老撾南歐江六級水電站導流洞施工技術

龔明鵬，李宏祥

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南昆明650051)

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老撾南歐江六級水電站導流洞施工技術

龔明鵬，李宏祥

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南昆明650051)

南歐江六級水電站導流洞洞徑大，隧洞處于板巖地區，圍巖呈薄層狀結構，節理、裂隙及構造發育，圍巖穩定性差。通過采取調整進出口施工方案、及時支護、引排地下水、控制固結灌漿質量等一系列措施后，保證了施工的正常進行。

導流洞；施工技術；南歐江六級水電站；老撾

0　引　言

南歐江六級水電站位于老撾豐沙里省境內，為南歐江七梯級規劃的第6個梯級。本工程采用隧洞導流，在左岸布置1條過流斷面為11 m×14 m(寬×高)的城門洞形隧洞，全長616.884 m。本地區巖石主要為板巖，屬泥巖淺變質巖，遇水易軟化。導流洞通過地層的板巖局部夾少量變質粉～細砂巖，呈薄層狀或塊裂狀結構，節理、裂隙、構造及地下水發育，地下洞室圍巖穩定條件總體較差。工程于2014年1月實現截流，導流洞經歷了2014年和2015年汛期洪水的考驗，隧洞安全，并于2015年12月完成堵頭封堵。

回顧導流洞的建設過程，結合本工程的實踐成果，同時借鑒和參考了老爺嶺隧洞進口在復雜地質條件下的進洞方法[1- 2]、某工程引水隧洞在炭質板巖地區開挖塌方處理的經驗[3]、部分學術研究成果及思路[4]、軟弱地質條件下大斷面隧洞開挖施工方法[5]，對南歐江六級水電站導流洞軟巖地區大洞徑隧洞施工進行了總結。

1　導流洞進出洞開挖

1.1導流洞進口

本工程導流洞進口開挖邊坡高85 m，全強風化區布置常規錨噴支護，邊坡腰部及洞臉各布置2排L=25 m、600 kN的錨索。進口漸變段開挖斷面尺寸為14.4 m×18.7 m(寬×高)，開挖尺寸大，頂部拱圈為漸變部位，穩定性較差。

導流洞進口開挖過程中，邊坡支護及時跟進。錨索施工完成后，進行進口漸變段上半洞開挖。上半洞開挖完成后，將進口作為隧洞上游段開挖通道使用，上游段隧洞開挖過程中，不進行漸變段下半洞開挖。導流洞進行襯砌混凝土澆筑前，最后對漸變段下半洞進行開挖。先在隧洞中間開槽，再對兩側邊墻部位進行開挖。漸變段下半洞開挖完成后，立即進行漸變段混凝土澆筑。通過上述措施，在整個施工期，進口邊坡和隧洞進口段一直處于穩定狀態。

1.2導流洞出口

導流洞出口段地質條件相對復雜，邊坡支護在導流洞出口進洞前尚未施工完成，且提前對隧洞出口段進行了下挖。開挖過程中，板巖遇大雨軟化，出口段及出口邊坡發生塌方。塌方后，進行了清坡及支護處理。在洞內塌方涌渣處，先澆筑了24 m隧洞邊頂拱，以確保施工安全，然后再由內向外進行塌方段的開挖。塌方處理完成后，出口段隧洞和邊坡穩定。

1.3施工總結

導流洞進出洞是隧洞工程的關鍵項目。在軟巖地區進行隧洞進出口開挖應高度重視以下幾點：①邊坡支護的及時性。在進洞或出洞前應確保邊坡支護完成，邊坡處于穩定狀態。②進出口不應在澆筑混凝土前全斷面開挖到位。為確保交通通道暢通，可先進行上半洞開挖或中導洞開挖，在邊坡經歷了汛期考驗及隧洞其他段開挖完成后，最后對進出口段進行下挖或擴挖。開挖完成后，立即進行混凝土澆筑，從而確保進出口的安全。③在地質條件復雜、邊坡和洞室穩定性較差的情況下，可在施工支洞部位由內向外進行洞室的開挖支護工作。

表1計算成果

等效隧洞半徑/m塑性區深度/m徑向變形/mm不及時支護及時支護不及時支護及時支護臨界支護力Pcr/MPa支護后安全系數Fs支護方式7.56.23.0105.556.00.701.23?25、L=4.5m的錨桿,噴20cm厚混凝土及間距1.0m鋼拱架

