體處理措施如下：

(1)為減少洞室開挖對(duì)圍巖的擾動(dòng)，對(duì)③泄1+273～③泄1+433.549段采取優(yōu)化聯(lián)網(wǎng)、嚴(yán)格控制單響藥量和改變開挖方式等減振措施，將開挖方式調(diào)整為分幅梯段光面爆破：將左側(cè)邊墻由預(yù)裂爆破改為光面爆破，并在斷面中間先行預(yù)裂形成減振帶，然后先開挖右半幅，再開挖左半幅。設(shè)置施工期收斂監(jiān)測(cè)斷面，實(shí)時(shí)進(jìn)行觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析。

(2)為保證3#泄洪洞樁號(hào)③泄1+350～③泄1+417.549段圍巖穩(wěn)定，在原系統(tǒng)錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上增加了鋼筋拱肋支護(hù)。鋼筋拱肋采用2根φ28鋼筋焊接而成，布置在頂拱及起拱線以下3 m范圍內(nèi)，與原系統(tǒng)錨桿相連。鋼筋拱肋間距與系統(tǒng)錨桿排距相同，具體為：③泄1+350～③泄1+390段為1 m，③泄1+390～③泄1+417.549段為1.5 m。

(3)3#泄洪洞外側(cè)邊坡樁號(hào)③泄1+370～③泄1+430段高程441～449 m之間布置3排1 000 kN的對(duì)穿預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)度為17～27 m，間排距4 m，相鄰錨索之間的高差為0.3 m布置，錨索俯傾角5°。錨索混凝土錨墩之間用框格梁連接，框格梁采用C20混凝土，斷面尺寸為0.4 m×0.4 m。

(4)邊坡側(cè)混凝土錨墩采用C35混凝土。洞內(nèi)一側(cè)采用鋼錨墩，錨墩出露的部位做局部擴(kuò)挖，錨墩不得侵占隧洞結(jié)構(gòu)襯砌斷面；錨墩施工完成后按設(shè)計(jì)張拉力1 000 kN進(jìn)行張拉；錨索施工完成后，對(duì)局部擴(kuò)挖的部位待泄洪洞混凝土襯砌施工時(shí)一并澆筑。

4不良地質(zhì)段處理后的實(shí)施效果

4.1出口洞門及邊坡開挖效果

3#泄洪洞出口洞門及邊坡開挖質(zhì)量良好，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1　出口洞門及邊坡開挖質(zhì)量情況統(tǒng)計(jì)表

4.2無壓下平段頂拱及外側(cè)邊坡圍巖處理效果

(1)收斂觀測(cè)結(jié)果。

根據(jù)③泄1+300、③泄1+365、③泄1+420三個(gè)收斂斷面的觀測(cè)成果，2010年3月至2011年3月開挖支護(hù)期間，拱頂圍巖垂直累積變形量為0.48～0.62 mm，左右拱肩累積變形量為0.51～0.82 mm，且頂拱位移速率小于0.07～0.1 mm/d，收斂速率小于0.1～0.2 mm/d。收斂觀測(cè)結(jié)果滿足要求，圍巖穩(wěn)定。

(2)錨索施工質(zhì)量。

3#泄洪洞下平段外側(cè)邊坡錨索質(zhì)量均滿足相關(guān)規(guī)范要求，檢測(cè)成果見表2。

表2　錨索質(zhì)量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)表

4.3結(jié)論

(1)對(duì)圍巖較發(fā)育的邊坡結(jié)構(gòu)開挖，采用預(yù)裂爆破方式和嚴(yán)格控制單響藥量，有效地減小了對(duì)結(jié)構(gòu)線外巖體的振動(dòng)破壞，開挖面保留較完整，成型質(zhì)量良好。

(2)無壓下平段采取分幅梯段光面爆破，將爆破振動(dòng)對(duì)頂拱及外側(cè)邊坡圍巖的影響降至很小，保證了開挖安全；施工期臨時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明：經(jīng)鋼筋拱肋加強(qiáng)支護(hù)和預(yù)應(yīng)力錨索處理后，圍巖穩(wěn)定，開挖支護(hù)階段收斂變形滿足規(guī)范要求。該部位于2010年10月按節(jié)點(diǎn)工期完成了開挖支護(hù)施工，2011年3月開始進(jìn)行混凝土施工，2013年完成混凝土襯砌，在經(jīng)歷了2013年和2014年多次泄洪檢驗(yàn)后，泄洪洞圍巖及邊坡穩(wěn)定可靠。

5結(jié)語

該工程對(duì)3#泄洪洞樁號(hào)③泄1+340～③泄1+433.549段及出口洞門邊坡的不良地質(zhì)段進(jìn)

行了開挖支護(hù)施工，主要采用優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)和支護(hù)參數(shù)、增加預(yù)應(yīng)力錨索的方式進(jìn)行處理，避免了對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行較大的調(diào)整，極大地節(jié)省了工程成本，確保了節(jié)點(diǎn)工期；處理效果滿足設(shè)計(jì)要求，后期運(yùn)行安全穩(wěn)定，不失為大型水工隧洞開挖支護(hù)施工不良地質(zhì)段處理的一次成功實(shí)例。

易丹(1983-)，男，四川宜賓人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

高靜(1984-)，女，河南新鄉(xiāng)人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

Treatment for Surrounding Rock in Poor Geological Condition Section in

Right Bank Spillway Tunnel at Xiluodu Hydropower Station

YI Dan1GAO Jing2

(1.The Seventh Detachment of Armed Police Hydropower Troops, Wuhan ,Hubei, 430200,China ;

2. The Ninth Detachment of Armed Police Hydropower Troops, Chengdu ,Sichuan, 611130,China)

Abstract:Treatment for surrounding rock in poor geological condition section during excavation and support of large-sized hydraulic tunnels may relate to construction period and project cost. It is significant to take proper treatment measures. In this paper , treatment measures for the poor geological condition sections in free flow lower horizontal section and outlet portal of No.3 spillway tunnel are described , for example , controlled blasting , reinforced rib strengthening support and prestressed tendon . Applications and results are presented.

Key words:spillway tunnel ; poor geological condition section ; surrounding rock treatment ; Controlled blasting ; two ended anchorage cables

收稿日期:2015-07-10

文章編號(hào):1001-2184(2015)04-0057-02

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV7;TV554;TV52;TV51

作者簡(jiǎn)介: