古城水电站引水隧洞施工的质量控制措施

　　1、 工程概况

　　古城水电站地处四川平武县涪江上游干流。5# 支洞要担负的主洞区段相对较长，是该水电站工期控制的重中之重。经查证，岩体以灰色状粉砂质千枚状为主，夹薄层状砂岩及结晶生物碎屑灰岩透镜体，强度较低，片理有所发育，且岩层的实际走向与洞轴线之间的夹角相对较小，结构面的构成不利，围岩稳定性较低，隧洞地处地下水位线之下，施工中常出现塌方和渗水等问题。鉴于此，对断层、挤压破碎带和不利结构面组合所引发的局部不稳定块体，要采取临时支护措施。开挖后千枚岩呈碎石、角砾状，为显微鳞片变晶结构，含水量时为鳞片状，片理发育极为显著，用手触摸较为光滑，并存在丝绢光泽，遇水立刻泥化、软化。掌子面的渗水性能较低，开挖后却有微量渗漏水、滴状及面状浸湿，量较小，拱部会出现掉块、坍塌现象。

　　围岩的稳定性相对较低，均依照 V 类围岩支护。

　　2、 施工中暴露的问题及成因

　　2.1 施工中的问题

　　千枚岩与板岩的软硬岩、互层区段相间，较难控制爆破的用药量，通常会引发软岩局部超挖、硬岩极少部位欠挖的问题，造成开挖成型较差。因此，会不同程度出现个别部位坍塌或掉块现象。在千枚岩区段，岩体十分破碎，并呈明显的片状、鳞片状和团块状，开挖时很容易钻进，却易导致塌孔。千枚岩遇水之后软化如同弹簧土，泥化呈现淤泥形态。在初期支护后，至今未曾出现围岩收敛及形变的问题，相对稳定；开挖时地下水缺失，后期的地下水会加大。上述病害均会严重降低工程施工的安全质量。

　　2.2 成因探讨

　　本水电站引水隧洞（5# 支洞）千枚岩Ⅴ类围岩区的施工较困难，取决于变质岩的固态特征、施工所在地的地质构造、千枚岩的特征及地下水等诸多要素。在隧洞洞身开挖时，个别洞段起先未找到地下水，在短期内便有滴水，以至于出现股水。这是由于位于洞身的千枚岩层上侧为板岩层（因受开挖断面的严格限制，开挖时未被明确为板岩层）。大多数洞段因千枚岩已足够厚，在洞身开挖后未曾找到地下水。塑性区的日益扩大与地下水的发育成熟相互促进和影响，降低了围岩的稳定性能，使形变现象屡屡出现，诱发涌水、坍塌等多种病害。

　　3、 古城水电站（5# 支洞）引水隧洞施工的质量控制措施

　　3.1 一般先沿洞顶设置 Φ25 （Φ28）、L=4.5 或 6.0m 超前锚杆锁固围岩外壁，再进行开挖。开挖采用浅眼（1～2m）、密孔、短进尺、多循环的施工方案，辅以导洞领进二次扩挖成型施工，施工中严格控制装药量，尽量避免扰动周边围岩，开挖后采用挂网喷砼支护与钢拱架结合及时支护周边围岩、回填塌落空腔，并设排水孔集中排水。针对地下水发育或涌水的地段，要设置数量不等的深排水孔并及时喷砼封闭岩面，集中引水，必要时可运用速凝砼或化学灌浆，堵引结合，采用挂网喷锚砼支护与钢拱架结合的方法及时支护并加强周边围岩；必要时可采用管棚及超前灌浆等特殊措施进行施工。

　　3.2 由于引水隧洞洞挖段开挖尺寸较大，且位于地下水位线以下，岩石以灰色粉砂质千枚状板岩为主，岩石破碎且强度低，故本段引水隧洞均以分层开挖、支护紧随其后的施工方法。引水隧洞开挖总体分为上、下两层进行,采用全断面开挖上层并及时对顶拱进行锚喷支护；下层在上层开挖完成后进行开挖支护及混凝土浇筑施工。若地质情况不理想，Ⅴ类围岩洞挖施工采用导洞领进 1～2 茬炮，与上层扩挖施工同时进行。下层保护层开挖在混凝土浇筑前采用液压锤配合钻爆的方式进行。开挖至结构面后及时对岩面进行锚杆及喷射砼施工，封闭围岩使其形成整体。

　　3.3 开挖时要预防个别方位的坍塌，着力改善洞挖成形质量。开挖采用微震光面爆破的办法，辅以人工风镐的方法开挖。在开挖线上可预留消能减震孔，孔间隔长度为 30cm，与周边眼的深度一致。

　　周边眼在距离消能减震孔 20～30cm 处设孔，密切结合围岩的地质状况准备一卷或半卷炸药。同断面围岩比较差的位置周边孔的间隔长度也较小，装药量少。爆破后个别部位没能沿着减震孔所掉落的位置，可用人工风镐撬挖。

　　3.4 扒碴和装碴运输。装碴借助 ZL50C 型号的装载设备，自卸汽车运输。

　　3.5 初期支护。初期支护选用钢拱架+超前注浆小型导管(也可用超前锚杆)联合支护：（1）立拱挂网。拱架锚杆选择 准28mm 螺纹钢，L=6m，排距 1.0m，矩形布置，锚杆外露部分端部做成弯钩状，与工字钢焊成整体。钢支撑采用 I18 型钢，钢拱架间距 0.5m，两榀钢支撑之间用 准25mm 螺纹钢筋，并与拱架牢固连接，连接筋长度大于拱架间距 0.2 米，顶拱 120°的范围内间距为 0.5m，120°范围以外的两侧间距为 0.6m~0.7m，依照实际状况对局部围岩破碎段加密。准28 锁脚锚杆，锁脚锚杆采用 d42mm 管式注浆管,L=6m，每榀 6 根。18# 钢支撑与岩壁空腔较大地段，采用径向短工字钢形成拱上拱，同拱架焊接为一个整体；钢筋网设置一层，选择 准8.0mm 的圆钢焊制，网片网格之间的距离为 15cm×15cm。（2）喷射混凝土。喷射混凝土的标号为 C20。在短暂支护喷射混凝土中可适当地掺入微纤维，以将毛洞壁封闭，切实提高抗渗性，改善作业条件，缩短工期。喷射混凝土的厚度是 20cm，超挖处用喷射混凝土填充压实，以全面提高初期支护强度。

　　4、 结束语

　　千枚岩的地质条件相对困难，短台阶、弱爆破、强支护、速排水、早封闭是隧洞安全开挖施工的重要原则，积极给予强大的支护，依靠所探测的关键信息积极稳妥地搞好各项施工任务，方能做到科学施工。

　　参考文献：
　　[1]李铭.缅甸巴鲁昌 3 号电站引水隧洞千枚岩地段施工技术[J].广东水利水电，2010（10）.
　　[2]张景岳，霍吉才.水电站引水隧洞衬砌施工质量控制[J].水力发电，2009（3）.