小湾水电站泄洪洞无压段不良地质段F4断层塌方处理工艺

杨 鹏

(中国水利水电第一工程局有限公司云南分局)

1 引言

小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段，在干流河段与支流黑惠江交汇处下游1.5 km处，系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的第二级。小湾水电站工程属大(1)型一等工程，永久性主要水工建筑物为一级建筑物。工程以发电为主兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合利用效益，水库具有不完全多年调节能力，系澜沧江中下游河段的“龙头水库”。该工程由混凝土双曲拱坝(坝高294.5m)、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统组成。水库库容为149.14×108m3，电站装机容量4 200MW(6×700MW)。

F4断层在无压段泄1+429桩号出露，围岩为Ⅳ+Ⅴ类围岩。

F4断层出露洞段，根据相关资料、数据分析，F4：产状为N50°～70°W，NE∠60°～80°，宽 2.5 ～3.8m。主要揭露点有PD28等。由多个裂面构成，沿裂面分布的物质为碎裂岩和糜棱岩，裂面之间为碎块岩。破碎带和影响带总宽约12m。为压扭性断层。

塌方段实际情况：已塌落段桩号为1+429～1+439，总方量约为800m3，塌落部位形成个倒V字型，最深部位达到8m。

2 施工程序

在进行泄洪洞无压段导洞开挖时，F4断层已经揭露，部分岩体已经塌落，塌落部位桩号为(1+429～1+439)。F4断层破碎带塌方段处理方法分为三步：第一步进行桩号1+439～1+449的10m段采用锚杆进行支护好的岩体;第二步对已塌落部位进行支护;第三步进行桩号1+429～1+419的10m段采用锚杆进行支护。

3 施工方法

(1)首先对桩号1+439～1+449的10m段岩石进行加强支护。采用多角度、不同方向进行支护，对于好的岩体，无压段1+439下游10m范围内泄洪洞顶拱采用Ф32@1m×0.5m(排距 × 间距)，L=9m 砂浆锚杆，外露0.3m，梅花形交替布置，与泄洪洞轴线夹角为30°向小桩号打设，接近小桩号塌方处，角度应适当加大;在已经打设好的两排锚杆之间，沿洞轴线方向，向两侧边墙外倾30°打设Ф32@1m×0.5m(排距 × 间距)，L=9m 砂浆锚杆，外露0.3m，梅花形交替布置，砂浆锚杆倾角根据围岩实际情况确定。

锚杆施工完成后，进行挂钢筋网喷C30钢纤维混凝土，钢筋网采用 Ф6.5@0.2m ×0.2m。

打设排水孔，与泄洪洞轴线夹角为60°～70°向小桩号打设，应避免将排水孔打穿，进入塌方空腔处，孔深L=9m，排水孔内安放塑料排水盲管，沿边墙接引至地面，并用喷混凝土覆盖。

3.1 对已塌方部位进行安全支护

将大桩号10m部位的好岩体全部支护完成后，进行二步施工。

待塌方处围岩基本稳定后，施工人员进入塌方部位，采用高压风对岩面进行清理，并初喷钢纤维混凝土(8～10cm)对岩面进行封闭。

初喷钢纤维混凝土结束后，采用龙门架对塌方部位进行支护，使塌方处形成一个安全的施工空间。龙门架宽为8m，长为10m，高为8m，每间隔1m设置1榀，共11榀。如果有碎石掉块，可以起到缓冲作用。龙门架横梁采用［20b工字钢、立杆采用［20a工字钢、斜杆采用［20工字钢、纵向约束采用∠100×6角钢，龙门架顶端采用拱型，考虑不侵占衬砌设计断面，将龙门架顶拱无压段顶拱开挖设计边线超挖10cm制作，顶部采用钢模板进行封闭，其上部焊接工字钢Ⅰ20b顶至塌方岩面。

龙门架在洞外一次成型，采用装载机将龙门架运至施工部位。

挂钢筋网 Ф6.5@0.1m ×0.1m，喷C30钢纤维混凝土0.2m，将钢支撑及钢筋网覆盖充填密实。

钢筋网制作、安装结束后，对塌方段进行锚杆支护，砂浆锚杆支护参数为Ф32@0.8m×0.8m(排距×间距)，L=9m砂浆锚杆，外露0.5m，梅花形交替布置。

3.2 第三步对1+429～1+419桩号10m段支护进行加强支护

待F4断层塌落部位的岩面全部支护处理完成后，再对1+429～1+419桩号10m段支护施工，基本和一步的处理方法一样。也采用多角度、不同方向进行支护，泄洪洞顶拱采用Ф32@1m×0.5m(排距×间距)，L=9m砂浆锚杆，外露0.3m，梅花形交替布置，与泄洪洞轴线夹角为30°向小桩号打设;在已经打设好的两排锚杆之间，沿洞径向方向向两侧边墙外30°打设 Ф32@1m ×0.5m(排距 × 间距)，L=9m砂浆锚杆，外露0.3m，梅花形交替布置，砂浆锚杆倾角根据围岩实际情况确定。

锚杆施工完成后，进行挂钢筋网喷C30钢纤维混凝土，钢筋网采用 Ф6.5@0.2m ×0.2m。

打设排水孔，与泄洪洞轴线夹角为60°～70°向小桩号打设，应避免将排水孔打穿，进入塌方空腔处，孔深L=9m，排水孔内安放塑料排水盲管，沿边墙接引至地面，并用喷混凝土覆盖。

3.3 扩挖施工

待上述支护施工全部结束后，采用左侧单侧领先的扩挖方式开挖，减小单孔、单响的装药量，严格实行控制爆破，减小对塌方段的围岩扰动。扩挖到达设计断面后，进行1+449～1+419桩号30m钢支撑的架设安装。塌方段龙门架顶拱即为一榀钢支撑，然后架设安装两边墙设计边线钢支撑(亦按边墙超挖10cm制作)，架设安装结束后，撤掉龙门架立杆工字钢，喷C30钢纤维混凝土0.2m，将钢支撑覆盖充填密实，塌方空腔处支立工字钢腹拱顶撑至岩面，等二次衬砌支护时回填混凝土衬砌充填。

4 结语

通过采用超前锚杆、排水孔、挂网喷混凝土及型钢支撑等联合支护手段，保证了塌方体的安全和稳定，支护强度完全满足施工要求。

值得注意的是，F4断层穈棱岩强度极低，遇水泥化、砂化现象严重，如遇此种不良地质段时，一定要做好以下几点：

(1)做好超前支护，如超前固结灌浆、超前锚杆或小导管等;

(2)采用“短进尺、弱爆破、勤支护”的原则，及时对开挖岩面进行初喷及一次系统支护;

(3)如遇有地下水，必须打设超前和系统排水孔，将山体内地下承重水排出洞外，保证岩体稳定;

(4)此不良地质段钻孔施工时，不宜加水，加水施工后对围岩稳定不利。