地质探究 ＬｏＷ ｃＡＲＢＯＮ ＷｏＲＬＤ ２０１３，８ 青龙水电站引水隧洞工程复杂围岩地质 洞段开挖施工技术总结 黄震山－，高创ｚ （１．四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都６１００００；２．亚王能源集团，四川成都６１００００） 【摘 要】隧洞施工过程中，涌水量大及发生坍塌一直是干扰施工顺利进行的主要因素。结合前期勘察资料、施工地质编录资料以及施工现场 调查情况，分析了开挖洞段涌水和被淹的主要原因，并提出在地下水比较丰富的洞段，应遵循开挖后紧跟衬砌的原则，必要时对隧洞围岩进行 灌浆，在大量涌水的断裂构造带应进行超前探测，必要时进行超前灌浆封堵等建议。 【关键词】引水隧洞；复杂围岩；开挖；总结 【中图分类号】ＴＶ５５４ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１３）１５—０１１０—０２ ｌ工程概述 １．１工程简介 青龙水电站位于四川省九寨沟县境内的白水江上．为低 闸引水式电站。电站由首部枢纽、引水系统、厂房枢纽组成。电 站以发电为主．装机容量３￣３４ＭＷ。 稳打稳扎．确保施工安全 ３通常洞段采用的施工方法和技术措施 ３．１围岩开挖施工方法 引水隧洞Ⅲ类围岩洞段．采用手风钻钻爆台车全断面开 挖成型．周边采用光面爆破控制．爆破石渣采用３ｍ 侧卸装载 引水隧洞开挖断面为马蹄形断面．Ⅲ类围岩开挖断面 机装１５ｔ自卸汽车运到指定碴场。出渣完毕后，用ＣＡＴ３２０反 ６．８ｍ￣８．８ｍ，１Ｗ类围岩开挖断面７．５ｍ￣９．５ｍ，Ｖ类围岩开挖断面 ７．９ｍ￣９．９ｍ。衬砌断面后经设计优化调整，Ⅳ、Ｖ类围岩周边固 铲处理工作面安全，并清除掌子面下部残渣，为下一循环的开 挖创造条件 引水隧洞Ⅳ、Ｖ类围岩洞段采用手风钻分上下两层开挖． 结灌浆 １．２工程自然条件 １．２．１工程地质条件 周边采用光面爆破控制．爆破石渣采用３ｍ 侧卸装载机装１５ｔ 自卸汽车运到指定弃碴场。下层开挖手风钻打水平孔钻爆，周 边采用光面控制爆破．出渣用３ｍ 侧卸装载机装１５ｔ自卸车运 到指定弃碴场。上层开挖完成后，及时进行支护，支护工作面紧 青龙水电站引水隧洞工程自开挖掘进以来 围岩地质条 件复杂，类别以Ⅳ类、Ｖ类围岩为主，多为花岗斑岩和灰岩。部 分洞段为花岗斑岩夹薄层灰岩条带（俘虏体）洞段。在薄板状 跟开挖工作面，按设计要求做好支护后．再进行下部开挖。灰岩洞段，围岩基本无强度，呈薄层状～破碎结构，围岩被地下 涌水浸泡软化，岩体破碎，呈散体状结构，围岩极不稳定，在有 地下水作用下易发生崩塌：花岗斑岩夹薄板状灰岩俘虏体洞 ３．２爆破参数 Ⅲ类围岩采取全断面光面爆破开挖、楔型掏槽。钻孔采用 气腿手风钻．孔径￣ｂ４２ｍｍ．爆破孔从内向外依次为：掏槽孔、 段，花岗斑岩裂隙发育，块体嵌合弱，呈岩墙形式侵入，受岩墙 崩落孔、光爆孔，采用ＹＴ一２８气腿钻钻孔，钻孔前先进行测量 扩张侵入挤压，岩体完整性极差，基本无强度，围岩块度一般 放样并根据断面型式布孔，一般参数为：孔径￣ｂ４２ｍｍ、孔深 ５～１０ｅｍ，局部已灰白色岩屑、岩粉为主。