区域断层对深孔闸井开挖的影响及处理

潘奕舟

（新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所）

1 地质情况

新疆AETS 水利水电枢纽工程2#深孔闸井段岩性为灰岩、白云质灰岩为主，强风化层厚3～5 m，弱风化层厚15～20 m。岩层层理发育，呈中厚～薄层状，产状355°SW∠65～80°，倾坡外，岩体中顺层小断层发育。

开挖至1 767 m，下游壁中心线左侧高程1 769.80～1 767 m发育一组裂隙与层面相互切割岩体完整性较差，沿裂隙易产生滑塌。开挖至1 765 m，开挖揭露F3断层在1 765 m高程出露于左侧壁，产状86°SE∠65°，破碎带宽0.50 m，主要为糜棱岩夹薄层断层泥，断面较平直，受断层影响围岩稳定性差。下挖断层带过程中出现局部滑塌，进行锚筋桩加固处理后开始下挖和扩挖。5月6日晚进行爆破施工。5月7日早晨发现左侧井壁两端喷砼层出现竖向裂缝，向上至1827路面及坡脚均出现裂缝，宽度约1.50 cm，无明显错台，考虑到施工安全，停止施工。综合上述的分析，了解到相关地质情况，通过详细的阐述相关的问题，可以采取合理的应对方案，保证更好的维护工程施工过程，避免对施工阶段构成一定的威胁，直接影响到项目建设的成果。

2 闸井左侧边坡位移形成机制

对于闸井左侧边坡位移的情况，工作人员应该及时的分析并妥善的处理，结合其形成机制加以讨论。地质人员对现场进行调查及对原勘察资料分析后，查明了竖井左侧边坡位移形成机制如下。①竖井左侧岩质边坡裂缝的成因是由不利结构面组合位移进成的，目前处于临界稳定状态。②F3 断层在1 765 m 高程处斜切左侧井壁，形成位移底滑面，开挖切断F3 断层根部，形成不利块体向右侧位移的临空面，上、下游两侧夹泥顺层结构面构成滑体两侧界面。③水库运行后，F3断层水下部分饱和，强度降低，不移定体对闸井结构稳定构成一定威胁。

3 地质参数建议值

根据结构面特征结合经验类比，提出竖井段岩体及结构面物理力学地质建议值见表1。

表1 竖井岩体及结构面地质参数建议值表

4 加固处理建议

4.1 临时加固措施

4.1.1 回填支撑法

将施工机械从竖井底移出，然后将F3 断层已切割的根部回填素混凝土或井内回填石碴，以起到增大安全系数保证施工安全之目的，其优点是可靠度较高，工期相对较短，施工难度小；缺点是存在二次开挖，另外，立模板和吊运机械存在一定的安全风险。

4.1.2 水平钢支撑法

采用多排水平钢支撑自下而上撑于左右两侧岩壁，起到阻滑作用，以保证施工安全，优点是施工速度快，缺点是钢支撑跨度大，抗滑效果可靠性相对较差，施工作业存在一定安全风险。

4.2 永久加固措施

4.2.1 全加固方案

采用预应力锚索等对块体进行加固处理，起到有效的阻滑作用，施工灵活，速度快，干扰小。

4.2.2 上部开挖+加固方案

将1805 高程以上位移块体挖除，采用预应力锚索对残余不稳定块体进行加固，施工期较长，施工干扰较大。

4.2.3 大开挖方案

将F3以上位移块体全部挖除，以绝隐患，优点是措施可操作性强，施工安全有保证，缺点是工期长，须恢复1827道路，下游侧开挖边坡须加固。

4.2 锚索加固完成后

锚索加固完成后，进行下部开挖时，考虑到位移岩体受断层影响完整性较差，设计依据地质意见，在1 786高程以下，布置了三排锚筋桩（考虑到原设计下部已有一排锚筋桩，第三排未打），清除完回填砂砾石料后，继续下挖至1 757 m高程时，F3断层面完全出露，破碎带宽度2.50 m，开挖至1 757 m时，F3断层上盘临坡岩体上游段发生小规模滑塌，下盘断层影响带岩体较破碎，地质分析认为F3上盘1 786 m以下倒三角体存在滑塌风险，需加固处理。

4.3 下井现场察看

下井现场察看，听取现场施工地质人员汇报和查看地质资料，并召开了由设计、地质人员参加的技术讨论会，发现F3 断层上盘岩体完整性差，F3上盘1 786 m以上岩体（已锚索加固）处于稳定状态；1 786 m以下岩体（高度18 m，最大厚度9.50 m，总体积约2 325 m3）较破碎，已完成的四排锚筋桩阻滑作用有限，岩体抗拉强度不高，在开挖爆破扰动作用下存在滑塌风险，对施工安全影响较大，须采取加固处理措施。

闸井左侧1 805 m 平台位于F3 冲沟下部，为雨水汇集区，雨水入渗对F3 断层上盘岩体稳定极为不利，须尽快封闭并设排水沟，将汇集雨水引出。

F3 在上、下游壁及右侧壁出露宽度2～3m，以碎裂岩为主，断层通过段井壁稳定性较差，须加强锚固。下游壁扩挖段部分位于F3断层带内，须加强支护措施。

5 结语

通过文章的概述，明确了当前区域断层能够产生的影响，结合着项目实际概况加以分析，了解到项目建设阶段深孔闸井开挖的基本要求。为了更好的规避区域断层构成的威胁，在项目建设阶段，应该积极的重视其对于深孔闸井开挖造成的影响，通过拟定合理的加固方案，为相关项目建设全过程提供可靠的保障，促使区域断层的危害能够降至最低，满足项目建设的实际需要，符合现阶段工程建设的相关指标。