谈水布垭水电站尾水隧洞开挖支护技术

水利建设　谈水布垭水电站尾水隧洞开挖支护技术　莫志兵，戴克任　（中国水利水电第八工程有限公司，湖南长沙４１０００７）　摘要：叙述了水布垭地下电站尾水洞下段，主要为Ⅳ、Ｖ类围岩的特大型圆型断面洞室开挖施工技术及其取得的成效。　关键词：施工技术｝工程地质　１工程概述　水布垭地下电站装机４台，单机容量为４６０ＭＷ，总装机容　３．２隧洞开挖　３．２．１开挖支护方案及程序　量１８４０ＭＷ。四条尾水隧洞均呈直线布置，为有压洞，进口底高　程为１６６．８０ｍ，出口底高程为１８８．８０ｍ，平均水平投影的长度为　３１６．８８ｍ。四条尾水洞的纵轴线以间距为３１ｍ的距离分布，上游　渐变段长度为２０ｍ，下游渐变段长度为２５．２１ｍ，中间是圆形的　断面，标准段为有坡段，平均坡度为５．７ｏ。　２施工程序　根据尾水隧洞所处不良地质条件，为保证洞室安全，采取４　条尾水洞间隔洞分批分期施工办法，即首先开始ｌ　、３＊尾水洞　施工，等两条１　、３　尾水洞开挖、支护、衬砌混凝土工序都完成　之后，然后进行２　、４　尾水洞的开挖等施工。　施工时要注意在四条尾水洞的出口都要留设出２０ｍ长的　岩塞段，这可以有效的防止施工时河水进入洞中。岩塞段可以　根据具体的情况进行加固处理。　四条尾水洞都要按照上下二层的顺序来开挖（下层施工时　分为：下层Ｉ序、下层Ⅱ序），上层的开挖高度为７．５ｍ左右，下　层Ｉ序的开挖高度为３．０ｍ左右，下层Ⅱ序的开挖高度为３．２ｍ　左右，开挖时按照先开挖上层，上层支护完成后开挖下层Ｉ序，　下层Ｉ序支护完成后开挖下层Ⅱ序的顺序进行施工。　３隧洞开挖与临时支护　３．１施工布置　１　交通洞进洞口与工区４　道路相连，进口底板高程大约为　２３０．０ｍ，该洞属于城门洞型，洞的宽度为８．４ｍ（包括两边０．５ｍ　的排水沟），洞的高度为７．５ｍ。１　施工支洞从１　交通洞处大约　１９０ｍ处开始分岔，其末尾点是为尾水洞，全长大约６６０ｍ，大小　为８ｍｘ６ｍ。　采用４”钢管沿着１　交通洞与１　施工支洞的侧壁方向来敷　设供水管和排水管，利用两台规格为２２ｋＷ（７５ｍ扬程）的抽水　机来排出洞内的水。　洞内和洞外都需要设置一个施工用电配电所和空压站，１　施工支洞一侧要设置一台规格为８００ｋＶＡ的变压器以及其他相　关的配电设施，进行１　尾水洞和３　尾水洞开挖施工之前要先　开挖２　尾水洞的进洞位置形成空压房（长度为１２ｍ，宽度为　８ｍ，高度为６ｍ），并设置４台速度为２０ｍ３／ｍｉｎ的固定式电动空　压机以及其他相关的配套设施。　在１　施工支洞内的通风竖井下要设置一台规格为２ｘ３７ｋＷ　的轴流风机，并配置好直径为ｌｍ的软管，用来给ｌ　尾水洞和　３　尾水洞施工时通风。等到１　尾水洞和３　尾水洞的上层都贯　通之后，在马崖高边坡２３０排水洞（高程约为２３０ｍ）内，要在四　条尾水洞中垂直设计两个规格为￣ｂ２１９ｍｍ的通风孔，并且要各　利用一台规格为１ｌｋＷ的轴流式风机往尾水隧洞内压风，从而　保证尾水隧洞上层少部分和下层全部的开挖、支护、衬砌施工　时的通风顺畅。　７８　广东科技２０１３．２．第３—４期　根据工程的设计和施工要求，结合我局的实际情况，利用　自制的平台车和手风钻来进行钻爆施工，喷混凝土采用湿喷机　进行湿喷，预应力锚杆施工选用导轨式独立回转钻岩机（型号：　ＹＧＺ１００）配合自制台车进行钻孔、风枪吹送药卷及人工配合进　行插杆的方案。　尾水洞开挖支护方案见表１。　