开挖、支护过程中掉 ２．５ｍ．孔向垂直于工作面．光爆孔向外倾斜１０—２０ｅｍ以便留出 块、坍塌严重 １．２．２地下水 下一循环光爆孔钻孔部位。爆破参数为：孔深２．５ｍ，孔距９０～ １００ｅｍ，排距１００ｅｍ，周边光爆（孔距４５ｅｍ），炸药单耗掏槽孔 １．８ｋｇ／ｍ ，崩落孔１．４５ｋｇ／ｍ。，周边孔１１０－１５０ｇ／ｍ，采用乳化炸 药，直径￣ｂ３２ｍｍ，周边孔￣ｂ２５ｍｍ。 在洞挖过程中大部分洞段地下水丰富，多呈线状 股状涌 水，部分洞段涌水呈喷射状，围岩不稳定或稳定性差．施工中 在渗水、涌水的作用下围岩崩解塌落严重。 Ⅳ、Ｖ类围岩视情况采用分层爆破、开挖与支护交替进行 的开挖方式。上层高度５～６ｍ，上层采用楔型掏槽，周边光爆 ２施工程序 模、地下水活动等情况，指定稳妥的开挖方案。一般根据围岩 不同采用浅孔、多循环、弱爆、及时支护、环向开挖和支护、分 ３ｋｇ／ｍ ，崩落孔１．１５ｋｇ／ｍ ，周 隧洞开挖支护施工首先应探清围岩地质构造、岩性、规 （孔距５０ｅｍ），炸药单耗掏槽孔１．边孔１００ １２０ｇ／ｍ。掏槽孔和爆破孔采用连续装药方式。药径 为＋３２ｍｍ，周边孔采用间隔装药方式，药径为＋２５ｒａｍ。 部开挖与支护、先墙后拱法等施工方法。稳定性差时．采取超 ３．３初期支护 洞室开挖按照“新奥法”进行施工组织管理。根据围岩情 况．一般洞室支护施工距开挖工作面距离为１０～２０ｍ。视围岩 前锚杆、管棚、灌浆等加固岩体，对埋藏较浅的部位，从地表钻 孔设锚杆或灌浆加固。根据不同的地质条件，采取喷混凝土、 挂网、锚杆、钢支架等不同组合的联合支护，紧跟开挖面进行． 情况采用随机锚喷支护：断层处理及Ⅳ、Ｖ类围岩的开挖施 １１０ ＬｏＷ ｃＡＲＢｏＮ ＷＯＲＬＤ ２０１３，８ 地质探究 工，相应安全支护工作紧跟工作面进行，根据围岩情况采用钢 支撑＋锚喷联合支护形式 装药被冲出，按常用的装药方法已不能满足装药结构的要求 为保证装药满足施工要求，采用ＰＶＣ管辅助装药的管筒爆破 法，同时每一轮循环都在涌水区域打排水孔导水的开挖方法 施工。 支护施工在自制的钢架台车上作业．采用ＹＴ２８手风钻钻 锚杆孔，锚杆采用人工安插。喷混凝土采用湿喷法施工，混凝 土在拌和站拌制，采用３ｍ 混凝土搅拌运输车运至施工点．施 工人员站在钢架台车上施喷．喷混凝土机械采用型号为 ＸＫＰＺＳ一９Ａ型环保潮湿喷机 爆破施工后及时完成初期加强支护施工 ４．４．２坍塌处理 待塌方段围岩相对稳定后，多优先对塌方影响段进行锁 Ｉ２＂处理。锁１７：处理后沿坍塌空腔围岩面素喷５ｃｍ厚混凝土封 闭后进行塌方段处理施工 铜支撑拱架和格栅拱架提前在加工场加工好．当需要时运 至现场安装，安装采用ＣＡＴ３２０反铲挖掘机配合人工进行．安 装时保证铜拱架和钢筋格构架不占混凝土永久结构衬砌断面。 发生较大坍塌时．多采用超前管棚跟进处理方式．稳扎稳 ４复杂围岩地质洞段施工方法和技术措施 ４．１围岩开挖施工方法 复杂围岩地质洞段施工主要以预防为主．开挖中采用地 质超前预报手段，及时了解前方地质状况，提前做好准备措 施。在开挖过程中，加强地质跟踪及超前预报，必要时钻超前 勘探孔摸清围岩条件，以便采取恰当的施工程序及措施。