撒多水电站进水口洞口段加固处理方案

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(中国水利水电第十工程局有限公司，成都，610072)

1　工程概况

撒多水电站1#引水隧洞布置于水洛河右岸，长2000m。进口与闸坝进水口相接，隧洞进口底板开挖高程为1733.5m，平均底坡坡比为0.292%。其断面型式为马蹄型，开挖断面Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩段为：底宽7.45m，腰线半径9.4m，顶拱半径4.7m，中心角180°，高8.87m；Ⅴ类围岩段为：底宽7.99m，腰线半径10m，顶拱半径5.0m，中心角180°，高9.37m。

进口段岩性为千枚岩夹砂质板岩，板砂岩中裂隙普遍松弛张开，岩体基本干燥，呈强风化、强卸荷破碎结构或碎块状结构。

因洞口边坡发生变形、开裂，为确保隧洞洞口段安全施工，并考虑后期大坝蓄水后边坡的安全稳定及防渗，必须对洞口采取必要的处理措施。

2　洞口加固方案

洞口段围岩的自稳能力一般比较弱，需充分利用和调动围岩的自稳能力，提高围岩的承载力。为尽快进行挂口进洞施工，根据现场实际情况：采取贴坡混凝土、锚喷支护、坡面预注浆技术、洞脸锚杆。

2.1　贴坡混凝土浇筑

防止地表水、雨水侵入边坡，增加围岩的不稳定性，沿洞轴线方向，从下而上浇筑贴坡混凝土，并预留洞门位置。

2.2　锚喷支护

锚网喷，主要作用有两点：第一，对边坡进行加固，防止边坡坍塌，影响洞内施工；第二，防止地表水、雨水渗入边坡，增加围岩的不稳定因素，引起坍塌。

具体做法是：消坡→初喷混凝土→打锚杆→挂网→复喷。

2.3　坡面预注浆技术

适用于破碎、裂隙及孔隙率较大等不良地质，在粘性土中的效果不好。主要是以加固围岩、止水为目的。为了保证压注效果，采用与围岩性质相适应的浆液。采用地质钻机钻孔，孔径大于100mm，浆液采用水泥浆液，注浆压力控制在2.0MPa左右。

图1　洞口加固立面示意

图2　洞口直墙加固平面示意

2.4　洞脸锚杆

在洞脸沿洞轴方向6m～7m范围内布置7排管棚固结灌浆孔，排距和间距由内向外逐渐变大，由50cm逐渐变至100cm，每排造孔方向平行洞轴线，水平上仰在0°～3°之间。固结灌浆孔深9m，采用地质钻机造孔，偏心锤跟进导管的方式钻进，在导管内下入灌浆管，然后起拔导管，进行灌浆；并在轮廓线50cm以外布置三排洞脸加固稳定锚杆，间排距30cm。引水隧洞直墙固结灌浆孔三排，间距50cm～100cm，为斜向布置，长度为5m、10m、15m。

3　洞口段施工稳定掌子面的方法

掌子面是隧洞工程施工开挖作业面。掌子面只有处于正常、安全的状态，隧洞施工才能继续下去，才能保证工程进度，稳定掌子面的方法有：

(1)超前锚杆与钢拱架、钢格栅配合使用。使用钢管、锚杆沿隧洞开挖外轮廓线以5°～10°外插角打入开挖面前方，防止掉块，是加固掌子面前方围岩、约束围岩的方法。它一端支在钢拱架(格栅)上，另一端支在未开挖的围岩上，相当于形成了组合梁，利用自身的抗弯强度来达到稳定围岩的目的，一般设计参数为<25mm钢筋或<50mm×5mm小钢管，长5m，在拱部以上打设，间距30cm～50cm。结合使用的钢拱架(格栅)一般间距1m。

(2)掌子面正面喷射混凝土。在开挖后自稳性差的开挖面喷射3cm～10cm左右的混凝土，覆盖掌子面，以防止掌子面松弛，提高掌子面的自稳性。喷混凝土是防止剥离的，常与正面锚杆同时使用，通过目视喷射混凝土表面是否有龟裂现象，可以获得有无崩塌发生的信息。

4　隧洞洞口段施工开挖方法

隧洞施工中，选择合理的施工方法对于隧洞洞口防坍塌和施工安全具有重要的意义。通常在洞口段施工时不采用全断面爆破开挖法，全断面开挖，对围岩的扰动大，增大坍塌的可能性。

