淺談冬季軟巖隧洞進洞方案

周小泉

（新疆吉音水利樞紐工程建設管理局 新疆 和田 848000）

1 工程概況

吉音水利樞紐工程位于新疆和田地區于田縣境內的克里雅河干流吾格也克河上，壩址位于克里雅河支流烏什開布隆達里亞、可與克里雅河干流吾格也克河交匯口上游約830m處，地理坐標為東經81°33′、北緯36°11′，壩址以上控制流域面積6375km2。工程區距于田縣城約120km，距和田市323km，距烏魯木齊1418km，是克里雅河流域開發的控制性工程，是一項以灌溉、防洪為主，兼顧發電的綜合性水利工程。

吉音水利樞紐工程總庫容0.82億m3。水庫正常蓄水位2509.00m，相應庫容0.78億m3；設計洪水位2509.12m，相應庫容0.782億m3；校核洪水位2510.76m，相應庫容0.82億m3；死水位2470.00m，死庫容0.18億m3；水庫調節庫容0.6億m3。攔河大壩高124.5m，壩頂長度489m，電站裝機3×8MW，發電引水流量31.8m3/s，年發電量1.058億kW·h。工程建成后，可滿足克里雅河灌區灌溉面積70.73萬畝的用水要求，將下游防洪堤防洪標準由3年一遇提高到20年一遇。

吉音水利樞紐工程為Ⅱ等工程，由攔河壩、表孔溢洪洞、底孔泄洪、沖沙、放空洞（導流洞改建，龍抬頭形式）、發電引水洞、地面廠房（主廠房位于河床，副廠房位于左岸階地上）及電站尾水渠等組成。建筑物級別:攔河壩、表孔溢洪洞、底孔泄洪、沖沙、放空洞（導流洞改建，龍抬頭形式）、發電引水洞進口為2級，發電引水洞、發電廠房、尾水渠為3級，臨時性建筑物為4級。

2 引水發電洞下平洞進口及鎖口方案

引水發電系統及廠房工程施工按照工程進度安排，2014年12月25日完成了主廠房基礎開挖并出落下平洞洞臉。根據對洞臉的地質勘察結果，下平洞出口段位于壩軸線下游350m河流轉彎右岸邊，岸坡上部殘留3級階地，地表堆積有坡積碎石土層，厚8m左右；下部砂礫石約10m，結構密實。岸坡基巖大部被覆蓋，裂隙較發育，裂隙相互切割易形成小的不穩定體，對洞臉邊坡形成危害，因此需對洞臉上部巖體采取工程措施以確保出口段安全。

2.1 方案一

初期制定的方案為在隧洞頂拱開挖斷面外3m內采用Ф25的錨桿進行鎖口，錨桿入巖3m，間距60cm，排距100cm。開挖采用全斷面爆破開挖，爆破形式選用光面爆破，計劃進尺為80cm。

針對初期方案進行了實驗性開挖，爆破后洞頂高程以上5m的巖石塌落，鎖口錨桿也全部塌落。對現場進行地質勘察發現，該段為強風化巖層且伴有河床滲水，巖石硬度極軟，洞室成型困難。

2.2 方案二

依據初期實驗開挖的情況，在方案一的基礎上進行了優化。鎖口方法及錨桿布置形式不變，爆破開挖采用先進行下半洞開挖，后進行上半洞開挖的方式進行。計劃進尺變為50cm。

按照優化后的方案，進行了二次實驗性開挖。爆破完成后，上部巖石繼續塌落，鎖口錨桿同樣全部塌落，洞室未成型。

2.3 方案三

通過兩次開挖實驗可以看出，爆破效果極差且遠達不到進洞開挖的質量及安全要求。經過多方考慮及參照相關施工經驗，制定了“測量放線→破碎錘破除中心→人工擴挖→鋼拱架架設→錨桿施工→掛網噴護→下一循環”開挖方案，經過實驗效果較好。

（1）測量放線

測量放線工作是施工中關鍵的工序，本工程使用徠卡全站儀進行測量放線。進入施工現場以后，首先校核基準點，放出隧洞的中心線，建立施工控制網，并根據此控制網點，按設計圖紙放樣隧洞開挖輪廓線。

（2）破碎錘施工

放樣完成后，采用破碎錘進行開挖，開挖先從洞室中心開始進行撥出，開挖范圍為從中心開始至全斷面的三分之二。開挖進尺約為50cm。

（3）人工擴挖

因圍巖硬度較軟，如果采用破碎錘全斷面開挖的話，會造成嚴重超挖，固破碎錘開挖范圍只占開挖斷面的三分之二，剩余由人工采用破碎錘進行撥出。

（4）拱架架設

鋼拱架是軟弱圍巖中初期支護的重要組織部分，施工時嚴格按設計要求加工制作和架設。

鋼拱架斷面分4片拼接而成，每節之間由2個鋼腳板連接而成（δ=1m），拱架與基礎由1個鋼腳板連接而成。在洞外加工成型后，用自卸車拉至現場拼接，原則上片與片之間用螺栓聯接，榀與榀之間焊接。

