撒多水電站進(jìn)水口洞口段加固處理方案

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(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，成都，610072)

1　工程概況

撒多水電站1#引水隧洞布置于水洛河右岸，長(zhǎng)2000m。進(jìn)口與閘壩進(jìn)水口相接，隧洞進(jìn)口底板開挖高程為1733.5m，平均底坡坡比為0.292%。其斷面型式為馬蹄型，開挖斷面Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類圍巖段為：底寬7.45m，腰線半徑9.4m，頂拱半徑4.7m，中心角180°，高8.87m；Ⅴ類圍巖段為：底寬7.99m，腰線半徑10m，頂拱半徑5.0m，中心角180°，高9.37m。

進(jìn)口段巖性為千枚巖夾砂質(zhì)板巖，板砂巖中裂隙普遍松弛張開，巖體基本干燥，呈強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)卸荷破碎結(jié)構(gòu)或碎塊狀結(jié)構(gòu)。

因洞口邊坡發(fā)生變形、開裂，為確保隧洞洞口段安全施工，并考慮后期大壩蓄水后邊坡的安全穩(wěn)定及防滲，必須對(duì)洞口采取必要的處理措施。

2　洞口加固方案

洞口段圍巖的自穩(wěn)能力一般比較弱，需充分利用和調(diào)動(dòng)圍巖的自穩(wěn)能力，提高圍巖的承載力。為盡快進(jìn)行掛口進(jìn)洞施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況：采取貼坡混凝土、錨噴支護(hù)、坡面預(yù)注漿技術(shù)、洞臉錨桿。

2.1　貼坡混凝土澆筑

防止地表水、雨水侵入邊坡，增加圍巖的不穩(wěn)定性，沿洞軸線方向，從下而上澆筑貼坡混凝土，并預(yù)留洞門位置。

2.2　錨噴支護(hù)

錨網(wǎng)噴，主要作用有兩點(diǎn)：第一，對(duì)邊坡進(jìn)行加固，防止邊坡坍塌，影響洞內(nèi)施工；第二，防止地表水、雨水滲入邊坡，增加圍巖的不穩(wěn)定因素，引起坍塌。

具體做法是：消坡→初噴混凝土→打錨桿→掛網(wǎng)→復(fù)噴。

2.3　坡面預(yù)注漿技術(shù)

適用于破碎、裂隙及孔隙率較大等不良地質(zhì)，在粘性土中的效果不好。主要是以加固圍巖、止水為目的。為了保證壓注效果，采用與圍巖性質(zhì)相適應(yīng)的漿液。采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，孔徑大于100mm，漿液采用水泥漿液，注漿壓力控制在2.0MPa左右。

圖1　洞口加固立面示意

圖2　洞口直墻加固平面示意

2.4　洞臉錨桿

在洞臉沿洞軸方向6m～7m范圍內(nèi)布置7排管棚固結(jié)灌漿孔，排距和間距由內(nèi)向外逐漸變大，由50cm逐漸變至100cm，每排造孔方向平行洞軸線，水平上仰在0°～3°之間。固結(jié)灌漿孔深9m，采用地質(zhì)鉆機(jī)造孔，偏心錘跟進(jìn)導(dǎo)管的方式鉆進(jìn)，在導(dǎo)管內(nèi)下入灌漿管，然后起拔導(dǎo)管，進(jìn)行灌漿；并在輪廓線50cm以外布置三排洞臉加固穩(wěn)定錨桿，間排距30cm。引水隧洞直墻固結(jié)灌漿孔三排，間距50cm～100cm，為斜向布置，長(zhǎng)度為5m、10m、15m。

3　洞口段施工穩(wěn)定掌子面的方法

掌子面是隧洞工程施工開挖作業(yè)面。掌子面只有處于正常、安全的狀態(tài)，隧洞施工才能繼續(xù)下去，才能保證工程進(jìn)度，穩(wěn)定掌子面的方法有：

