热带雨林地区页岩隧洞快速支护关键技术

夏海龙

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610081)

1 工程概况

巴莱水电站位于马来西亚沙捞越州拉让江支流巴莱河上。项目地处赤道附近，属热带雨林气候，年平均降雨量约5000mm。

中国水电七局负责承建的BLP4标导流洞工程，主要工作为2条长约1.2km、直径12m的马蹄形断面导流洞工程。

导流隧洞开挖断面根据不同围岩类别设计尺寸不同，开挖断面面积138m2～222m2。隧洞断面尺寸较大，开挖分上、下半洞开挖；每条隧洞施工顺序均为上半洞贯通后，进行下半洞施工；上半洞开挖由上游工作面和下游工作面分别往隧洞中间位置相向施工。

导流隧洞开挖主要采用手风钻造孔。上半洞采用全断面开挖，下半洞采用中部拉槽领先、两边扩挖跟进的方式进行开挖，局部采用分层开挖。

2 隧洞地质条件

导流洞洞身段埋深约30m～226m，隧洞主要位于微风化～新鲜的页岩岩层中，局部穿越砂岩及粉砂岩岩层，层面走向NE20°～30°，与洞轴线呈大角度相交。洞身段大部分围岩类别为Ⅱ～Ⅲ类，局部断层破碎带、褶皱带及裂隙集中带和洞口段围岩类别为Ⅳ类～Ⅴ类。

两条导流隧洞实际各类围岩类别的分布情况如表1所示。

表1 导流洞围岩类别分布

3 施工特点与支护技术的确定

导流隧洞开挖支护施工存在以下问题和特点：

(1)开挖工期紧张。自业主方移交炸药库到两条导流隧洞开挖全面完成仅1年工期，隧洞断面较大，上半洞和下半洞开挖工期紧张。

(2)页岩需快速封闭。导流隧洞所在区域岩层主要为页岩。页岩存在遇水软化和暴露在空气中风化快等特点，因此，必须快速开展锚喷初期支护以确保围岩稳定和施工安全。

根据以上施工特点结合合同技术要求，确定了采用以下快速支护技术，以加快支护速度和综合开挖进度：

(1)采用钢纤维喷射混凝土取代传统钢筋网喷混凝土，以节省挂设钢筋网的时间。钢纤维喷射混凝土是由均匀散布有钢纤维的混凝土拌和料，借助压缩空气高速喷射至受喷面而成的新型复合材料。在喷射混凝土中加入钢纤维可以改善混凝土吸收能量的能力和抗冲击能力，能明显改善延展性和韧性。

(2)采用大型喷浆台车取代人工喷射，以加快喷混凝土的施工速度。巴莱水电站导流洞项目投入两台大型喷浆台车，一台用于两条隧洞上游工作面喷护工作，一台用于两条隧洞下游工作面喷护工作。

(3)边顶拱锚杆采用水泥基药卷式锚固剂取代传统水泥注浆，以加快锚杆施工速度。

4 隧洞快速支护技术的应用

4.1 钢纤维喷射混凝土和大型喷浆台车在快速喷护中的应用

传统的挂网喷混凝土施工包含挂网操作平台移动、钢筋网挂设、喷混凝土等多个工序，喷护施工速度慢，同时钢筋网挂设一般由人工在操作平台施工，安全风险较大。

钢纤维喷射混凝土一方面施工工序少、施工速度快；另一方面钢纤维喷射混凝土抗弯强度高、抗剪强度高和抗冲蚀性好等优点，尤其具备耐疲劳、高韧性等性能，有利于保证围岩稳定和施工安全。

根据项目合同文件技术规范要求，钢纤维喷射混凝土28d圆柱体强度不得小于30MPa。经现场喷混凝土配合比试验，确定钢纤维喷射混凝土配合比如表2所示。

总而言之，在现阶段加强湖南高校非英语专业大学生自主学习英语现状研究，是适应当前我国促进国际文化交流与融合、经济互通与繁荣的时代背景的体现，也是促进和实现大学生多元能力培养体系教育模式的有力举措，既可以在国际间的友好交流中有效推动湖南文化的传播，还能切实的提升湖南高校大学生的个人能力和素养，为将来步入社会、谋求良好岗位奠定坚实的基础和保障。因此应该从利用网络环境构筑良好的英语交流环境与学习氛围、采用合作学习模式建立英语自主学习互评机制与监督体系以及尽可能为非英语专业大学生提供学习策略培训三 个方面来加强湖南高校非英语专业大学生自主学习英语的效率，加快大学生的成长与进步。

