區(qū)域斷層對(duì)深孔閘井開挖的影響及處理

潘奕舟

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所）

1 地質(zhì)情況

新疆AETS 水利水電樞紐工程2#深孔閘井段巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，強(qiáng)風(fēng)化層厚3～5 m，弱風(fēng)化層厚15～20 m。巖層層理發(fā)育，呈中厚～薄層狀，產(chǎn)狀355°SW∠65～80°，傾坡外，巖體中順層小斷層發(fā)育。

開挖至1 767 m，下游壁中心線左側(cè)高程1 769.80～1 767 m發(fā)育一組裂隙與層面相互切割巖體完整性較差，沿裂隙易產(chǎn)生滑塌。開挖至1 765 m，開挖揭露F3斷層在1 765 m高程出露于左側(cè)壁，產(chǎn)狀86°SE∠65°，破碎帶寬0.50 m，主要為糜棱巖夾薄層斷層泥，斷面較平直，受斷層影響圍巖穩(wěn)定性差。下挖斷層帶過(guò)程中出現(xiàn)局部滑塌，進(jìn)行錨筋樁加固處理后開始下挖和擴(kuò)挖。5月6日晚進(jìn)行爆破施工。5月7日早晨發(fā)現(xiàn)左側(cè)井壁兩端噴砼層出現(xiàn)豎向裂縫，向上至1827路面及坡腳均出現(xiàn)裂縫，寬度約1.50 cm，無(wú)明顯錯(cuò)臺(tái)，考慮到施工安全，停止施工。綜合上述的分析，了解到相關(guān)地質(zhì)情況，通過(guò)詳細(xì)的闡述相關(guān)的問(wèn)題，可以采取合理的應(yīng)對(duì)方案，保證更好的維護(hù)工程施工過(guò)程，避免對(duì)施工階段構(gòu)成一定的威脅，直接影響到項(xiàng)目建設(shè)的成果。

2 閘井左側(cè)邊坡位移形成機(jī)制

對(duì)于閘井左側(cè)邊坡位移的情況，工作人員應(yīng)該及時(shí)的分析并妥善的處理，結(jié)合其形成機(jī)制加以討論。地質(zhì)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查及對(duì)原勘察資料分析后，查明了豎井左側(cè)邊坡位移形成機(jī)制如下。①豎井左側(cè)巖質(zhì)邊坡裂縫的成因是由不利結(jié)構(gòu)面組合位移進(jìn)成的，目前處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。②F3 斷層在1 765 m 高程處斜切左側(cè)井壁，形成位移底滑面，開挖切斷F3 斷層根部，形成不利塊體向右側(cè)位移的臨空面，上、下游兩側(cè)夾泥順層結(jié)構(gòu)面構(gòu)成滑體兩側(cè)界面。③水庫(kù)運(yùn)行后，F(xiàn)3斷層水下部分飽和，強(qiáng)度降低，不移定體對(duì)閘井結(jié)構(gòu)穩(wěn)定構(gòu)成一定威脅。

3 地質(zhì)參數(shù)建議值

根據(jù)結(jié)構(gòu)面特征結(jié)合經(jīng)驗(yàn)類比，提出豎井段巖體及結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)地質(zhì)建議值見表1。

表1 豎井巖體及結(jié)構(gòu)面地質(zhì)參數(shù)建議值表

4 加固處理建議

4.1 臨時(shí)加固措施

4.1.1 回填支撐法

將施工機(jī)械從豎井底移出，然后將F3 斷層已切割的根部回填素混凝土或井內(nèi)回填石碴，以起到增大安全系數(shù)保證施工安全之目的，其優(yōu)點(diǎn)是可靠度較高，工期相對(duì)較短，施工難度?。蝗秉c(diǎn)是存在二次開挖，另外，立模板和吊運(yùn)機(jī)械存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.1.2 水平鋼支撐法