2　隧洞支護

本工程導流隧洞典型斷面開挖尺寸為13 m×15 m(寬×高)。隧洞通過地層巖性多為板巖，局部夾少量變質粉～細砂巖，呈薄層狀或塊裂狀結構，節理、裂隙、構造及地下水發育，地下洞室圍巖穩定條件總體較差。針對導流洞IV類圍巖開挖后遇水易軟化的特點，采用“收斂變形-約束方法”對洞室開挖后的支護方式和支護時機進行變形及穩定性分析。假定隧洞為圓形，其他不同形式斷面均可采用面積等效法將其假定為圓形斷面進行計算，洞身受均布壓力作用。導流洞城門洞形斷面等效為圓形斷面后，斷面半徑為7.5 m。假定支護措施離掌子面2.0 m進行施加，即爆破進尺為2.0 m，爆破清渣后立即支護。洞周塑性區見圖1。隧洞變形收斂率與隧洞支護壓力的關系見圖2。計算成果見表1。

圖1　洞周塑性區

圖2　隧洞變形收斂率與隧洞支護壓力的關系

從表1可知，洞室如不及時支護，則洞周塑性區開展深度為6.2 m，塑性區開展范圍大，圍巖穩定性差；假定支護措施離掌子面2 m施加，采用φ25、L=4.5 m錨桿，噴20 cm厚混凝土及間距1.0 m鋼拱架進行及時支護，支護后洞周塑性區深度為3.0 m，洞室安全系數為1.23，洞室穩定性較好。

實際施工過程中，對Ⅲ類圍巖洞段采用了φ25、L=4.5 m錨桿，噴20 cm厚混凝土及間距1.0 m鋼拱架進行及時支護；對IV類圍巖洞段采用了φ25、L=6 m錨桿，噴20 cm厚混凝土及間距0.7 m鋼拱架進行及時支護，洞室開挖支護后穩定。實際施工效果表明，軟巖地區隧洞在開挖過程中，支護措施及時跟進，能有效減小開挖后塑性區深度的開展。同時，還能及時封閉巖石表面，避免巖石軟化加劇，從而有效地保障隧洞的整體穩定。

3　地下水引排

在地下水豐富的軟巖地區，地下水對邊坡及洞室穩定均會造成較大影響，應采取措施對地下水進行有效引排，從而確保在施工過程中邊坡和洞室的穩定。

3.1導流洞進口

本工程導流洞進口段上下游側各有1條沖溝發育，進口段節理和裂隙發育，地下水豐富，地下水對進口邊坡和進口段洞室穩定造成較大影響。施工過程中，在導流洞進口邊坡設置2排10 m深排水孔；導流洞軸線正上方的洞臉一鎖口錨索造孔(深25 m)后，水直接從孔口流出，現場將此錨索孔調整為排水孔使用。在進水塔澆筑前，此排水孔一直有效排水。在進口段的洞頂位置設置系統排水孔，排水效果明顯。通過以上措施，有效排除了導流洞進口邊坡內的地下水，對進口邊坡及進口段洞室開挖期的穩定起到了重要作用。

3.2導流洞出口

導流洞出口段的穩定與邊坡穩定緊密相連。出口邊坡巖層為順層薄層狀板巖，該邊坡主要破壞模式為沿板理面產生的順層滑動，地下水對巖層層面間的摩擦系數影響較大，對邊坡的穩定造成較大影響。施工過程中，在洞臉邊坡布置2排10 m深的排水孔，排水效果不甚明顯。在出口段洞內，在集中滲水部位布置了35 m深的排水孔。排水孔由洞頂打入，深入到出口邊坡內部，有效地排除了邊坡內部地下水，對隧洞出口邊坡及隧洞出口段的穩定起到了重要作用。

3.3隧洞洞身

導流洞洞內局部洞段地下水豐富，巖石在地下水的作用下軟化明顯，洞室穩定性較差。在地下水豐富洞段，布置系統排水孔結合隨機排水孔，系統排水孔主要針對整體排水，隨機排水孔主要針對局部滲水明顯部位。通過系統排水和重點排水，地下水豐富洞段開挖支護后隧洞穩定。由于導流洞前期開挖有效排除了山體的地下水，布置于導流洞上方的引水隧洞在后期開挖過程中滲水不明顯，引水隧洞開挖未受地下水影響。