表１尾水隧洞下段开挖施工方案表　围岩　施工方案　类别　超前支护　开挖方法　一期支护　施工监测　上层：手风钻打孔一次成型，周边　开挖成形后按匐　Ⅲ　光面爆破，循环进尺２．下层２ｍ。　视围岩情况　５０　及时进行局　面埋设观测设　ｍ一个观测断　：先进行中间拉槽，两侧跟进，周边光面爆破。Ｉ序每循环３．Ⅱ序每循环２５ｍ，　部支护。　施５ｍ。　，定期观测。　．上层：首先使用手风钻来钻孔、短　初期支护紧　开挖成形后按设　进尺、小药量、弱爆破、根据超前铀　跟近开挖面　计要求埋设每　Ⅳ　超前锚杆　杆的开挖原则，循环进尺约１．周边少药量部分进行光面爆破。４ｍ．　　进行，局部　面埋设观测设施３０ｍ—个观测断　支护施工　下层ｔ首先中闻拉槽。两侧缀进，周　具体慵况加　根据匿岩的　加密观　，及时压　　，边进行光面爆破。Ｉ序每循环约　设钢支撑馈观潞信息，指昌　３．５ｍ，Ｉｔ序每循环约２．５ｍ．　。　隧洞施工。　上层：首先便用辛风铕锵扎，短斌　开挖后立即　每２０ｍ一个观　尺、小药量、弱爆破、根据超前锚杆　施工钢支撑　涌断面的开挖原则，超前锚杆　破，控制单晴药量进行一　和喷镧纤维　蕊测一次每摊炮　Ｖ　循环进尺约１．４ｍ，周边密孑Ｌ部　混凝±等强　反馈观涮信息，及时　，支护施工　分使用小药量进行光面爆破。　支护，系统锚　如发现圈岩变　，　下层：首先中间拉槽，两侧跟进，周　杆跟进。必　速率加快边进行光面爆破Ｉ序每循环约　要位置施工　加强支护，及时　。３．５ｍ，ｌＩ序每循环约２．５ｍ。　随机锚杆。　。　尾水隧洞在穿过马鞍组煤层和写经寺组页岩时，采取短进　尺、小药量、弱爆破、强支护、先拉槽、后扩挖跟进的方式通过。　初期支护采取超前锚杆、喷钢纤维混凝土、随机锚杆、钢拱架等　措施，边开挖、边支护，以确保洞室围岩稳定。同时，开挖过程中　随时检测有毒气体含量，并加强通风，确保施工安全。　３．２．２上层开挖　上层开挖可以分为：循环进尺１．４ｍ、循环进尺２．２ｍ、有些　围岩条件差的地区循环进尺１．０ｍ。利用自制的施工台车和规格　为ＹＴ２６的手风钻来进行钻孔，爆破之后在３ｍ３处使用装载机　运渣，使用１５ｔ的自卸车出渣。　上层开挖采用楔型掏槽，周边进行光面爆破，周边孔间距　分为０．４ｍ、０．５ｍ两种。　（１）１１Ｉ类围岩上层开挖技术　①测量放样：利用全站仪作为导线的控制网来控制测量，　每排炮放样时必须有放样记录，并且要有当天施工员的签字。　②钻孔作业：钻孔由熟练的钻孔员根据设计进行施工，实　行质量经济责任制，分人分区进行钻孔作业，值班员要严格按　照“平、直、齐”的要求检查每排炮，周边孔的误差小于等于　５ｃｍ，爆破孔的误差小于等于１０ｅｒａ。　③装药爆破：装药爆破施工要由有经验的炮工根据设计参　数来装药，一般炸药选择乳化炸药或者硝铵。如果连续装药则　崩落孔药卷的直径为３２ｍｍ，如果间隔装药则周边孔药卷的直　径为２５ｒａｍ。完成装药之后，专业的炮工和施工员要分区进行严　格的检查，然后连接爆破网络，进行周边光面爆破。　哀２爆破参数衷　围岩类　孔名　孔径　孔深　孔距　排距　孔数　装药置　单孔药　线装药密　综合单耗　别　（ｎｕｎ）　（ｍ）　（ｍ）　（ｍ）　（个）　径（ａｒｍ）　量（ｋ　度（Ｗｉｎ）　（ｋ咖　主要为　掏槽孔　士４２　２．Ｏ　Ｏ．６　见图　１２　，３２　１．２　１０ｏ０　Ⅳ、Ｖ　主爆孔　击４２　１．５　０．９　见图　８１　也３２　类囤岩　周边孔　击４２　１５　０．４　见图　５２　，Ｉ，２５　．０．５　Ｏ．２８　１０００　１６０　０．