“新奥法”在白莲河抽水蓄能电站引水隧洞开挖施工中的应用

梁世泰，王 军

（中国水利水电第一工程局有限公司，吉林 长春 130012）

1 工程概况

白莲河抽水蓄能电站位于湖北省黄冈市罗田县白莲河乡境内，白莲河水库右坝头上游侧。工程为一等大 （1）型工程，枢纽工程永久性建筑物主要包括上库主坝，1、2、3号副坝，输水系统和地下厂房系统等，下库为20世纪60年代初建成的白莲河水库。电站共装有4台单机容量为300 MW的可逆式电动发电机组。

电站共设两条引水隧洞，平行布置，轴线间距40 m，洞轴线方向S29.1438°W。1、2号引水洞各由进口渐变段 （20 m长）和标准断面段组成，总长分别为1 243.903、1 232.244 m，标准断面为圆形断面，开挖尺寸根据根据地质条件共设半径为5.2、5.42、5.45 m 3种，衬砌后标准断面半径为4.5 m。隧洞整体进行系统喷锚支护；不良地质地段挂网喷混凝土。两条引水隧洞总工期为17.5个月。

两条引水隧洞石方洞挖量18.653万m3，喷混凝土0.505 7万m3，锚杆2.509 1万根，挂网67.13 t。

2 工程地质条件

白莲河工程引水隧洞埋深为20～110 m，最大埋深约120 m，围岩以微风化～新鲜花岗岩为主，少量弱风化和卸荷岩体主要分布在洞室的进 （出）水口段及0+650桩号冲沟部位。进 （出）水口部位围岩岩性主要为黑云花岗、片麻岩及角闪斜长片麻岩，二者均夹片岩。围岩类别为Ⅱ～Ⅴ类，其中，Ⅱ类围岩约占23%，Ⅲ类围岩约占47%，Ⅳ、Ⅴ类围岩分别占25%、5%。洞室部分部位存在Ⅳ级结构面的小断层、挤压面和节理组，岩体破碎。引水隧洞进（出）水口围岩地质勘探为花岗岩及片麻岩，岩石节理裂隙发育，岩体较破碎，在洞口K0+10.00段存在F9断层，宽约2 m，断层斜切和横穿此段，岩石破碎，稳定性较差。地下水以基岩裂隙潜水为主，水位一般高出隧洞顶拱，围岩多具微透水性。

3 洞室开挖

电站引水隧洞采用1号施工支洞从K0+991.00部位向两方向开挖，2号施工支洞、进 （出）水口方向相向开挖的方式。根据地质条件的差异，采用了不同的开挖方法。

3.1 施工总程序

洞身自上而下分两层进行开挖支护。上层开挖考虑到开挖机械性能及支护施工的需要，确定开挖高度约为7.0～8.0 m；底层开挖高度为3.4～2.4 m。上层开挖支护完成后再进行底层开挖。开挖底层时隧洞底部预留一定厚度的石渣以利行车，此部分石渣在浇筑混凝土前清底时一次清除干净。

3.2 施工风水电布置

洞内供风和供水管线采用φ150mm钢管和φ80 mmPVC管，沿进洞右侧距底板1.0 m高布置，用φ25插筋固定。供风和供水均采用由1号施工支洞洞口的120 m3集中供风站完成供风。

采用两台SDA112B-2F75型轴流风机通过1号施工支洞向两条引水隧洞通风，采用130 cm高强复合纤维布通风管向内压风。根据隧洞高度在拱角每隔5 m设一φ14 mm膨胀螺栓拉线吊挂内风桶。

引水隧洞另两段延用1号施工支洞的供水系统进行供水，洞内敷设一条DN80焊接钢管，管路每节长6 m，采用法兰连接，与工作面的距离为65 cm，布设在隧洞的右侧。

利用两台630 kVA变压器通过1号施工支洞为两条引水隧洞供电，另从上库进出水口附近的10 kV开闭所级端杆架设一条10 kV高压线至引水隧洞进口段附近，设1台S9型500 kVA变压器向引水隧洞进口段 （200 m）开挖施工洞口处的轴流风机等供电。洞内架设三相四线BLXT－120mm2绝缘线，照明电压36 V，每隔25 m安装一只250 W的高压汞灯，照明线沿洞壁架设。

3.3 开挖方法

上、下层开挖施工均采用气腿手风钻钻孔，掏槽孔、崩落孔及周边孔孔径均为φ42 mm，上层开挖采用空孔直孔掏槽；人工装2号岩石炸药或乳化炸药 （掏槽孔、底孔和有渗水处）；掏槽孔、崩落孔采用φ32 mm药卷，非电雷管起爆，光爆孔采用φ25 mm药卷，导爆索联网起爆 （将药卷捆在导爆索上，采用竹片送入孔内）；洞口渐变段及洞身Ⅳ、Ⅴ类围岩段循环进尺为2.0 m，其他施工段上层循环进尺为3.0～3.5 m。下层采用由上、下游后退扩挖的方式，边后退扩挖边将洞内的风水电等设施拆除，后退扩挖循环进尺为4.5 m。

3.4 支护方式

初期支护施工滞后40 m进行，与后循环平行作业，Ⅳ、Ⅴ类围岩根据具体情况及时进行局部支护。洞身支护以台车造孔为主，采用混凝土喷射台车湿喷工艺进行喷锚施工，安装锚杆采用人工配合锚杆台车进行，挂网采用人工在喷锚台车上进行。

3.5 不良地质段处理

对于不良地质段的围岩情况应及时上报监理单位，待监理单位和设计单位对不良地质段进行认证后，再上报施工处理措施。对于不良地质段，一般采取随机支护措施，对于岩石严重破碎情况，采用超前锚杆先行以及部分系统锚杆及时跟进的处理方法。开挖过程中遵守 “短进尺、弱爆破、少扰动，紧封闭，多观测”的施工原理。

在1号引水隧洞桩号①引 0+655.00～0+635.00段，局部岩石蚀变严重，存在断层泥、碎裂岩、碎块岩等，结构紧密。顺破碎影响带有集中滴水现象。通过上报监理，并与设计、监理商定，尽快对不良地质段采取了素喷混凝土 （厚50 mm）措施,对顶拱进行了超前支护，超前支护采用Φ25注浆锚杆，锚杆长4.5 m，环向间距0.2 m，外插角5°～15°；除此之外，将原来的钢筋网由φ8@200*200改为φ12@200*200进行施工，同时增加了骨架钢筋φ16@1000*1000（采用通长钢筋，节点绑扎）与系统锚杆焊接，最后进行二次喷混凝土 （厚50 mm）。采取了以上措施后，保证该段了施工期的施工安全。

4 结 语

上、下层开挖方式保证了白莲河抽水蓄能电站引水隧洞施工进度和质量，1、2号引水隧洞平均月进尺均保证在135 m以上，且质量满足要求；科学的施工组织管理使引水隧洞在开挖支护过程中安全、快速地穿越了不良地质段。施工期安全变形监测结果表明，1、2号引水隧洞围岩变形观测值呈收敛状态，无突变现象发生，锚杆应力状况较好，观测结果稳定；声波测试表明，开挖爆破参数控制较好，对围岩松驰圈影响范围较小，说明白莲河抽水蓄能电站引水隧洞开挖支护施工方案是科学、合理的。