4　固結灌漿

4.1導流洞進口段

導流洞進口段41 m范圍原本布置了5 m深的固結灌漿，但實際施工時，此段固結灌漿未施工。導流洞下閘后，隨著庫區水位的上升，導流洞進口段D0+025樁號監測實測值顯示，導流洞進口段各部位的水頭折減系數分別為：頂拱1.0、左側邊墻腰部0.55、右側邊墻腰部0.65、底板0.60。

進口段水頭折減系數大，甚至出現頂拱部位承受全水頭。原因主要為：導流洞進口上下游各有1條沖溝，沖溝對此段圍巖的切割嚴重，地下水豐富，巖石滲透性好；此段固結灌漿未施工，未對洞頂回填灌漿不密實處、混凝土噴層及一定深度范圍的巖石層形成有效固結。

4.2導流洞堵頭段

本工程在導流洞堵頭段及其前后10 m范圍內原本布置了5 m深固結灌漿，但實際施工時，此段固結灌漿未施工。導流洞堵頭施工完成后，庫區水位繼續上升，堵頭前洞室充水，水壓與庫區水位一致。在導流洞堵頭廊道內和堵頭后10 m范圍內對堵頭段打孔進行固結灌漿，但孔內有水流出，給灌漿工作造成較大困難。堵頭段預埋的監測儀器顯示此段巖石與襯砌間的水壓力較大。主要原因是：此段襯砌后的固結灌漿未施工，未對洞頂回填灌漿不密實處、混凝土噴層及一定深度范圍的巖石層形成有效固結。

4.3施工總結

導流洞下閘蓄水期間及下閘蓄水后，襯砌完成后施工的固結灌漿對導流洞進口段、堵頭段、堵頭前其他隧洞段(過沖溝段、滲水嚴重段、節理和裂隙發育段等)圍巖結構進行加固，提高了圍巖的整體性及抗滲透性。同時，對導流洞頂拱回填灌漿不密實處及襯砌與巖石之間的混凝土噴層起到較好的固結作用，提高了襯砌外圍整體的抗滲透性，降低了外水壓力的滲透系數，提高了襯砌結構的安全性。因此，隧洞襯砌結束后，應充分重視堵頭段及堵頭前隧洞固結灌漿段的灌漿質量，為后期的蓄水和堵頭封堵工作做好前期工作。

5　結　語

南歐江六級水電站導流洞通過的地層主要為板巖，遇水易軟化，且地下水豐富；隧洞開挖洞徑大，洞室穩定性較差，施工難度較大；下閘蓄水期間，導流洞進口段襯砌承受較大外水水頭。經過共同努力，克服了導流洞施工中遇到的諸多困難和問題，并經歷了實踐考驗。南歐江六級水電站導流洞施工成功經驗，可為軟巖地區其他類似工程提供參考。

[1]王維富. 炭質板巖地層隧道施工要點及大變形防治措施[J]. 隧道建設， 2010， 30(6)： 698- 700．

[2]楊長京. 淺埋土質軟巖隧道洞口段施工技術 [J]. 隧道建設， 2006， 26(4)： 81- 83．

[3]宋人武. 全斷面炭質板巖破碎帶隧洞變形處理及開挖支護施工技術[J]. 科技與生活， 2011(17)： 138- 139．

[4]孫歡歡. 炭質板巖隧道圍巖變形特性與支護參數研究[D]. 長沙： 中南大學， 2012．

[5]董淑練， 黃明琦， 豐傳東. 軟弱地質條件下隧道開挖新方法探討[J]. 隧道建設， 2009， 29(2)： 158- 161．

(責任編輯楊健)

Construction Technology of Diversion Tunnel of Nam Ou 6 Hydropower Station in Laos

GONG Mingpeng, LI Hongxiang

(PowerChina Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming 650051, Yunnan, China)

The diversion tunnel with a large diameter in Nam Ou 6 Hydropower Station locates in slate area. Because the surrounding rock is lamellar structure and the joints, cracks and structure are developed, the stability of tunnel surrounding rock is poor. By adjusting the construction programs of tunnel’s inlet and output, supporting timely, discharging groundwater and controlling the quality of consolidation grouting, the normal excavation of diversion tunnel is ensured．

diversion tunnel; construction technology; Nam Ou 6 Hydropower Station; Laos

2016- 03- 08

龔明鵬(1980—)，男，四川西昌人，高級工程師，主要從事水電站水工設計工作．

TV551.12

A

0559- 9342(2016)05- 0071- 03