表2 钢纤维喷射混凝土配合比

钢纤维喷射混凝土采用大型轮式喷浆台车喷射施工。大型喷浆台车自带行驶系统，具有进出场速度快、喷射效率高、喷射距离远等优点。

钢纤维喷射混凝土施工速度快，节省了挂网平台移动和钢筋网铺设时间，加快了隧洞开挖和支护的工序衔接，实现了围岩的快速封闭，缩短了围岩暴露和风化时间，有利于保证洞挖施工安全。

4.2 水泥基药卷式锚固剂在锚杆快速施工中的应用

在隧洞边顶拱部位，常规注浆锚杆一般采用先安装锚杆后注浆工艺，施工工序繁琐，包含安装锚杆、预埋注浆管、锚杆孔口固定、注浆等多个工序，施工速度慢，工人劳动条件差。

结合项目实际情况和施工进度要求，巴莱水电站导流洞洞身上半洞边顶拱锚杆采用水泥基药卷式锚固剂取代注浆；导流洞下半洞锚杆考虑到钻孔为向下斜孔型式而采用常规注浆锚杆。

边顶拱药卷式锚杆施工工序简便：在钻孔完成后，将锚固剂浸水1min后塞入钻孔中，打入直径25mm/32mm锚杆；锚杆插入1h以后安装垫板和螺帽。

隧洞边顶拱药卷式锚杆相对于注浆锚杆，有以下明显优势：

(1)施工工序简单，施工速度快，每根锚杆仅需3min～5min即可安装锚固完成；

(2)节省施工设备和人工，无需注浆机等设备；

(3)更易保证边顶拱锚杆安装质量，锚杆插入后稳固不宜滑出。经过锚杆拉拔试验，证明药卷式锚杆拉拔力完全满足设计拉拔力要求。以4.5m长T25锚杆为例，在IV类围岩实测拉拔力平均超过5t，在III类围岩实测拉拔力平均超过10t，完全满足各类围岩类别下不同长度锚杆的设计拉拔力要求。

4.3 隧洞平均开挖支护进尺情况

通过上述钢纤维喷射混凝土、大型喷浆台车自动化喷浆和水泥基药卷式锚固剂等系列快速支护技术应用，大幅压缩了喷锚支护施工工期，加快了隧洞开挖和支护的工序衔接，加快了隧洞特别是Ⅱ～Ⅲ围岩洞段的开挖支护施工进度。

以Ⅱ～Ⅲ围岩上半洞开挖施工为例，统计平均每个循环时间如表3所示。

表3 Ⅱ、Ⅲ类围岩上半洞开挖循环时间

根据实际施工进度统计，巴莱导流洞上半洞II～III类围岩单工作面最快月进尺突破210m，Ⅱ～Ⅲ类围岩单工作面平均月进尺达150m。巴莱导流洞下半洞单工作面月均进尺达200m。

由实际统计循环时间和统计数据可见，上述系列快速支护技术的应用极大加快了导流隧洞开挖支护施工进度，有利保证了导流隧洞施工工期目标的实现。

5 结语

巴莱水电站导流洞项目自2019年3月启动钻爆施工，于2019年8月底实现两条导流洞上半洞贯通，2020年3月两条导流洞开挖施工全部完成。项目所采用的钢纤维喷射混凝土、大型喷浆台车自动化喷浆、水泥基药卷式锚固剂等快速支护技术，是两条导流隧洞开挖实现快速施工的关键技术，是保证页岩开挖后快速封闭的关键措施，尤其适用于页岩等需快速封闭的隧洞和施工工期紧张的隧洞施工，对类似地下工程施工有着积极的参考价值，对加快地下隧洞开挖支护施工进度有着积极的指导意义。