丹达河水电站导流洞溶洞段快速处理施工

徐文川

(中国水利水电第五工程局有限公司第一分局，四川成都 610066)

1 工程概述

丹达河水电站位于云南省迪庆州德钦县羊拉乡，是以发电为单一任务、具有季调节的混合式电站。电站总装机容量为2×50 MW，设计水头350 m，设计发电引用流量33.5 m3/s。电站厂房距德钦县城215 km，距香格里拉市220 km，距昆明804 km，工程等别为三等，工程规模为中型。除大坝为2级建筑物外，其它主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级。工程建筑物主要由拦河大坝、进水口、引水隧洞、调压井、压力管道、电站厂房等建筑物组成。

导流隧洞位于大坝左岸，为有压隧洞，城门洞型，尺寸为6m×7m(宽×高)，进口底板高程2 543 m;设计底坡i=0.5%，导流隧洞出口底板高程为2 541.62 m，导流隧洞总长 289.14 m，由进口明渠段、闸室段、洞身段组成，其中进口明渠段长8.23 m，为浆砌石护底及进口喇叭段，底坡为水平，其后设封堵闸门竖井，竖井内设6 m×7 m平板闸门，竖井后8 m为渐变段，自渐变段至洞身出口为6 m×7 m圆拱直墙形。

2 地质情况

导流隧洞进口为顺向坡岩质低坡，出口为反向岩质高悬坡，一般较稳定，仅局部受节理裂隙切割及卸荷影响会有小坍塌或掉块。洞身段围岩为弱至微风化中厚至厚层块状灰岩、白云质灰岩、生物灰岩、结晶灰岩，洞轴线与岩层走向近正交，岩层倾角30°～35°，上覆岩体厚度大，地下水位于洞底附近，岩体较完整，局部洞段可能遇小溶洞、溶隙及节理密集带。围岩总评分T=69，属“Ⅱ”类围岩，局部夹Ⅳ～Ⅴ类围岩 (约占总段长的5%～10%)。

3 溶洞情况

导流洞开挖施工于桩号里程D0+046.8处右边墙首先揭露一溶洞发育洞段，与洞轴线斜交，继续采用挖机开挖后于桩号里程D0+051处在左边墙揭露溶洞。通过超前钢钎触探试验(插入L=6 m的钢管)，初步判定该溶洞沿导流隧洞轴线方向发育10～11 m左右。隧洞掌子面起拱线以下为青灰色黏土充填，软塑状，起拱线以上为红褐色钙质填充，并夹有溶洞塌落岩块，顶部已出现充填物层块状塌落现象。实际揭露溶洞段充填物占满整个洞断面，通过超前钢钎探试验，离洞断面左侧边墙最深约4.5 m，最浅约0.9 m;离洞断面右侧边墙最深约1.1 m，最浅约0.45 m;离底部开挖面最深约1.5 m，最浅约0.6 m;离隧洞顶部开挖线最深约 8.5 m，最浅约 3.2 m。

4 溶洞简易、快速处理方案

4.1 总的处理原则

处理方案在综合工程交通条件、施工单位现有建材种类及已有钢支撑制作的型式进行确定，经参建四方商议讨论，确定D0+046.8～D0+062段的初期支护变更型式如图1所示。

(1)其中针对已开挖的D0+046.8～D0+051段存在顶拱塌落空腔及边墙地质超挖的情况对本段增加以下措施:①根据顶拱空腔尺寸加工小型钢格架对空腔临空面进行支撑，并对顶部塌落面挂网喷混凝土封闭;②对边墙支撑外的地质超挖空腔采用干砌片、块石填塞密实。

图1 D0+046.8～D0+062的初期支护剖面图

(2)为利于溶洞段扩挖施工，对已开挖的D0+044～D0+046.8基岩面洞段按《导流隧洞开挖临时支护结构图》(DDH－JS－SZ－DLD－06)中的“0+111.370～0+136.37临时支护剖面图”进行扩挖并支护，扩挖断面为(宽×高):8.04 m×8.84 m，支护形式为:Ι20轻型工字钢，工字钢间距0.8 cm，φ25螺纹钢连接，间距1 m;顶拱边墙喷C20混凝土厚10 cm，并挂 φ6.5@150 mm ×150 mm钢筋网。

4.2 具体施工方法

为了保证隧洞施工的安全、支护强度需求和通行要求，先进行D0+044～D0+46.8段隧洞扩挖，待扩挖完成后及时进行钢支撑+系统锚杆+挂网+喷混凝土施工。待完成D0+044～D0+46.8施工后即可进行溶洞处理。溶洞处理的原则:“短进尺(2 m一循环，人工配合机械进行开挖)、强支护、勤观察”。溶洞处理一个循环施工顺序:隧洞扩挖→出渣和底板黏土开挖(开挖1.1 m)→石渣回填(0.5 cm)→Ι20号工字钢纵、横向地梁施工→架立20号工字钢→回填40 cm渣料→φ22顶拱加密连接筋和挂φ6.5@150 mm×150 mm网施工→边顶拱喷C20混凝土厚20 mm。施工时若顶部出现掉块，可先进行挂网，但须增加插筋。