６３　④通风散烟：装药爆破施工结束之后要利用起动轴流通风　机进行通风，并利用人工洒水来降尘。　⑤安全处理、清底：爆破结束之后利用人工来处理掌子面　和顶拱的安全，出碴后再次进行安全检查及处理。　（２）ＩＶ、Ｖ类围岩上层开挖技术　开挖Ⅳ、Ｖ类围岩时，除了上述施工技术之外还有以下施　工工艺：　③系统支护紧跟开挖掌子面。　３．２．３下层Ｉ序和下层Ⅱ序开挖　进行下层Ｉ序的开挖施工时，要先进行中间拉槽两侧预设　保护层的方式来施工，爆破之后在３ｍ３处使用卸装载机装渣，　使用１５ｔ的自卸车出渣。　１　尾水洞和３　尾水洞的下层Ⅱ序利用浅孔小药量光面爆　①超前支护：在进行开挖钻孔施工之前，利用超前锚杆支　护来保证围岩的安全稳定。　②开挖钻爆：开挖上层时要注意按照“短进尺、弱爆破、少　扰动”的原则，从而降低爆破造成的震动和对已支护结构的破　坏。　Ⅳ、Ｖ类围岩爆破参数见图１　５、表１　２。　１３６Ｏ　圈ｉ　ＩＶ、Ｖ类囤岩上层爆破布孔及网络图　圈２装药结构示意圈　１２０　８０　圈３掏槽孔装药结构图　圈４主爆孔装药结构图　说明ｔ圈中尺寸除药卷直径以毫米计外，其余均以厘米为单位．　圈５　Ａ—Ａ剖面　农Ｉ爆破设计主要技术参数表　断面面积　钻孔总数　单位面积钻孔ｌ爆破效ｌ爆破方量ｌ总装药量ｌ综合单耗　（ｍ　（个）　数（个，ｍ２）Ｉ率Ｉ　（ｍ｜）　Ｉ　（ｋ　Ｉ（ｋｇ／ｍ３）　８２．６　１４５　１．７６　Ｉ　９０％ｌ　１１１．５１　ｌ　６９．９８　ｌ　０．６３　破的方式来进行开挖，由于受到ｌ　施工支洞的影响，所以开挖　时按照尾水洞下游向上游的方式，１．２ｍ３挖掘机反铲集渣、装　渣，１５ｔ自卸车出渣。　３．３临时支护　本隧洞工程根据围岩具体情况采用了超前锚杆、随机锚　杆、钢拱架、开挖期围岩固结灌浆、掌子面喷锚等方式进行临时　支护。Ⅳ、Ｖ类围岩的系统支护要注意每排炮的及时跟进，Ⅲ类　围岩注意滞后掌子面跟进平行交叉施工。　３．３．１随机锚杆　随机锚杆主要是针对一些局部不稳定的岩体采用的临时　支护方式，设置锚杆的方向要与不稳定岩体的岩层面以及滑动　面相垂直，锚杆的长度、规格、型号等都要根据不稳定岩体的具　体情况再确定。　３－３．２钢拱架支撑　尾水洞主要是Ⅳ、Ｖ类围岩，爆破之后在随机锚杆的支护　基础上再设置钢拱架支撑来进行支护，钢拱架的规格为２０ａ的　工字钢，间距为１．Ｏｍ，围岩较差的部分间距为０．７ｍ，钢拱架设　加固锚杆的规格为，ｔ，２８螺纹钢筋，间距为１．５ｍ，孔深为３．５ｍ，　利用，Ｉ，２８螺纹钢筋连接拱架与拱架。　３．３－３喷钢纤维混凝土　安全处理后，首先对围岩进行初喷厚度为１￣２ｃｍ的２００　钢纤维混凝土，这样主要是为了避免围岩风化，安装钢支撑之　后，还要再喷满２０ｃｍ厚。对于一些容易塌落风化的掌子面要在　爆破之后要再喷厚度为５ｃｍ的素混凝土来进行封闭处理。　４结束语　水布垭地下电站尾水洞已经成功、顺利完成开挖，事实表　明此套开挖施工技术对地质条件极差、很难成洞的特大断面洞　室是比较适用，但它还存在着不足，等待我们继续在实践中去　总结完善它。　参考文献：　【１】蹇敬，吴宗俊．思林水电站尾水隧洞九级滩段一期开挖强支护施工技　术［Ｊ］．贵州水力发电，２０１０（６）．　［２】力Ⅱ快云南小湾电站建设研讨会会议纪要［Ｊ】．云南水力发电，２０００（１）．　【３］夏仲存．大朝山水电站长尾水隧洞施工简介［Ｊ］．云南水力发电，２００２　（４）．　［４］徐旅建．瀑布沟水电站尾水隧洞支护系统的优化调整【Ｊ】．云南水力发　电，２０１０（３）．　广东科技２０１３．２．第３—４期７９