(1)超前錨桿與鋼拱架、鋼格柵配合使用。使用鋼管、錨桿沿隧洞開挖外輪廓線以5°～10°外插角打入開挖面前方，防止掉塊，是加固掌子面前方圍巖、約束圍巖的方法。它一端支在鋼拱架(格柵)上，另一端支在未開挖的圍巖上，相當(dāng)于形成了組合梁，利用自身的抗彎強(qiáng)度來達(dá)到穩(wěn)定圍巖的目的，一般設(shè)計(jì)參數(shù)為<25mm鋼筋或<50mm×5mm小鋼管，長(zhǎng)5m，在拱部以上打設(shè)，間距30cm～50cm。結(jié)合使用的鋼拱架(格柵)一般間距1m。

(2)掌子面正面噴射混凝土。在開挖后自穩(wěn)性差的開挖面噴射3cm～10cm左右的混凝土，覆蓋掌子面，以防止掌子面松弛，提高掌子面的自穩(wěn)性。噴混凝土是防止剝離的，常與正面錨桿同時(shí)使用，通過目視噴射混凝土表面是否有龜裂現(xiàn)象，可以獲得有無崩塌發(fā)生的信息。

4　隧洞洞口段施工開挖方法

隧洞施工中，選擇合理的施工方法對(duì)于隧洞洞口防坍塌和施工安全具有重要的意義。通常在洞口段施工時(shí)不采用全斷面爆破開挖法，全斷面開挖，對(duì)圍巖的擾動(dòng)大，增大坍塌的可能性。

4.1　開挖分層

上層開挖分兩塊施工，左右寬4.5m～4.65m，高度5.185m～5.5m。

圖3　洞口段開挖分層示意

圖4　洞口段開挖典型斷面分層示意

4.2　施工程序

施工技術(shù)交底-測(cè)量放線-超前錨桿-左側(cè)造孔-裝藥-爆破-通風(fēng)散煙-安全處理、噴混凝土封閉巖面-錨桿造孔、安裝-工字鋼安裝、焊接-掛網(wǎng)-噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度-轉(zhuǎn)入下循環(huán)。

4.3　測(cè)量放線

為確保開挖質(zhì)量，根據(jù)開挖需要每槽炮放線，放線采用索佳或拓普康全站儀，免棱鏡獲取數(shù)據(jù)，鉆孔作業(yè)前由測(cè)量工程師定出開挖斷面中線、腰線和斷面輪廓，用油漆標(biāo)出炮眼位置。

施工完畢后進(jìn)行斷面測(cè)量，斷面測(cè)量的間距一般為5m，對(duì)斷面變化較大的部位，可適當(dāng)加測(cè)斷面。斷面各測(cè)點(diǎn)的縱向誤差控制在±50mm之內(nèi)。

4.4　鉆孔

鉆孔采用手風(fēng)鉆，由熟練的鑿巖臺(tái)車技工嚴(yán)格按照鉆爆設(shè)計(jì)圖進(jìn)行鉆孔作業(yè)，實(shí)行嚴(yán)格的鉆手作業(yè)質(zhì)量責(zé)任制。每排炮按“平、直、齊”的要求進(jìn)行控制，水平周邊孔偏差不得大于5cm，爆破孔偏差不得大于10cm。當(dāng)開挖面凸凹較大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況調(diào)整炮眼深度，并相應(yīng)調(diào)整裝藥量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上。鉆眼完成后，由值班質(zhì)檢員按炮眼布置圖進(jìn)行檢查并做好記錄，有不符合要求的炮眼應(yīng)重鉆。

4.5　裝藥爆破

開挖遵循弱爆破、短進(jìn)尺、及時(shí)封閉、強(qiáng)支護(hù)原則，實(shí)施合理的間排距，認(rèn)真布孔，嚴(yán)格控制間距、排距、孔深、孔向，控制單孔裝藥量和一次起爆藥量，實(shí)施合理的起爆順序，排炮進(jìn)尺控制在1.5m以內(nèi)。

