水利水电施工 ２０１ １・第３期 总第１２６期 ２号施工支洞与引水隧洞交叉段围岩类别为Ｖ类，开 挖尺寸为７．８８ｍ×７．９６３ｍ（宽×高），Ｓ３＋６８１．６３３ｍ Ｓ３＋７１１．６３３ｍｔ｝＞为上、下层开挖，Ｓ３＋６９０．４９３ｒｎ￣ｓ３＋ ７０１．７６３ｍ段左、右两侧边墙自拱角以下开挖成直立边墙， 边墙钢支撑亦接成直立腿，其余洞段按原设计马蹄形断 面尺寸开挖。 针对围岩特性，施工应遵循“短进尺、快循环；弱 爆破、少扰动；早封闭、强支护；勤监测，速反馈”的 原则。 ３．２ ２号施工支洞与引水隧洞支护参数 （１）钢支撑及锁脚锚杆：采用工１８工字钢，间距为 ６０ｃｍ；拱架之间采用￣２５ｍｍ钢筋连接，长８０ｃｍ，顶部 弧形圈部分间距为５０ｃｍ，直立边墙间距为ｌＯＯｃｍ；拱架 锁脚锚杆采用￣２５ｍｍ钢筋，长４５０ｃｍ，弧圈及两侧直立 边墙间距均为ｌＯＯｃｍ，边墙锚杆带ｌＯｃｍ弯钩，锚杆入岩 ４２０ｃｍ，弯钩与钢拱架焊接；拱架基础浇筑底梁Ｃ２０混凝 土，截面尺寸为３０ｃｒｎＸ ３０ｃｍＸ ６０ｃｍ。 （２）超前管棚：从Ｓ３＋６９６．６３３ｍ分别向上、下游方 向在顶拱１８０。范同内设置超前管棚。超前管棚采用 ￣４８ｍｍ钢管，造孔孔径为６０ｒａｍ，间距为２０ｃｍ，上游 （或下游）方向第一排管棚长３００ｃｍ，此后管棚长４５０ｃｍ （并设置为花管，花管孔径为５～８ｍｍ，排距为３０ｃｍ）， 排距为３００ｃｍ，并对其灌浆。 （３）挂钢筋网及喷混凝土： ６．５ｍｍ钢筋，网格问距 为１５ｃｍＸ １５ｃｍ。顶拱及边墙喷射Ｃ２０混凝土，厚２０ｃｍ。 （４）随机排水孔：渗水处增打随机排水孔，孔深 ｌＯＯｃｍ（混凝土打穿），孔径为６０ｍｍ，排水孔中装人 ￣５０ｍｍＰＶＣ管，长５０ｃｍ，外露２０ｃｍ。 （５）围岩变形收敛观测：在Ｓ３＋６８１．６０ｍ、Ｓ３＋ ６８６．４０ｍ、Ｓ３＋６９１．６０ｍ、Ｓ３＋６９６．６０ｍ、Ｓ３＋７０１．４０ｍ、 Ｓ３＋７０６．６０ｍ、Ｓ３＋７１１．６０ｍ断面处分别布设观测 断面。 ３．３施工过程 开挖①区时不用爆破，直接用ＤＨ１５Ｏｗ一７轮式反 铲，挖出一个宽２ｍ的槽，深度每挖１．５ｍ就及时喷３～ ５ｃｍ混凝土封闭，并打锚杆挂网喷混凝土。如果哪个环 节抓得慢，就会出现垮塌，给后续工作带来麻烦。当挖 到引水隧洞的右边墙时，及时把加工好的工字钢安装好， 并用吊顶锚杆（用注浆管、止浆带注浆）同定，一端放 在支洞紧靠引水隧洞边墙的工字钢上，另一端在拱角处 锚杆双根相互抱住工字钢。在用反铲挖上游时，下游的 掌子面要喷混凝土封闭，以防风化垮塌。局部反铲挖不 到位时，采用人工风镐凿打。 在下游开挖至Ｓ３＋７Ｏ１ ｒｎ桩号附近时，遇到小的 断层，岩石为薄层状千枚岩，与水平面夹角较小，接 行，坍塌石渣为薄层碎块状，部分石块手捏即碎， 强度极低；加上掌子面有渗水，岩石遇水后风化严重， ・４８・ 稳定性极差。塌方石渣封闭了掌子面，堆积长度为 ４～６ｍ。为防止支护好的洞段变形，用工字钢加以对 撑，并用沙袋将掌子面没有填满的部位封闭；此外在 松散的堆积体和沙袋上喷Ｃ２０混凝土止浆墙，厚度 为２０ｃｍ。 塌方处回填灌浆时，在掌子面顶拱上的坍塌体向 上仰４Ｏ。