4.1　开挖分层

上层开挖分两块施工，左右宽4.5m～4.65m，高度5.185m～5.5m。

图3　洞口段开挖分层示意

图4　洞口段开挖典型断面分层示意

4.2　施工程序

施工技术交底-测量放线-超前锚杆-左侧造孔-装药-爆破-通风散烟-安全处理、喷混凝土封闭岩面-锚杆造孔、安装-工字钢安装、焊接-挂网-喷混凝土至设计厚度-转入下循环。

4.3　测量放线

为确保开挖质量，根据开挖需要每槽炮放线，放线采用索佳或拓普康全站仪，免棱镜获取数据，钻孔作业前由测量工程师定出开挖断面中线、腰线和断面轮廓，用油漆标出炮眼位置。

施工完毕后进行断面测量，断面测量的间距一般为5m，对断面变化较大的部位，可适当加测断面。断面各测点的纵向误差控制在±50mm之内。

4.4　钻孔

钻孔采用手风钻，由熟练的凿岩台车技工严格按照钻爆设计图进行钻孔作业，实行严格的钻手作业质量责任制。每排炮按“平、直、齐”的要求进行控制，水平周边孔偏差不得大于5cm，爆破孔偏差不得大于10cm。当开挖面凸凹较大时，应按实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上。钻眼完成后，由值班质检员按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻。

4.5　装药爆破

开挖遵循弱爆破、短进尺、及时封闭、强支护原则，实施合理的间排距，认真布孔，严格控制间距、排距、孔深、孔向，控制单孔装药量和一次起爆药量，实施合理的起爆顺序，排炮进尺控制在1.5m以内。

爆破采用五星掏槽，非电毫秒雷管由内向外逐段起爆，周边光爆孔间距30cm～40cm，崩落孔间距70cm～80cm；炸药选用乳化炸药，掏槽孔、崩落孔药卷直径φ32mm，连续装药，周边孔选用φ25mm药卷，间隔装药，均用黄泥堵塞；装药完成后，由技术员和专业炮工检查，按设计连结爆破网络，保证准爆齐爆，并撤退工作面人员、设备、材料至安全位置。

4.6　安全处理

爆破后不出渣，及时进行安全处理，安全处理时暂时不会掉的起挟块作用的块体不予处理，避免破坏围岩的相对稳定，及时对开挖面喷5cm厚素混凝土封闭岩面，保护新开挖面的稳定，使开挖面形成封闭的拱圈，提高围岩的自稳和承载能力。

4.7　锚杆支护

为调动围岩整体联合受力，提高围岩承载能力，采用系统锚杆和锁脚锚杆整体锚固的形式；系统锚杆为φ22mm钢筋，间距为1.5m×1.5m，长4.0m。锁脚锚杆长4.0m，布置1～2排，并向下倾斜，角度为15°，间距按1.0m×1.0m；系统锚杆与锁脚锚杆均与工字钢焊接。

4.8　工字钢支护

素喷混凝土封闭后，用I18工字钢进行支撑，间距按50cm一榀布置，每榀工字钢之间采用φ25钢筋纵向焊接，为便于工字钢安装，在工字钢位置增加部分随机锚杆，工字钢与随机锚杆进行焊接。

工字钢先按设计开挖轮廓线在加工厂加工成型，安装时每段之间采用2cm厚的钢板双面焊接。工字钢安装随开挖进尺，每开挖一榀的位置安装一榀，每开挖一层安装一层，工字钢必须落实在基岩上。工字钢支撑完成后，挂φ8钢筋网，网格间距20cm×20cm。

4.9　喷混凝土

工字钢和钢筋网安装结束验收合格后，进行喷混凝土支护，喷混凝土厚度按20cm控制，由于周边岩层破碎，开挖面不可能非常平整，对超挖部分喷混凝土厚度适当加厚，但喷混凝土厚度必须覆盖工字钢。

4.10　下层开挖

下层高5.0m～5.5m，宽5.5m～5.65m，上层开挖完后一次爆破；下层开挖已具备一个临空面，不需要再布置掏槽孔，只布置中部崩落孔，直墙光爆孔，施工过程中严格控制孔间排距、孔深以及装药量；如边墙不需要造孔爆破，则用人工配合反挖撬挖成型，以便保护围岩的稳定不受扰动。

5　监控量测

监控量测是新奥法施工中一个十分重要的环节，成洞后根据需要及时埋设观测仪器，并进行观测，通过勤量测，及时反馈信息，指导开挖支护施工，确保成洞稳定和施工安全。

6　结语

隧洞进口段施工应坚持“强支护、短进尺、弱爆破、少扰动、快封闭、勤量测”的施工原则；施工期应做好排水，加强监测，确保隧洞在安全的情况下施工。撒多水电站严格按照此原则施工，取得了预期的效果，为同类型工程施工提供了成功的经验。