爆破采用五星掏槽，非電毫秒雷管由內(nèi)向外逐段起爆，周邊光爆孔間距30cm～40cm，崩落孔間距70cm～80cm；炸藥選用乳化炸藥，掏槽孔、崩落孔藥卷直徑φ32mm，連續(xù)裝藥，周邊孔選用φ25mm藥卷，間隔裝藥，均用黃泥堵塞；裝藥完成后，由技術(shù)員和專業(yè)炮工檢查，按設(shè)計(jì)連結(jié)爆破網(wǎng)絡(luò)，保證準(zhǔn)爆齊爆，并撤退工作面人員、設(shè)備、材料至安全位置。

4.6　安全處理

爆破后不出渣，及時(shí)進(jìn)行安全處理，安全處理時(shí)暫時(shí)不會(huì)掉的起挾塊作用的塊體不予處理，避免破壞圍巖的相對(duì)穩(wěn)定，及時(shí)對(duì)開挖面噴5cm厚素混凝土封閉巖面，保護(hù)新開挖面的穩(wěn)定，使開挖面形成封閉的拱圈，提高圍巖的自穩(wěn)和承載能力。

4.7　錨桿支護(hù)

為調(diào)動(dòng)圍巖整體聯(lián)合受力，提高圍巖承載能力，采用系統(tǒng)錨桿和鎖腳錨桿整體錨固的形式；系統(tǒng)錨桿為φ22mm鋼筋，間距為1.5m×1.5m，長(zhǎng)4.0m。鎖腳錨桿長(zhǎng)4.0m，布置1～2排，并向下傾斜，角度為15°，間距按1.0m×1.0m；系統(tǒng)錨桿與鎖腳錨桿均與工字鋼焊接。

4.8　工字鋼支護(hù)

素噴混凝土封閉后，用I18工字鋼進(jìn)行支撐，間距按50cm一榀布置，每榀工字鋼之間采用φ25鋼筋縱向焊接，為便于工字鋼安裝，在工字鋼位置增加部分隨機(jī)錨桿，工字鋼與隨機(jī)錨桿進(jìn)行焊接。

工字鋼先按設(shè)計(jì)開挖輪廓線在加工廠加工成型，安裝時(shí)每段之間采用2cm厚的鋼板雙面焊接。工字鋼安裝隨開挖進(jìn)尺，每開挖一榀的位置安裝一榀，每開挖一層安裝一層，工字鋼必須落實(shí)在基巖上。工字鋼支撐完成后，掛φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20cm×20cm。

4.9　噴混凝土

工字鋼和鋼筋網(wǎng)安裝結(jié)束驗(yàn)收合格后，進(jìn)行噴混凝土支護(hù)，噴混凝土厚度按20cm控制，由于周邊巖層破碎，開挖面不可能非常平整，對(duì)超挖部分噴混凝土厚度適當(dāng)加厚，但噴混凝土厚度必須覆蓋工字鋼。

4.10　下層開挖

下層高5.0m～5.5m，寬5.5m～5.65m，上層開挖完后一次爆破；下層開挖已具備一個(gè)臨空面，不需要再布置掏槽孔，只布置中部崩落孔，直墻光爆孔，施工過程中嚴(yán)格控制孔間排距、孔深以及裝藥量；如邊墻不需要造孔爆破，則用人工配合反挖撬挖成型，以便保護(hù)圍巖的穩(wěn)定不受擾動(dòng)。

5　監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，成洞后根據(jù)需要及時(shí)埋設(shè)觀測(cè)儀器，并進(jìn)行觀測(cè)，通過勤量測(cè)，及時(shí)反饋信息，指導(dǎo)開挖支護(hù)施工，確保成洞穩(wěn)定和施工安全。

6　結(jié)語

隧洞進(jìn)口段施工應(yīng)堅(jiān)持“強(qiáng)支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動(dòng)、快封閉、勤量測(cè)”的施工原則；施工期應(yīng)做好排水，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保隧洞在安全的情況下施工。撒多水電站嚴(yán)格按照此原則施工，取得了預(yù)期的效果，為同類型工程施工提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。