區域斷層對深孔閘井開挖的影響及處理

潘奕舟

（新疆水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所）

1 地質情況

新疆AETS 水利水電樞紐工程2#深孔閘井段巖性為灰巖、白云質灰巖為主，強風化層厚3～5 m，弱風化層厚15～20 m。巖層層理發育，呈中厚～薄層狀，產狀355°SW∠65～80°，傾坡外，巖體中順層小斷層發育。

開挖至1 767 m，下游壁中心線左側高程1 769.80～1 767 m發育一組裂隙與層面相互切割巖體完整性較差，沿裂隙易產生滑塌。開挖至1 765 m，開挖揭露F3斷層在1 765 m高程出露于左側壁，產狀86°SE∠65°，破碎帶寬0.50 m，主要為糜棱巖夾薄層斷層泥，斷面較平直，受斷層影響圍巖穩定性差。下挖斷層帶過程中出現局部滑塌，進行錨筋樁加固處理后開始下挖和擴挖。5月6日晚進行爆破施工。5月7日早晨發現左側井壁兩端噴砼層出現豎向裂縫，向上至1827路面及坡腳均出現裂縫，寬度約1.50 cm，無明顯錯臺，考慮到施工安全，停止施工。綜合上述的分析，了解到相關地質情況，通過詳細的闡述相關的問題，可以采取合理的應對方案，保證更好的維護工程施工過程，避免對施工階段構成一定的威脅，直接影響到項目建設的成果。

2 閘井左側邊坡位移形成機制

對于閘井左側邊坡位移的情況，工作人員應該及時的分析并妥善的處理，結合其形成機制加以討論。地質人員對現場進行調查及對原勘察資料分析后，查明了豎井左側邊坡位移形成機制如下。①豎井左側巖質邊坡裂縫的成因是由不利結構面組合位移進成的，目前處于臨界穩定狀態。②F3 斷層在1 765 m 高程處斜切左側井壁，形成位移底滑面，開挖切斷F3 斷層根部，形成不利塊體向右側位移的臨空面，上、下游兩側夾泥順層結構面構成滑體兩側界面。③水庫運行后，F3斷層水下部分飽和，強度降低，不移定體對閘井結構穩定構成一定威脅。

3 地質參數建議值

根據結構面特征結合經驗類比，提出豎井段巖體及結構面物理力學地質建議值見表1。

表1 豎井巖體及結構面地質參數建議值表

4 加固處理建議

4.1 臨時加固措施

4.1.1 回填支撐法

將施工機械從豎井底移出，然后將F3 斷層已切割的根部回填素混凝土或井內回填石碴，以起到增大安全系數保證施工安全之目的，其優點是可靠度較高，工期相對較短，施工難度小；缺點是存在二次開挖，另外，立模板和吊運機械存在一定的安全風險。

4.1.2 水平鋼支撐法

采用多排水平鋼支撐自下而上撐于左右兩側巖壁，起到阻滑作用，以保證施工安全，優點是施工速度快，缺點是鋼支撐跨度大，抗滑效果可靠性相對較差，施工作業存在一定安全風險。

4.2 永久加固措施

4.2.1 全加固方案

采用預應力錨索等對塊體進行加固處理，起到有效的阻滑作用，施工靈活，速度快，干擾小。

4.2.2 上部開挖+加固方案

將1805 高程以上位移塊體挖除，采用預應力錨索對殘余不穩定塊體進行加固，施工期較長，施工干擾較大。

4.2.3 大開挖方案

將F3以上位移塊體全部挖除，以絕隱患，優點是措施可操作性強，施工安全有保證，缺點是工期長，須恢復1827道路，下游側開挖邊坡須加固。

4.2 錨索加固完成后

錨索加固完成后，進行下部開挖時，考慮到位移巖體受斷層影響完整性較差，設計依據地質意見，在1 786高程以下，布置了三排錨筋樁（考慮到原設計下部已有一排錨筋樁，第三排未打），清除完回填砂礫石料后，繼續下挖至1 757 m高程時，F3斷層面完全出露，破碎帶寬度2.50 m，開挖至1 757 m時，F3斷層上盤臨坡巖體上游段發生小規模滑塌，下盤斷層影響帶巖體較破碎，地質分析認為F3上盤1 786 m以下倒三角體存在滑塌風險，需加固處理。

4.3 下井現場察看

下井現場察看，聽取現場施工地質人員匯報和查看地質資料，并召開了由設計、地質人員參加的技術討論會，發現F3 斷層上盤巖體完整性差，F3上盤1 786 m以上巖體（已錨索加固）處于穩定狀態；1 786 m以下巖體（高度18 m，最大厚度9.50 m，總體積約2 325 m3）較破碎，已完成的四排錨筋樁阻滑作用有限，巖體抗拉強度不高，在開挖爆破擾動作用下存在滑塌風險，對施工安全影響較大，須采取加固處理措施。

閘井左側1 805 m 平臺位于F3 沖溝下部，為雨水匯集區，雨水入滲對F3 斷層上盤巖體穩定極為不利，須盡快封閉并設排水溝，將匯集雨水引出。

F3 在上、下游壁及右側壁出露寬度2～3m，以碎裂巖為主，斷層通過段井壁穩定性較差，須加強錨固。下游壁擴挖段部分位于F3斷層帶內，須加強支護措施。

5 結語

通過文章的概述，明確了當前區域斷層能夠產生的影響，結合著項目實際概況加以分析，了解到項目建設階段深孔閘井開挖的基本要求。為了更好的規避區域斷層構成的威脅，在項目建設階段，應該積極的重視其對于深孔閘井開挖造成的影響，通過擬定合理的加固方案，為相關項目建設全過程提供可靠的保障，促使區域斷層的危害能夠降至最低，滿足項目建設的實際需要，符合現階段工程建設的相關指標。