(1)隧洞的开挖与扩挖。

开挖时，先用装载机从外向内集中清理泥化层及出渣;清理完成后用反铲从内向外再进行二次清理，同时人工配合反铲将松动的石料、松土全部清理干净，底板开挖至石渣回填高程，上部、左、右侧开挖或扩挖到0+046.8～0+062。开挖前测量进行放样，为保证施工质量，开挖时派专人进行指挥，避免超挖，同时保证施工安全。在有岩石地带采用人工钻爆施工，YT－28手风钻钻孔、直角掏槽、周边光面爆破、乳化炸药非电微差起爆，严格控制装药量。

(2)施工排水。

底板开挖完成后，为防止积水或地下渗水对开挖后的岩层形成浸泡，造成黏土进一步泥化，开挖前及时在上游右侧开挖一集水坑，集水坑大小长×宽×高为2 m×1 m×0.5 m，采用4吋/6吋水泵对渗水进行抽排至0+014集水坑里再抽排出去，同时做好右侧临时排水沟的疏通工作。考虑到底板开挖处理后渗水较大，必要时先用C20混凝土浇筑一层垫层，对开挖后的黏土进行封闭，以保证混凝土浇筑时底板基础无大的积水。

(3)石渣回填施工。

根据现场底板开挖出的实际情况，待开挖验收合格后及时铺设50 cm厚石渣进行换填，施工时将一次铺料厚度控制在30 cm以内，石渣采用已开挖出的导流洞碎石，ZL50装载机装料，然后用5 t自卸汽车运输到现场，采用CAT320挖机铺料、整平，人工配合反铲进行铺料、整平，最后用CAT320挖机拍打压实。

(4)纵、横向地梁施工。

施工前，按照横向地梁尺寸先下好料，轴向地梁根据实际进尺现场下料。采用ZL50装载机运输工字钢到安装现场，人工进行安装，安装高程比隧洞开挖底板高程低40 cm。横向地梁安装间距为60 cm，纵向地面沿隧洞边线安装，待纵横地梁安装完成后焊工进行焊接，使纵横地梁形成一整体。为了保证施工车辆通行，在隧洞工字钢安装完成后立即回填40 cm石渣。

(5)隧洞支护施工。

溶洞段按加密钢支撑的原则进行施工，I20工字钢按照60 cm一榀向洞内安装，纵向连接采用φ25螺纹钢相互支撑，间距1 m。在钢拱架上部0.5～0.8 m的部位沿原开挖面设置φ25、长度为4.5 m、间距为0.8 m的锚杆。在顶部进行加密短筋施工，加密短筋长度L=1 m，间距50 cm，施工范围为顶拱127°。在施工时将加密短筋焊接在工字钢上，外露40 cm插入黏土内，然后再在钢筋上挂φ6.5网片，施工时避免上部掉块伤人，以此形成一个钢筋拱，可加强顶部支护，确保施工安全。

(6)预埋件安装。

为尽快完成溶洞处理和剩余洞挖施工，尽早贯通导流洞，回填2 m厚C15混凝土，待混凝土永久施工时一并完成，但须埋设好1根φ150混凝土泵管和1根φ25通气管，为后续回填混凝土施工做好准备。

4.3 后续洞挖施工

溶洞处理完成后，开始下一步开挖施工。考虑到围岩处于过渡带，为保证下一步施工的安全，首先做好超前支护。超前支护采用小导管，小导管的施工参数为:φ42、φ50小导管，小导管沿隧洞拱顶外廓线127°范围进行布置，环向间距30～50 cm，外插角5°～15°，每排小导管搭接必须保证至少2 m以上的搭接长度，水灰比为1∶1～0.5∶1，灌浆压力大于0.3 MPa，闭浆在压力大于0.5 MPa的条件下持续灌注5 min后停止。

在下一步正常开挖施工中要注意以下几点:①严格进行小导管的施工以确保安全;②将开挖进尺控制在1.5 m以内，严格控制装药量，减少对溶洞初期支护的振动;③加强支护，加密钢支撑的间距为80 cm，待其具备一榀钢支撑的宽度时立即架立钢支撑;④继续加强溶洞部位的变形监测;⑤加强地质情况的跟踪及预测，钻超前勘探孔确定围岩岩性情况等，以便指导施工;⑥加强排水措施。

5 结语

采用以上简易快速的施工方法，溶洞段总长12 m，施工工期15 d，后续施工中未出现安全问题，达到了预定目标、要求，既节省了工程费用，又快速完成了溶洞处理，为导流洞按期贯通和过流奠定了坚实基础。