浅析引水隧洞交叉口爆破开挖施工

孙根江

（中国安能第三工程局有限公司武汉分公司，湖北 武汉430200）

硬梁包水电站位于四川省甘孜藏族自治州泸定县冷碛镇境内的大渡河干流上。硬梁包水电站工程规模为二等大（2）型，电站4 台机组总装机容量108 万kW，采用混凝土闸和面板堆石坝+左岸引水系统+地下厂房的枢纽总布置方案。引水系统建筑物包括引水隧洞、调压室、压力管道等。

引水隧洞为两条平行布置的隧洞，引水隧洞在平面布置上共设置5 个转弯点，转弯半径200m 或80m，1#、2#引水隧洞两洞中心间距为60.0m，内径为13.1m，进水口底高程1215.00m，末端调压室处隧洞底高程1198.00m, 纵坡分别为i1=0.001192、i2=0.001183，洞长分别为14316.909m、14420.679m。本文探讨起止桩号0+050～3+995，桩号范围设置有1#施工支洞、2#施工支洞作为施工期交通通道，工程施工完毕后，两条施工支洞均要求进行封堵。

1 交叉部位基本情况

1.1 1#上层施工支洞平交于1#引水隧洞桩号1+127.023、终于2#引水隧洞桩号1+178.829 右侧边墙处，相交处底板高程均为1220.60m。下层施工支洞平交于1# 引水隧洞桩号1+187.859、终于2#引水隧洞桩号1+239.621,相交处底板高程均为1214.98。

1.2 2#上层施工支洞平交于1#引水隧洞2+917.152 桩号、终于2#引水隧洞桩号2+970.481 右侧边墙处，相交处底板高程均为1218.49。2# 下层施工支洞平交于1# 引水隧洞桩号2+976.492、终于2#引水隧洞桩号3+028.298，相交处底板高程均为1212.87。

2 施工方法

引水隧洞与施工支洞交叉口上、下游各30m 范围内，若围岩类别为Ⅲ1 或Ⅲ2 类时，按照Ⅳ类围岩典型断面进行开挖及衬砌，因此，该部位最小开挖断面为7.5m，上层施工支洞顶部高出引水隧洞顶约20cm，引水隧洞与施工支洞交叉口上、下游各30m 范围内遵循先护后挖，边挖边扩或先对岩体进行加固后再开挖等方法，主要施工顺序、方法叙述如下：

2.1 开挖顺序

施工支洞与1#引水隧洞主洞交叉口段按照上、下游面的顺序依次进行开挖，开挖前首先按要求做好锁口支护，在做好锁口支护后拆除主洞范围内钢支撑及钢筋挂网喷混凝土，然后按要求进行钻孔爆破施工。

施工支洞与2#引水隧洞主洞交叉口段先沿支洞进展方向按照8×7m 开挖断面至引水隧洞主洞，于2#引水隧洞中心线处达到主洞洞顶高程后再逐步扩挖至引水隧洞标准断面。

施工支洞与主洞平交段系统支护应紧跟开挖作业面，根据开挖后揭示的地质条件，采用长锚杆、钢筋网喷混凝土、钢支撑等方式加强支护，采取一掘一支护，稳步前进，即开挖一循环先喷混凝土，然后施工锚杆、挂网，再喷混凝土至设计厚度，如此循环掘进。围岩稳定特别差时，爆破后立即喷混凝土封闭岩面，出渣后，再打锚杆、挂网、喷混凝土，必要时根据要求增设钢支撑、钢格栅或进行临时混凝土衬砌等方案增加支洞交叉口支护能力。

2.2 开挖方法

引水隧洞与施工支洞交叉口上、下游各30m 范围内上层开挖采用中导洞先行（导洞尺寸8m×6.67～8.0m），两侧扩挖及时跟进的方法，为便于引水隧洞上层主洞段底板与上层施工支洞底板高程顺接，施工支洞交叉口两侧按6%降坡（开挖高度由6.67m 渐变为8m）。

2.3 锁口

主洞与支洞等交叉部位在开挖前，应按施工图纸做好锁口和超前支护以确保安全。从1#施工支洞开挖揭露的情况看交叉口段为灰白色花岗岩，岩石微新，断层碎裂结构为主，少量散体结构，岩石大部分为软岩，断层与洞轴线夹角小，洞壁有散水，围岩类别为Ⅳ类。