保证 围岩稳定 复杂围岩地质洞段开挖钻孔前，根据情况采取管棚支护 （或超前锚杆）预支护洞顶围岩，管棚应完成注浆施工，形成较 完整的围岩承重拱，以增强围岩自稳能力。后采用手风钻分上 下两层开挖，周边采用光面爆破控制。上层开挖完成后．及时 进行支护，支护工作面紧跟开挖工作面，按设计要求做好支护 后，再进行下部开挖。隧洞开挖爆破后立即素喷５ｅｍ厚混凝土 封闲掌子面 ４．２爆破参数 按照“短进尺、弱爆破、少扰动”的原则施工。开挖按浅孔、 小药量、多循环钻爆，钻爆循环进尺视地质情况采用０．５～ｌｍ。 爆破崩落孔采用ｑｂ３２ｍｍ药卷装药．周边孔采用￣ｂ２５ｍｍ药卷 间隔装药，根据爆破试验确定线装药密度，并严格执行。 采用分层爆破的开挖方式。上层高度５—６ｍ．上层采用楔 型掏槽，周边光爆（孔距４５ｅｍ），按ｌｍ进尺计算炸药单耗 ０．４６ｋｇ／ｍ 。掏槽孔和爆破孔采用连续装药方式，药径为 ｑｂ３２ｍｍ，周边孔采用间隔装药方式，药径为ｑｂ３２ｍｍ。 ４－３初期支护 经安全处理后，立即对顶拱或边墙进行一次支护，支护内 容包括设临时砂浆锚杆、挂钢筋网、安装铜拱架和喷混凝土， 围岩支护稳定后再进行出渣 围岩稳定性差时．采取超前锚杆、管棚、灌浆等加固岩体， 对埋藏较浅的部位，从地表钻孔设锚杆或灌浆加固。根据不同 的地质条件，采取喷混凝土、挂网、锚杆、钢支架等不同组合的 联合支护．铜架中ｔＬ，／间距控制在Ｏ．５～１．０ｍ范围。紧跟开挖面进 行。铜架选用Ｉ２０ｂ加强型钢拱架，钢架安装后，及时完成钢架 锁定锚杆安装、纵向连接、挂钢筋网及喷混凝土封闭等施工。 ４．４特殊情况处理 ４．４．１涌水处理 局部涌水较大洞段，开挖中因钻孔内涌水太大．掌子面爆 破装药时，多数爆破孔穿透含水裂隙，装药困难，部分爆破孔 打，确保塌方处理期间施工安全。超前管棚施工后及时安装钢 架支撑，若塌方堆积体封堵隧洞断面时，则采用先完成上半部 钢架安装，后进行两侧边墙钢架安装，塌方段出渣则采用预留 “核心土”方式进行。拱架选用Ｉ２０ｂ加强型钢拱架施工，钢架 安装后塌方空腔较大部位，主拱与塌方空腔岩面之前应紧贴 空腔岩面设置副拱支撑，并及时完成钢架锁定锚杆安装、纵向 连接、挂钢筋网及喷混凝土封闭等施工。 ４．５安全控制 为保证施工安全．复杂围岩收敛监测断面间距缩短为 １５～２０ｍ，加密观测，及时整理并上报观测资料。通过变形监 测，如发现隧道围岩变形速率急增，采取一次支护及加强支护 措施后尚不能满足稳定要求时．及时进行边、顶拱钢筋混凝土 衬砌，确保围岩稳定安全 ５复杂围岩地质洞段开挖施工技术总结 青龙电站引水隧洞工程在开挖施工中发生多次涌水坍 塌．尽管我们在钻孔爆破技术措施上采取了一系列的优化措 施，但Ⅳ类、Ｖ类围岩以及部分渗水较为严重的Ⅲ类围岩的成 洞条件差，整体稳定性低．不得不采用高强度的施工临时支护 方式进行加固．以保证施工的安全和进度 收稿日期：２０１３—７—１ 作者简介：黄震山（１９８１一），男，工程师，长期从事工程管理工作。 高创（１９８４一），男，成都金牛区荼店子西口人，助理工程 师，长期从事工程管理工作。