采用多排水平鋼支撐自下而上撐于左右兩側(cè)巖壁，起到阻滑作用，以保證施工安全，優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，缺點(diǎn)是鋼支撐跨度大，抗滑效果可靠性相對(duì)較差，施工作業(yè)存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 永久加固措施

4.2.1 全加固方案

采用預(yù)應(yīng)力錨索等對(duì)塊體進(jìn)行加固處理，起到有效的阻滑作用，施工靈活，速度快，干擾小。

4.2.2 上部開挖+加固方案

將1805 高程以上位移塊體挖除，采用預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)殘余不穩(wěn)定塊體進(jìn)行加固，施工期較長(zhǎng)，施工干擾較大。

4.2.3 大開挖方案

將F3以上位移塊體全部挖除，以絕隱患，優(yōu)點(diǎn)是措施可操作性強(qiáng)，施工安全有保證，缺點(diǎn)是工期長(zhǎng)，須恢復(fù)1827道路，下游側(cè)開挖邊坡須加固。

4.2 錨索加固完成后

錨索加固完成后，進(jìn)行下部開挖時(shí)，考慮到位移巖體受斷層影響完整性較差，設(shè)計(jì)依據(jù)地質(zhì)意見，在1 786高程以下，布置了三排錨筋樁（考慮到原設(shè)計(jì)下部已有一排錨筋樁，第三排未打），清除完回填砂礫石料后，繼續(xù)下挖至1 757 m高程時(shí)，F(xiàn)3斷層面完全出露，破碎帶寬度2.50 m，開挖至1 757 m時(shí)，F(xiàn)3斷層上盤臨坡巖體上游段發(fā)生小規(guī)?；?，下盤斷層影響帶巖體較破碎，地質(zhì)分析認(rèn)為F3上盤1 786 m以下倒三角體存在滑塌風(fēng)險(xiǎn)，需加固處理。

4.3 下井現(xiàn)場(chǎng)察看

下井現(xiàn)場(chǎng)察看，聽取現(xiàn)場(chǎng)施工地質(zhì)人員匯報(bào)和查看地質(zhì)資料，并召開了由設(shè)計(jì)、地質(zhì)人員參加的技術(shù)討論會(huì)，發(fā)現(xiàn)F3 斷層上盤巖體完整性差，F(xiàn)3上盤1 786 m以上巖體（已錨索加固）處于穩(wěn)定狀態(tài)；1 786 m以下巖體（高度18 m，最大厚度9.50 m，總體積約2 325 m3）較破碎，已完成的四排錨筋樁阻滑作用有限，巖體抗拉強(qiáng)度不高，在開挖爆破擾動(dòng)作用下存在滑塌風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)施工安全影響較大，須采取加固處理措施。

閘井左側(cè)1 805 m 平臺(tái)位于F3 沖溝下部，為雨水匯集區(qū)，雨水入滲對(duì)F3 斷層上盤巖體穩(wěn)定極為不利，須盡快封閉并設(shè)排水溝，將匯集雨水引出。

F3 在上、下游壁及右側(cè)壁出露寬度2～3m，以碎裂巖為主，斷層通過(guò)段井壁穩(wěn)定性較差，須加強(qiáng)錨固。下游壁擴(kuò)挖段部分位于F3斷層帶內(nèi)，須加強(qiáng)支護(hù)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)文章的概述，明確了當(dāng)前區(qū)域斷層能夠產(chǎn)生的影響，結(jié)合著項(xiàng)目實(shí)際概況加以分析，了解到項(xiàng)目建設(shè)階段深孔閘井開挖的基本要求。為了更好的規(guī)避區(qū)域斷層構(gòu)成的威脅，在項(xiàng)目建設(shè)階段，應(yīng)該積極的重視其對(duì)于深孔閘井開挖造成的影響，通過(guò)擬定合理的加固方案，為相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程提供可靠的保障，促使區(qū)域斷層的危害能夠降至最低，滿足項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需要，符合現(xiàn)階段工程建設(shè)的相關(guān)指標(biāo)。