敦化抽水蓄能電站不良地質(zhì)段施工技術(shù)方法

閆美玲

摘要：敦化抽水蓄能電站廠房系統(tǒng)隧洞圍巖以Ⅱ～Ⅲ類圍巖為主，斷層帶及影響帶為Ⅳ～Ⅴ類圍巖，隧洞將穿越一些地下水較豐富地段，將會(huì)出現(xiàn)局部流水、涌水現(xiàn)象。地下洞室群會(huì)產(chǎn)生輕微巖爆，表現(xiàn)為圍巖表層有脫落、剝離現(xiàn)象，洞頂和側(cè)壁的劈裂-松脹等。同時(shí)，廠房上游、下游及主變洞分別有1組、4組、2組緩傾角裂隙，受該組裂隙影響，頂拱開挖后局部圍巖形成薄層狀結(jié)構(gòu)，如果與其它裂隙構(gòu)成不利組合關(guān)系，易發(fā)生掉塊或小塌方。本研究針對該抽水蓄能電站廠房系統(tǒng)隧洞不良地質(zhì)地段所存在的地質(zhì)問題，對施工中保證圍巖穩(wěn)定和施工安全技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：敦化；抽水蓄能電站；廠房系統(tǒng)；圍巖穩(wěn)定；施工安全

1不良地質(zhì)段施工一般方法

（1）軟弱夾層與節(jié)理裂隙組合容易發(fā)生巖石掉落、塌方等情況，給施工帶來較大的困難，因此在進(jìn)行上述各部位開挖施工時(shí)要及時(shí)采取預(yù)支護(hù)和預(yù)加固措施對圍巖進(jìn)行有效的處理。開挖前首先要探明層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶的具體情況，包括錯(cuò)動(dòng)帶的大小、寬度、破壞程度，錯(cuò)動(dòng)帶內(nèi)的構(gòu)造巖的成分，以及隧洞軸線和錯(cuò)動(dòng)帶構(gòu)造線方向的組合關(guān)系等。施工中一定要采取“超前支護(hù)、勤量測、短進(jìn)尺、弱爆破、及時(shí)反饋、及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)”等措施。在不良地質(zhì)段施工中，常用的施工方法有：超前砂漿錨桿、超前自進(jìn)式錨桿、超前小導(dǎo)管、噴鋼纖維混凝土、掛網(wǎng)噴混凝土、錨噴支護(hù)等。在爆破過程中，采用“小爆破、短進(jìn)尺、多循環(huán)”的爆破方法，盡量減少爆破對圍巖的震動(dòng)。在錯(cuò)動(dòng)層地帶中，開挖完成后立即噴射一層混凝土，隨后的各項(xiàng)支護(hù)施工工序盡快進(jìn)行，以減少巖層的暴露、松動(dòng)和地壓的增大。如果發(fā)生塌方，應(yīng)對塌方相鄰部位作強(qiáng)支護(hù)，控制塌方的發(fā)展和蔓延，再采用管棚、管棚加注漿或預(yù)注漿等方法加固圍巖，然后按“邊開挖、邊支護(hù)、邊襯砌”的方法進(jìn)行施工。

（2）對不穩(wěn)定塊體、集中發(fā)育的緩傾角和層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶在頂拱埋深較淺部位，除增加隨機(jī)錨桿（具有內(nèi)錨頭的長錨桿，且錨入穩(wěn)定巖層）、隨機(jī)預(yù)應(yīng)力錨桿和及時(shí)噴鋼纖維砼等支護(hù)外，視情況增加錨筋樁或預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行錨固。層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶洞段開挖后，立即進(jìn)行初噴混凝土，其施工程序?yàn)槌爸ёo(hù)（必要時(shí)）→爆破→危石處理→初噴混凝土→出渣→強(qiáng)支護(hù)（必要時(shí)加掛鋼筋網(wǎng)）→下一循環(huán)。

（3）加強(qiáng)圍巖變形觀測。按規(guī)范要求布置圍巖收斂監(jiān)測斷面，定期觀測，并及時(shí)分析和整理觀測數(shù)據(jù)，以確保施工安全，并指導(dǎo)施工。

（4）如圍巖存在塌方危險(xiǎn)，則開挖一段，砼襯砌一段。

（5）布設(shè)適當(dāng)排水孔，以減緩圍巖內(nèi)水壓力。

2巖爆洞段施工

在開挖過程中，由于地應(yīng)力因素，巖體內(nèi)儲存著很大的應(yīng)變能，這種能量隨著洞室的開挖而釋放，可能會(huì)產(chǎn)生圍巖掉落、彈射等巖爆現(xiàn)象。巖爆現(xiàn)象主要發(fā)生在隧洞頂拱的導(dǎo)洞開挖過程中，在兩側(cè)擴(kuò)挖中發(fā)生的概率比較小。巖爆控制的主要方法可以分為兩類，一類以釋放圍巖應(yīng)力為途經(jīng)，另一類則以降低開挖擾動(dòng)為途徑。以防為主方案主要目的是防止巖爆發(fā)生或者降低巖爆發(fā)生的等級，以使損失降低到最小。根據(jù)不同的巖爆機(jī)制及巖爆烈度級別，以防為主方案重點(diǎn)包括：改善圍巖物理力學(xué)性質(zhì)、應(yīng)力釋放法、調(diào)整作業(yè)、待避政策。以治為主的加固圍巖具體包括：噴、錨、格柵鋼架等加固措施。本工程若發(fā)生巖爆現(xiàn)象，將采取以下的施工措施：