施工時隧洞斷面開挖完成后，立即由機械運輸拱架片至安裝面由人工進行安裝，1榀拱架組成一個完整的拱架支承才能起到拱架的作用，施工中連接處采用連接件連接。

鋼支撐之間采用鋼筋網制成擋網，以防止巖石塊料掉落，鋼筋網采用焊接或其它方式與鋼支撐裕固連接，在砼襯砌施工前，按要求拆除部分鋼筋網，保證砼襯盡量填滿空隙。

鋼拱架安裝完后，開挖面噴護第一層混凝土護壁。

（5）錨噴支護

錨桿施工在開挖完成后進行造孔注漿，錨桿施工方法采用“先注漿、后安裝錨桿”的施工方法進行，施工順序；搭架桿—清壁—造孔—注漿—安裝錨桿—封堵保護。其工藝流程見圖1。

圖1 錨噴支護工藝流程圖

鉆錨桿孔前，應根據設計要求和圍巖情況，定出孔位，做出標記，開孔孔位偏差小于10cm。錨桿鉆孔采用氣腿式手風鉆進行造孔，錨桿孔徑為φ42mm，孔距的允許偏差為150mm。系統錨桿孔孔軸方向垂直于開挖面，局部加固錨桿的孔軸方向，按照設計要求與可能滑動面的交角大于45°。鉆孔傾角、方位角誤差均小于2°，孔深及孔徑滿足設計要求，鉆孔完畢后用高壓風或水沖洗鉆孔，清除孔內殘渣及孔壁浮渣，并吹干孔內積水。

錨桿選用優質Ⅱ級螺紋鋼筋，錨桿體按設計要求在加工場內斷料加工后，運至現場；錨桿安裝前，對桿體材料進行平直、去油污處理；錨桿內端頭切成20°～40°斜面，以利于插桿。錨桿采用人工安裝并插入孔底。

注漿采用水泥砂漿灌注，水泥采用標號不低于425#復合硅酸鹽水泥，砂子采用粒徑＜1.5mm的細砂，并經試驗室進行配合比試驗。根據需要可在砂漿中摻入減水、早強、速凝等外加劑，但摻入的外加劑不得含有對錨桿產生腐蝕作用的化學成份。水泥砂漿隨拌隨用，拌制均勻，防止石塊或其他雜物混入，初凝前使用完畢。

（6）鋼筋網噴射砼工程施工

噴射砼的施工工藝流程見圖2。

受噴面準備工作。噴射施工前拆除作業面障礙物，清除開挖面浮石、石渣或堆積物，挖除欠挖部分，用高壓風水沖洗受噴面；受噴面驗收合格后，在錨筋上設立噴厚標志。無錨筋時，自設錨筋設立噴厚標志。對受噴面滲水部位，采用埋設導管、盲管或截水圈作排水處理。

圖2 噴射砼的施工工藝流程

混凝土料采用在拌合站拌制。噴射混凝土的配合比通過室內及現場試驗確定。拌制噴射混凝土的混合料時，各種材料要按施工配合比要求分別稱量。允許偏差：水泥、速凝劑及鋼纖維不大于±2%，砂、石各不大于±3%。混合料攪拌時間不少于2min，混合料達到攪拌均勻，坍落度8cm～12cm，顏色一致的要求。混合料隨拌隨用，存放時間不超過20min，保持物料新鮮。

采用TK-961型濕噴機作業。噴射厚度小于10cm，噴射施工一次完成；噴射厚度大于10cm時，噴射施工分層完成。當作業層數不只一層時，各層間可間隔30min～60min。如果間隔時間大于1h，則按SDJ57-85規范要求對已噴混凝土面用風和水清洗。

受噴面作業順序采用自下而上分段分區方式進行。噴射作業時，連續供料，工作風壓穩定。完成或因故中斷作業時，將噴射機及料管內的積料清理干凈。

噴砼終凝2h后即開始噴水養護，14d內保持濕潤狀態。在基槽內澆筑梯形鋼筋砼導墻，砼標號C20，鋼筋采用Ⅰ級鋼筋。導墻高1.3m，墻頂厚0.3m，導墻間距0.6m。導墻模板采用定型鋼模板，導墻兩側立模同時進行，同時澆筑砼。

依據上述方案三隧洞開挖后從形狀、安全、質量方面都得到了改善。相比較來看，本次改進的方案會造成施工占用時間較長，但如果考慮常規支護方案的話，只能等來年進行或強行進行開挖造成大量超挖及安全隱患。

3 結語

不同圍巖類型的隧洞進洞的支護、鎖口技術，已有許多成熟經驗可以借鑒，但在新疆和田吉音水利樞紐引水發電系統及廠房工程隧洞進洞的支護、鎖口施工中，由于地理、氣候、工期等條件的影響，隧洞開挖在12月～1月進行，借用已有的經驗無法解決松軟巖層的支護和鎖口問題。在摸清地質條件的情況下，對引水發電洞下平洞進洞的支護及鎖口施工方案進行了改進，取得了良好的開挖效果，為水利工程在冬季進洞的施工積累了寶貴的施工經驗，為以后施工節約了工期，大大減少了工程經營成本。※