泄洪洞出口洞段的開挖支護探討

■張 鋒 ■中國水利水電第四工程局有限公司第三分局，河北 保定 072750

1 工程案例概述

某水電站泄洪洞全長1422．127m，縱坡為2．668%，為城門洞口形，出口設計斷面尺寸為16．4x21．2m(寬x高)。相關地質資料顯示，此工程泄洪洞出口段巖性為閃長巖，巖體為強卸荷、強風化，裂隙發育導致破碎帶還受到擠壓，不利于結構面組合。開挖洞臉邊坡由于受不利因素影響，在初期開挖階段，曾多次出現不同程度的邊坡坍塌，存在較大的安全隱患。

2 泄洪洞出口洞段開挖支護技術措施

2．1 準備工作

本文研究施工采用的出洞方案為“洞臉加固、洞身固結及導洞分層開挖”，以此確保施工安全。具體指在泄洪洞出口巖塞段開挖前應加固好出口邊坡左側塌方區。按照上、中、下3層開挖。首先洞臉鎖口支護;泄洪洞口1300以上鎖口采用長9．0m，直徑28mm的錨桿。第一排鎖口錨桿只與第二、第三排錨桿間距相差0．5m。在距離設計開挖輪廓線上方80cm處布置1排大管棚，以此確保出洞開挖洞臉段穩定性。為便于安裝，可將鋼管前段加工成尖錐形，管壁四周鉆1個直徑10mm的小孔，采用水灰比1∶1純水泥漿對管棚進行注漿，減少待凝時間可在漿液中摻入5%SW早強劑。其次洞臉邊坡加固;泄洪洞坍塌外漏墻體因強風化有極高的破碎度，若采用普通支護不能達到預期效果。此外，考慮到泄洪洞出動實際情況，除了采取錨索與框格梁相結合的形式加固處理泄洪洞洞臉邊坡1317．-1375．0外，為進一步加強邊坡巖體的整體性及出洞前偏壓問題，特采取預固結灌漿和塌方區貼坡混凝土處理泄洪洞出口洞臉20m高邊坡范。

2．2 泄洪洞出洞開挖

首先上層開挖施工;根據現場實際并結合施工地質情況可采取先導洞后擴挖開挖方式施工，同時還要充分考慮到裝載機出渣及挖機的排險方便性，可在導洞施工時擴挖時由洞外向洞內。鉆爆設計工藝參數如下:1)主爆破孔孔距為0．7～0．9m。2)主爆破孔及周邊孔孔徑均為42mm，采用氣腿鉆造孔。3)擴挖周邊孔孔距和導洞為40cm。4)采用不耦合間隔裝藥結構針對周邊孔，炸藥選用200g±3g的2號巖石乳化炸藥。將整節藥用小刀分成3段，在周邊孔插入導爆索，反向折起最底部藥卷，用膠帶將其和藥卷綁在竹片上，每節藥卷間隔30cm。(具體如圖1所示)。其次中層開挖施工;中層開挖高度9m，先抽槽中部，兩側預留至少3．0m的水平，具體爆破參數如下:用氣腿鉆在邊墻造爆破孔，孔深3m，孔徑42mm，孔距0．9～1．2m，藥卷直徑32mm，連續裝藥。采用快速鉆造對主爆破孔造孔，鉆孔深度9．2m，孔徑80mm，間排距2．4mx2．0m，炸藥為乳化炸藥，不偶合連續裝藥。

圖1 泄洪洞出洞上層擴挖鉆爆設計

2．3 泄洪洞出洞支護施工

首先鋼格柵支護;采用螺紋鋼對鋼隔柵立柱主筋進行施工，斷面為30cm×30cm正方形，采用鋼隔柵臨時支護開挖泄洪洞出洞，按照均勻受力的原理在上層開挖拱圓弧段鋼格柵。將鋼格柵與鎖腳錨桿外露部焊接為U型增強鋼格柵的整體穩定性。其中邊墻直線段鎖腳錨桿為長9m，直徑32mm的螺紋鋼，頂拱圓弧段鎖腳錨桿為長6，直徑28mm的螺紋鋼，將直徑為28mm的縱向連接鋼筋布置于每榀鋼格柵之間。其次系統錨桿施工;上述工作完成后，按照設計要求加強支護系統錨桿，錨桿規格為直徑32mm，長6m及間排距1．5m交錯布置。

3 施工安全措施

在施工期間建立監測小組，在成洞后按照設計要求及時埋設觀測儀器，如收斂計和多點位移計，將觀測技術作為觀測時的準則。開挖過程中，對出口洞口段邊坡加強監測力度，早晚各監測一次，隨著施工時間的延長而增加監測次數。施工中間階段，可根據實際需要對觀測次數進行調整。如果遇到大暴雨、地下水位長期持續較高、汛期、大暴雨、爆破失控等多次測讀呈現持續遞增情況，在無壓段開挖施工期間應進行加密觀測。此外，所有操作工人在噴射混凝土時必須穿戴防塵工作服、佩戴防塵口罩、防護眼鏡、橡膠手套及安全帽。嚴格控制噴射時的距離，水壓及風壓，避免回彈骨料及粉塵傷人。注漿錨桿時，注漿壓力不宜過大，不能對砂漿設備進行空吹，以免傷及施工人員，不允許將注漿口對著他人。結束噴漿后，應及時對噴射機及管路進行清洗，避免管道堵塞引發爆炸，傷及他人。

4 結語

綜上所述，本文所研究工程案例除了按施工圖紙要求進行開挖支護外，其中地質缺陷及塌方形成的偏壓等都采取綜合措施予以解決，施工期間監測數據表明，泄洪洞無壓段支護參數設計合理，圍巖變形在整個施工期的狀態都較為穩定，同時也為地下工程施工圍巖穩定提供強有力的支撐，再一次說明開挖支護施工方案可行，值得推廣和應用。

［1］李越，范萍，趙龍飛等．瀘定水電站3號泄洪洞出洞開挖支護［J］．水力發電，2011，(5):51-53．

［2］呂俊，文斌．甲巖水電站右岸泄洪洞旋流豎井Ⅱ期開挖支護施工［J］．云南水力發電，2013，(2):48-49，85．

［3］楊鵬．小灣水電站泄洪洞工作閘門室開挖支護施工方案設計［J］．工程建設與設計，2011，(2):109-111．