（1）加強(qiáng)超前勘探，以利采取相應(yīng)預(yù)防和治理措施

施工中，根據(jù)已有的地質(zhì)資料，同時(shí)運(yùn)用超前地質(zhì)探測和超前鉆孔探測法分析前方地質(zhì)狀況，預(yù)測巖爆的可能性，對可能發(fā)生巖爆的部位，預(yù)先制定巖爆防治措施。

（2）改善圍巖物理性能

采用噴霧灑水卸壓法，目的是增加巖石濕度，一定程度上可以降低表層圍巖的強(qiáng)度，松馳巖體中積累的構(gòu)造應(yīng)力。

超前鉆孔卸壓法，在可能發(fā)生巖爆的掌子面上鉆數(shù)個(gè)孔徑60～80cm，孔深10m的鉆孔，釋放巖體中的構(gòu)造應(yīng)力，同時(shí)向巖體高壓均勻注水。

（3）改善圍巖應(yīng)力條件

采用光面爆破，使開挖成型好，改善周邊應(yīng)力集中狀況；超前鉆孔，中導(dǎo)洞領(lǐng)先，分部開挖，逐步卸荷；采取短進(jìn)尺，少藥量，控制光爆效果，以減少圍巖表層應(yīng)力集中現(xiàn)象。輕微、中等巖爆段盡可能采用全斷面一次開挖成型的施工方法，以減少對圍巖的擾動(dòng)。施工中應(yīng)盡量減少爆破震動(dòng)觸發(fā)巖爆的可能性，采取超前鉆孔應(yīng)力解除、松動(dòng)爆破或震動(dòng)爆破等方法，使巖體應(yīng)力降低，能量在開挖前釋放。

（4）加固圍巖

對巖爆段，采用噴錨支護(hù)，噴15cm厚的混凝土；錨桿采用Ф32、@1.2×1.2m、L=3.5m～4.0m的梅花型布置方案，錨桿加墊板；Ф8mm的鋼筋網(wǎng)，間距為20×20cm。

（5）人員穿防彈背心，戴鋼盔，反鏟、裝載機(jī)等設(shè)備加鋼筋網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施。

2.1圍巖滲漏、承壓水處理施工

（1）處于地下水位以下的洞段，施工過程中可能出現(xiàn)地下水活動(dòng)嚴(yán)重的地段，在滲水嚴(yán)重及涌水段施工時(shí)采用“排、堵、截、引”相結(jié)合的方法進(jìn)行處理。

（2）對于地下水首先做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，對滲水量較小的洞段，可在拱頂部打一定數(shù)量的超前鉆孔作為排水減壓孔，根據(jù)估算的涌水量選擇排水設(shè)備。對較大的突發(fā)性涌水洞段，可采用“引、堵”結(jié)合的辦法處理。采用導(dǎo)管引流，治分散為集中，用排水管集中引水，然后再噴射混凝土。當(dāng)圍巖出現(xiàn)淋水情況時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況，在穿越透水層部位布置一定數(shù)量的排水孔，用長40～70 cm，直徑20～25mm的排水管插入排水孔內(nèi)，插入深度為30～60 cm。排水管與巖壁的空隙用棉紗封緊，再用1：1的摻加速凝劑的水泥砂漿堵在棉紗外部，以迫使地下水沿鋼管排出。如果開挖面上有淋水，且可以推測鉆孔爆破后圍巖有大的涌水時(shí)，可采用“超前排水法”，具體施工方法是在開挖爆破前距掌子面輪廓線外20cm處斜向上前方25°鉆孔，間距30～60 cm，當(dāng)水沿鉆孔流出后，在鉆孔內(nèi)打入縫管式錨桿，利用錨桿一側(cè)的縫隙將水引入錨桿內(nèi)，同時(shí)還可以起到加固圍巖的作用。

（3）在圍巖特別破碎的地段，可以采用超前預(yù)固結(jié)灌漿或超前帷幕灌漿進(jìn)行灌漿封堵，同時(shí)起到堵水和加固圍巖的作用。并在開挖后的掌子面上掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖變形。

（4）加快排水廊道施工，降低地下水位，減小巖溶滲水量，對于涌水加強(qiáng)抽排，并灌漿處理。

3結(jié)論

施工中，針對不良地質(zhì)段采取超前支護(hù)、管棚、管棚加注漿或預(yù)注漿等方法加固圍巖、“邊開挖、邊支護(hù)、邊襯砌”、布設(shè)適當(dāng)排水孔、超前預(yù)固結(jié)灌漿或超前帷幕灌漿等多種有效措施，保證了圍巖穩(wěn)定，顯著提高了施工效率，施工安全性也得以大幅提升。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：中國水利水電第六工程局有限公司）