古城水電站引水隧洞千枚巖施工質量控制

李賢軍 曾建 夏添

摘 要：文章系統地總結了在軟弱圍巖千枚巖隧道施工過程中的若干切實可靠的辦法及安全快捷施工的實踐經驗，為提高工程的施工質量提供參考依據。

關鍵詞：千枚巖；隧洞施工；質量控制

1 工程概況

古城水電站地處四川平武縣涪江上游干流。5#支洞要擔負的主洞區段相對較長，是該水電站工期控制的重中之重。經查證，巖體以灰色狀粉砂質千枚狀為主，夾薄層狀砂巖及結晶生物碎屑灰巖透鏡體，強度較低，片理有所發育，且巖層的實際走向與洞軸線之間的夾角相對較小，結構面的構成不利，圍巖穩定性較低，隧洞地處地下水位線之下，施工中常出現塌方和滲水等問題。鑒于此，對斷層、擠壓破碎帶和不利結構面組合所引發的局部不穩定塊體，要采取臨時支護措施。開挖后千枚巖呈碎石、角礫狀，為顯微鱗片變晶結構，含水量時為鱗片狀，片理發育極為顯著，用手觸摸較為光滑，并存在絲絹光澤，遇水立刻泥化、軟化。掌子面的滲水性能較低，開挖后卻有微量滲漏水、滴狀及面狀浸濕，量較小，拱部會出現掉塊、坍塌現象。圍巖的穩定性相對較低，均依照V類圍巖支護。

2 施工中暴露的問題及成因

2.1 施工中的問題

千枚巖與板巖的軟硬巖、互層區段相間，較難控制爆破的用藥量，通常會引發軟巖局部超挖、硬巖極少部位欠挖的問題，造成開挖成型較差。因此，會不同程度出現個別部位坍塌或掉塊現象。在千枚巖區段，巖體十分破碎，并呈明顯的片狀、鱗片狀和團塊狀，開挖時很容易鉆進，卻易導致塌孔。千枚巖遇水之后軟化如同彈簧土，泥化呈現淤泥形態[1]。在初期支護后，至今未曾出現圍巖收斂及形變的問題，相對穩定；開挖時地下水缺失，后期的地下水會加大。上述病害均會嚴重降低工程施工的安全質量。

2.2 成因探討

本水電站引水隧洞（5#支洞）千枚巖Ⅴ類圍巖區的施工較困難，取決于變質巖的固態特征、施工所在地的地質構造、千枚巖的特征及地下水等諸多要素。在隧洞洞身開挖時，個別洞段起先未找到地下水，在短期內便有滴水，以至于出現股水。這是由于位于洞身的千枚巖層上側為板巖層（因受開挖斷面的嚴格限制，開挖時未被明確為板巖層）。大多數洞段因千枚巖已足夠厚，在洞身開挖后未曾找到地下水。塑性區的日益擴大與地下水的發育成熟相互促進和影響，降低了圍巖的穩定性能，使形變現象屢屢出現，誘發涌水、坍塌等多種病害[2]。

3 古城水電站（5#支洞）引水隧洞施工的質量控制措施

3.1 一般先沿洞頂設置Φ25（Φ28）、L=4.5或6.0m超前錨桿鎖固圍巖外壁，再進行開挖。開挖采用淺眼（1～2m）、密孔、短進尺、多循環的施工方案，輔以導洞領進二次擴挖成型施工，施工中嚴格控制裝藥量，盡量避免擾動周邊圍巖，開挖后采用掛網噴砼支護與鋼拱架結合及時支護周邊圍巖、回填塌落空腔，并設排水孔集中排水。針對地下水發育或涌水的地段，要設置數量不等的深排水孔并及時噴砼封閉巖面，集中引水，必要時可運用速凝砼或化學灌漿，堵引結合，采用掛網噴錨砼支護與鋼拱架結合的方法及時支護并加強周邊圍巖；必要時可采用管棚及超前灌漿等特殊措施進行施工。

3.2 由于引水隧洞洞挖段開挖尺寸較大，且位于地下水位線以下，巖石以灰色粉砂質千枚狀板巖為主，巖石破碎且強度低，故本段引水隧洞均以分層開挖、支護緊隨其后的施工方法。引水隧洞開挖總體分為上、下兩層進行，采用全斷面開挖上層并及時對頂拱進行錨噴支護；下層在上層開挖完成后進行開挖支護及混凝土澆筑施工。若地質情況不理想，Ⅴ類圍巖洞挖施工采用導洞領進1～2茬炮，與上層擴挖施工同時進行。下層保護層開挖在混凝土澆筑前采用液壓錘配合鉆爆的方式進行。開挖至結構面后及時對巖面進行錨桿及噴射砼施工，封閉圍巖使其形成整體。

3.3 開挖時要預防個別方位的坍塌，著力改善洞挖成形質量。開挖采用微震光面爆破的辦法，輔以人工風鎬的方法開挖。在開挖線上可預留消能減震孔，孔間隔長度為30cm，與周邊眼的深度一致。周邊眼在距離消能減震孔20～30cm處設孔，密切結合圍巖的地質狀況準備一卷或半卷炸藥。同斷面圍巖比較差的位置周邊孔的間隔長度也較小，裝藥量少。爆破后個別部位沒能沿著減震孔所掉落的位置，可用人工風鎬撬挖。

3.4 扒碴和裝碴運輸。裝碴借助ZL50C型號的裝載設備，自卸汽車運輸。

3.5 初期支護。初期支護選用鋼拱架+超前注漿小型導管（也可用超前錨桿）聯合支護：（1）立拱掛網。拱架錨桿選擇？準28mm螺紋鋼，L=6m，排距1.0m，矩形布置，錨桿外露部分端部做成彎鉤狀，與工字鋼焊成整體。鋼支撐采用I18型鋼，鋼拱架間距0.5m，兩榀鋼支撐之間用？準25mm螺紋鋼筋，并與拱架牢固連接，連接筋長度大于拱架間距0.2米，頂拱120°的范圍內間距為0.5m，120°范圍以外的兩側間距為0.6m～0.7m，依照實際狀況對局部圍巖破碎段加密。？準28鎖腳錨桿，鎖腳錨桿采用d42mm管式注漿管，L=6m，每榀6根。18#鋼支撐與巖壁空腔較大地段，采用徑向短工字鋼形成拱上拱，同拱架焊接為一個整體；鋼筋網設置一層，選擇？準8.0mm的圓鋼焊制，網片網格之間的距離為15cm×15cm。（2）噴射混凝土。噴射混凝土的標號為C20。在短暫支護噴射混凝土中可適當地摻入微纖維，以將毛洞壁封閉，切實提高抗滲性，改善作業條件，縮短工期。噴射混凝土的厚度是20cm，超挖處用噴射混凝土填充壓實，以全面提高初期支護強度。

4 結束語

千枚巖的地質條件相對困難，短臺階、弱爆破、強支護、速排水、早封閉是隧洞安全開挖施工的重要原則，積極給予強大的支護，依靠所探測的關鍵信息積極穩妥地搞好各項施工任務，方能做到科學施工。

參考文獻

[1]李銘.緬甸巴魯昌3號電站引水隧洞千枚巖地段施工技術[J].廣東水利水電，2010（10）.

[2]張景岳，霍吉才.水電站引水隧洞襯砌施工質量控制[J].水力發電，2009（3）.