緩傾角薄層圍巖下大斷面洞室開挖與支護施工

摘 要：馬馬崖一級水電站進廠交通洞地質條件較差，主要為晶洞灰巖、泥晶灰巖，巖層為緩傾角薄層，不利于頂拱開挖成型，根據地質情況，選用楔形掏槽施工技術，確保洞室開挖質量；同時根據開挖揭露情況，及時采取相應方案對頂拱薄層進行支護，確保了洞身結構穩定。

關鍵詞：緩傾角薄層；楔形掏槽；爆破參數；支護方案；技術總結

中圖分類號：TU45 文獻標識碼：A

1 概述

馬馬崖一級水電站位于貴州北盤江中下游，為北盤江干流梯級開發的第二個電站，電站裝機容量558MW，安裝3臺180KW水輪發電機組與1臺18KW生態小機組。

進廠房交通洞位于大壩下游左岸，是進入引水發電系統地下廠房的唯一通道；交通洞全長753.34m，穿越中厚層夾薄層灰巖、晶洞灰巖及泥晶灰巖，洞內夾層、裂隙及巖溶發育，滲水嚴重；巖層單斜，產狀N60°-70°W，NE∠10°-14°，為緩傾角薄層。交通洞為馬蹄形結構，開挖斷面11.98×8.83m（寬×高）。

2 開挖方案

2.1 爆破參數設計

2.1.1 造孔設計

開挖采用手風鉆造孔，孔徑42mm；掏槽孔孔深3.8與4.0m，左右側掏槽孔間距3.5m，掏槽孔布置兩排，間排距0.5m×0.5m；崩落孔孔深3.5～3.6m，間排距0.9m×0.9m；底孔布置2排，間排距0.9m×0.9m，孔深3.5m。

2.1.2 裝藥量設計

進廠交通洞穿越晶洞灰巖、泥晶灰巖，為Ⅲ2與Ⅳ圍巖，夾層、裂隙發育，巖層為緩傾角薄層，局部地段巖層較為破碎；根據工程地質特征，結合類似工程施工經驗，開挖前對爆破參數進行了初步擬定，施工過程中，根據爆破效果及進尺情況，對孔位布置、起爆順序、裝藥量等進行及時調整與總結，取得了合理的爆破參數。

2.2 測量放樣

根據測量控制網，將測量控制點引至洞內，并在洞內單獨建立控制網，洞挖進尺過程中，將控制點向洞內傳遞，定期對洞內控制網進行復核。鉆孔前測量人員進行放點，按照爆破設計方案放出每個光面孔孔位及洞軸線走向，并用油漆做好標記。

2.3 裝藥

裝藥采用φ32的硝銨炸藥，掏槽孔、崩落孔、底孔采取連續裝藥，光面孔采取間隔裝藥，光面孔孔底藥量為線裝藥密度的1.5倍，中間及孔頂將1節炸藥分為2-3節進行間隔裝藥，間距20-30cm。

2.4 網絡連接

起爆采用非電毫秒微差爆破，掏槽孔及崩落孔起爆采用塑料導爆管（非電管）起爆，光面孔采用導爆索起爆，其孔外采用塑料導爆管與導爆索連接。起爆順序為：掏槽孔、緩崩落孔、光面孔；根據洞室孔位分層布置情況，同一排崩落孔，下層提前上層一個段次優先起爆，以便為上層提供臨空面；考慮到光面孔較多，為了減少單向藥量，下、上半洞各為一個段次起爆。

網絡連接好后，將掏槽孔、崩落孔及光面孔的塑料導爆管統一連接至電雷管，采用發爆器引爆。網絡連接布置見圖1。

2.5 出渣

爆破結束后采用1.0m3挖掘機先清理開挖面危石，然后采用3.0m3側卸式裝載機裝車， 20t自卸汽車出渣。

3 特殊地段采取的支護方案

進廠交通洞穿越巖層為緩傾角薄層，開挖過程中，多處遇夾層、裂隙及斷層破碎帶，洞內局部滲水嚴重；施工過程中根據開挖揭露情況，遵循“新奧法”原理，不同地質條件采取不同的加強支護方案：

（1）遇斷層、破碎帶地段，采用鋼格柵結合噴混凝土進行支護，鋼格柵采用φ22與φ16的鋼筋焊接形成，間距0.7-1.0m，然后按照設計圖紙掛設φ6.5@20×20cm的鋼筋網，噴混凝土進行支護。

（2）遇夾層、裂隙發育地段，采取增設φ25、L=4.5m或6.0m的錨桿，間距1.0m×1.0m，錨桿垂直開挖巖面；同時根據頂拱薄層巖層揭露情況，設置φ25@100×100cm的鋼筋骨架與錨桿焊接，然后在按照設計圖紙掛設φ6.5@20×20cm的鋼筋網，鋼筋網與鋼筋骨架焊接，噴C20混凝土厚10cm或15cm進行支護。

（3）掌子面遇夾層、斷層，在進行下一循環鉆爆前，增設φ25、L=4.5m或6.0m的超前錨桿，設置2-4排，間排距0.5m，錨桿傾斜向上為45°角布置。

（4）遇嚴重滲水、涌水地段，噴混凝土前在開挖面造φ50、L=3.0m的排水孔，將滲水引至支護面以外，確保噴混凝土施工；同時避免噴混凝土封閉后造成洞身水壓力增大，影響噴混凝土質量及洞身結構穩定。

結語

馬馬崖一級水電站進廠交通洞在緩傾角薄層地質條件下進行大斷面的洞室開挖，頂拱成型難度大，對結構穩定較為不利；洞身成型后的頂拱容易出現掉塊與沿層面垮塌，根據巖層揭露情況，采取楔形掏槽施工技術和合理爆破參數，以及加強支護方案，取得了較好的效果，確保頂拱緩傾角薄層結構穩定與施工安全。為后期引水發電系統土建工程地下洞室群開挖與支護施工提供了寶貴經驗。

參考文獻

[1] 崔學文主編.小浪底國際工程建設[M].北京：中國水利水電出版社.1998（12）.

[2] 先進技術、工藝和設備在小浪底工程的應用光盤[CP/DK].小浪底電視臺.1998.