～６Ｏ。打一排 ８ｒａｍ钢管，做成花管（孔径为 ５～８ｒａｍ，间距为５０ｃｍ，呈梅花形布置）６根，长度 为６００ｃｍ，其中１根作回浆和排气管，对空腔进行回 填灌浆。灌浆过程中下浆量较大，加一定数量的细砂， 施灌过程采用待凝灌浆，灌浆压力为０．２～０．５ＭＰａ， 水灰比为１：１。由于塌方体为千枚状炭质板岩，遇水 部分已泥化，部分塌方体吃浆量小，不得不尽量加大 灌浆压力，甚至封闭掌子面不断冒浆。仰角导管灌浆 结束后，空腔得到一定的回填，回浆管返浆后可停止 灌浆，并可计算出灌浆高度，作为决定下一步开挖是 否可行的依据。 灌浆结束１２ｈ后，清除塌方石渣，欠挖部位不得 放炮，拱架不够部位用挖机硬挖或人工用风镐凿打， 开挖进尺６０ｃｍ，安装钢拱架，并按照上述支护方式 支护。 ４变形处理措施 ４．１变形观测 在２号施工支洞与引水主洞交叉段的开挖支护施工 过程中，该部位围岩为千枚状炭质板岩，岩石较为破碎， 岩性极不均匀、自稳性极差，局部有地下水，呈滴状或 线状。据围岩变形观测资料反映，该部位局部出现较大 变形。变形示意图见图２，监测结果见表１。 隧３＋６９６．６００ 一ｖ类（１３－１３） 线 Ｉ ． ．ｆ ｌ Ｌ ：垄 ．Ｉ 图２ 变形示意图 表１ 交叉段（Ｓ３＋７１１．７６３ｍ￣￥３＋ ６８１．６３３ｍ）顶拱及边墙变形时段实测汇总 桩号 变形值（ｍｍ） 编号 （ｍ） 监测时间 顶拱 边墙 稳定状况 备注 ００１ Ｓ３＋６８１．６Ｃ ２００９．１２．２３～ ２００９３１ ３２ 仍在发展 ．１２．２５ ００２ Ｓ３＋６８６．４Ｃ ２００９．１２．２３～ ２００９．１２．２５ ３２ ３４ 仍在发展 ００３ Ｓ３＋６９１．６Ｃ ２００９．１２．２３～ ２００９．１２．２５ ４１ ４０ 快速发展 千枚状 ００４ Ｓ３＋６９６．６Ｃ ２００９．１２．２３～ ２００９６３ 快速发展 炭质板 ．１２．２５ ５４ 石 ２００９．１２．２３～ ００５ Ｓ３＋７０１．４Ｃ ２００９５１ ５２ 快速发展 ．１２．２５ ００６ Ｓ３＋７０６．６Ｃ ２００９．１２．２３～ ２００９快速发展 ．１２．２５ ４２ ４５ ００７ Ｓ３＋７１１．６（ ２００９．１２．２３～ ２００９仍在发展 ．１２．２５ ３６ ３８ ４．２变形原因分析 （１）高地应力和围岩节理发育、破碎是发生挤压变形 的两个首要条件。 （２）开挖扰动使天然岩体的平衡遭到破坏而变成不平 衡的工程岩体系统。该系统具有自组织功能，能通过应 力的重新调整而达到新的平衡，在两次平衡状态之间的 动态过程中，围岩的岩体结构和岩体性质是不断发生变 化的。 （３）岩层产状与洞轴线夹角小，局部近于平行，从而 造成洞室变形。 （４）地下水较发育，普遍表现为潮湿或地下水呈滴 状～线状。由于岩体主要物质成分为千枚状炭质，因此， 岩体遇水后发生软化、膨胀，从而造成洞室变形。 ４．３变形段的处理措施 ４．３．１ ２号施工支洞处理措施 （１）从２号施工支洞Ｏ＋３９１ｍ向主隧洞的钢支撑左、 右两侧拱角以下附近，在原有２根锁脚锚杆之间增加１ 根锁脚锚杆，采用￣２Ｓｍｍ钢筋，长４５０ｃｍ，带ｌＯｃｍ弯 钩，锚杆入岩４２０ｃｍ与工字钢焊接。 （２）在２号施工支洞与引水隧洞交叉处的最后一榀工 字钢处，采用工１８双工字钢加强支撑（以不影响交通和挂 风袋为原则）。该部位再增加１６根（每边８根，每２根对 抱）直径为２５ｒａｍ，长为６００ｃｍ的锚杆，带１０ｃｍ弯钩， 锚杆入岩５７０ｃｍ与钢拱架焊接。对加强工字钢与原工字 钢之间形成的小三角块，则采用Ｃ２０混凝土回填密实。 （３）对２号施工支洞从０＋３９１ｍ向引水隧洞主洞内 边顶拱进行花管加压灌浆，采用￣４８ｍｍ钢管，花管孔眼 直径为５￣８ｍｍ，长为３００ｃｍ；造ＴＬＴＬ径为６０ｒａｍ，间排 ±ｔ－Ｆ Ｔ￣ 距为］Ｏ０ｃｍ×６０ｃｍ，呈梅花形布置于两榀工字钢之间。 灌浆压力为０．２～Ｏ．５ＭＰａ，水灰比为１：１。 ４．３．２引水隧洞处理措施 （１）引水隧洞Ｓ＋７０５．６ｍ～Ｓ３＋６８７．７ｍ段（２号施 工支洞与引水隧洞交叉口段），拆除拱角以下已变形部位 的钢支撑、混凝土、挂网钢筋、锚杆等，挖除侵占结构 混凝土部位的围岩，并按照原施工措施恢复，但锁脚调 整为￣２５＠７５ｃｍ，长Ｌ一６００ｃｍ，带１０ｃｍ弯钩，锚杆人 岩５７０ｃｍ与新恢复的钢拱架焊接，拆除前将未变形部位 的工字钢下部腿接好。 （２）引水隧洞Ｓ３＋７０５．６ｍ边顶拱范围内设置花管进 行加压灌浆，花管采用￣４８ｍｍ钢管，花管孔眼间距为 ３０ｃｍ，孔眼直径为５￣８ｍｍ，长度为６００ｃｍ，造孔孑Ｌ径为 ６０ｍｍ，间排距为ｌＯ０ｃｍＸ ６０ｃｍ，呈梅花形布置于两榀工 字钢之间。灌浆压力为０．２～０．５ＭＰａ，水灰比为１：１。 水灰比和压力根据现场实际情况予以调整。 （３）引水隧洞Ｓ３＋７１１．３３３ｍ￣￥３＋６８１．３３３ｍ段底板 在设计开挖线基础上整体下挖３０ｃｍ后浇筑３０ｃｍ厚的混 凝土；同时，在浇筑混凝土之前，采取加设对撑１１８工字 钢的方法对每榀钢拱架进行加固；工字钢表面布设钢筋 网片，顺水方向 １６＠２０ｃｍ，垂直于水流方向￣２ｓ＠２０ｃｍ 钢筋，隧洞左侧适当预留排水沟。 （４）施工期问加强变形观测。 ４．４施工过程 （１）为了尽量缩短围岩暴露的时间，拆除施工遵循 “拆一榀，安装一榀”的原则。采用浅孔弱爆破把前期的 喷射混凝土炸松，以尽量减少爆破对围岩的扰动。爆破 完成后，立即组织资源设备，对新掌子面进行第一次喷 混凝土，厚度为３￣５ｃｍ，尽量缩短围岩的暴露时问，并 用氧气、乙炔把前期施工的工字钢、锚杆、灌浆管、管 棚割除。随后再进行后续工作，包括出渣、架设工字钢、 挂网、打锚杆等工序。 （２）在工字钢的架设过程中，钢支撑要封闭成环，底 部工字钢做成仰拱形式，并且浇筑底板混凝土。开挖施 工时预留变形量２０ｃｍ，把工字钢加工尺寸加大。 （３）该段施工采用永久混凝土衬砌及时跟进的处理措 施，永久混凝土距离掌子面１５￣２０ｍ。 ５结束语 对于洞松水电站２号施工支洞与引水隧洞交叉段跨 度大、岩性为Ｖ类、围岩为千枚状炭质板岩、顶拱和边 墙易发生变形等问题，实际工程中采用了加压灌浆、拆 除变形工字钢、加强支护与混凝土衬砌相结合的方法进 行处理，从而抑制住了洞内变形，保证了施工的安全， 确保了施工进度。 ・４９・