在主洞交叉口段开挖前先进行锁口支护，即顶拱120°范围内设一排Φ42，L=5m，δ=3.5mm 超前小导管兼固结灌浆，小导管距开挖轮廓线30cm，上倾角15°，间距35cm。

小导管采用手风钻造孔，然后利用水平钻机的冲击和推力将小导管沿引导孔顶入至孔底，导管采用φ42mm，δ=3.5mm的钢管加工而成，尾部焊套箍，顶部做成锥形，管壁按梅花型布钻小孔，孔眼直径φ6～8mm，间距为10～20cm。安设小导管时对准管孔方向和角度，必要时借助液压或风动推进器顶入，钢管入岩长度不小于管长的90%，外露部分在衬砌设计线以外。各排纵向搭接长度为1.0～1.5m。选用水泥浆注浆，注浆前对开挖面及距掌子面5m 范围内边、顶拱喷混凝土封闭，喷厚5～10cm，注浆压力0.1～0.5Mpa，必要时可在孔口处设置能承受规定的最大注浆压力和水压的止浆塞。

3 交叉口质量控制

3.1 工艺措施

（1）采用控制爆破、间隔开挖，相邻洞室同向爆破作业面间隔并不小于30m。

（2）隧洞Ⅲ类围岩开挖按上层中导洞（8m×8m）开挖→上层两侧扩挖→下层全断面开挖等“三步法”组织施工。

（3）为增强围岩稳定，Ⅳ、Ⅴ类围岩区域上部开挖顺序根据地质预测的结果选择左右半洞法（左半洞尺寸7.59m×8m）或者导洞先行（导洞尺寸8m×8m），或者双侧壁导坑法。

（4）上层两侧扩挖Ⅲ类围岩滞后导洞10～30m 跟进施工，Ⅳ、Ⅴ类围岩滞后导洞1-2 循环。

（5）上层导洞和两侧扩挖Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩单次进尺分别按3.5m、2m、1m 控制。下层掏槽单次进尺7m，下层保护层单次进尺3m。

3.2 质量保证措施

（1）聘请爆破专家现场指导开挖工艺、爆破方案等。

（2）精准测量布孔，严格控制钻孔孔位偏差和角度偏差。

（3）区分不同围岩类别，分别进行爆破工艺试验，优选爆破参数和爆破方法，并在过程中根据爆破效果动态调整。

4 工程施工重点

4.1 岩石洞挖的质量控制是本项目施工的重点

根据本工程施工技术要求明确，“所有地下开挖应严格按照施工图纸所标明的设计开挖线进行放线，不允许任何型式的欠挖”，同时还需要严格控制超挖，降低工程成本造价。因此，如何把控好岩石洞挖钻爆质量的控制是项目施工的重点。

4.2 支护中注浆质量控制是重点。

引水隧洞设计有普通砂浆锚杆、预应力锚杆，以及临时加强支护增加的锚杆束、管棚、注浆小导管等多种支护形式，顶拱等部位作业平台高以及仰角注浆、长锚杆注浆施工难度较大易出现灌浆不密实等问题，因此灌浆质量是控制重点。

4.3 不良地质段开挖支护施工是重点

引水隧洞开挖支护过程“如遇断层、不利结构面及软弱岩层时应采取临时支护措施加强支护，施工期临时支护由承包商自行考虑……”，因此，根据围岩类别，选用合适的加强支护型式及参数是本工程控制的重点。

4.4 边顶拱混凝土衬砌跟进下层开挖施工是重点

基于本项目Ⅳ、Ⅴ类围岩考虑，为避免Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖暴露过久蠕变问题，下层开挖完成后二次结构混凝土衬砌需及时跟进施工，因此，施工过程及时进行边顶拱砼衬砌是重点。

4.5 环保、水保管理工作是重点

工程所在地位于贡嘎山风景名胜区外围保护区，靠近进出海螺沟自然风景区的重要旅游通道，施工出渣、骨料等运输道路途径加郡乡、安湾村等乡、村街道，环境敏感，环境保护、水土保持工作要求高，是本工程管理重点。

施工支洞与引水隧洞交叉口施工是引水隧洞施工中的重难点部位，质量要求高、安全隐患大，因此做好该部位的技术准备工作尤其重要。根据岩石类别选择不同的支护方式，精密组织，严格按照施工方案确保引水隧洞安全顺利施工。