溪洛渡水电站右岸泄洪洞不良地质段围岩的处理

易　丹，　高　静

(1.中国人民武装警察部队 水电第七支队,湖北 武汉　430200；2.中国人民武装警察部队 水电第九支队，四川 成都　611130)

溪洛渡水电站右岸泄洪洞不良地质段围岩的处理

易丹1，高静2

(1.中国人民武装警察部队 水电第七支队,湖北 武汉430200；2.中国人民武装警察部队 水电第九支队，四川 成都611130)

摘要：大型水工隧洞开挖支护施工中对不良地质段围岩的处理关系到施工工期和工程成本，采取合理的处理方式意义重大。以溪洛渡水电站3#泄洪洞无压下平段及出口洞门不良地质段围岩处理为例，阐述了控制爆破、钢筋拱肋加强支护和预应力锚索处理等措施的应用情况及取得的效果。

关键词：泄洪洞；不良地质段；围岩处理；控制爆破；对穿锚索；溪洛渡水电站

1工程概述

溪洛渡水电站右岸3#、4#两条泄洪洞均为有压接无压，洞内龙落尾型式。3#泄洪洞长1 433.549 m，4#泄洪洞长1 633.611 m，中心间距50 m，平行布置。

3#泄洪洞出口洞段为龙落尾段及无压下平段，城门洞型结构，开挖尺寸为16 m×21 m(宽×高)。出口洞段上部为崩坡积块碎石层覆盖。构成边坡的主要是P2β8～P2β12层玄武岩和角砾集块熔岩。P2β11层顶部分布有厚约1～1.5 m的紫红色凝灰岩，浅表风化严重，性软，遇水易软化崩解。C9层间错动较强，以岩屑角砾型为主，浅表部位普遍充填次生泥；C8、C10层间错动相对较弱，以裂隙岩块型为主；C11层间错动不发育，多为熔结型。边坡部位层内错动带较发育。整个出口洞段围岩风化卸荷较强，弱风化上段水平深15～24 m；弱风化下段为33～58 m；强卸荷带为15～33 m；弱卸荷带为24～58 m。

开挖后在高程437～485 m之间形成1：0.45～1：0.55的边坡。将485 m高程以上缓坡地带的崩坡积块碎石层全部清除，向上游沿C11层间错动带形成平台。

2不良地质段施工存在的难点

(1)出口洞门及边坡开挖成型难度大。

(2)无压下平段顶拱外侧及上覆岩体厚度较小。3#泄洪洞桩号③泄1+433.549～③泄1+415段上覆及外侧岩体厚度为6.5～17 m，小于1倍泄洪洞洞径；桩号③泄1+415～③泄1+340段上覆及外侧岩体厚度为17～27 m，小于1～1.5倍泄洪洞洞径，围岩稳定性差。

3不良地质段采用的处理方法

3.1出口洞门及边坡开挖

在出口洞门及边坡开挖施工中采用结构线预裂爆破代替光面爆破，以减小主爆孔对结构线岩体的振动影响，尽量保证结构线岩体的完整性，提高洞门及边坡结构面开挖成型的质量。

明挖预裂孔孔距为0.9 m，孔径为90 mm，采用100B潜孔钻机造孔，严格控制孔向、孔深；底部1 m孔段采用直径70 mm药卷连续装药，以上孔段采用长竹片绑直径为32 mm药卷间隔30 mm装药，堵塞长度1 m，线装药密度500 g/m；孔内及孔间均采用导爆索连接，预裂孔与缓冲孔、主爆孔间网络由毫秒导爆管连接，采用微差起爆，预裂孔首先起爆，单响药量按不大于200 kg控制。

3.2无压下平段顶拱外侧及上覆岩体厚度不足问题的处理

针对该问题，参建单位展开讨论，提出了两种解决方案。一种是将该段上覆岩体全部开挖，变隧洞为明渠；另一种是仍按原方案开挖、支护，但对洞顶及外侧洞壁围岩进行加强锚固处理。根据现场实际情况和地质简报，经参建各方反复研究，认为前一方案虽能一劳永逸消除安全隐患，但开挖工程量大量增加，将导致工期延长和成本的极大增加；而采用加强支护和预应力锚索支护提高围岩稳定性，经众多工程实践证明能够很好地解决围岩稳定性差的问题。最终经各方决定采用第二种方案，具体处理措施如下：

(1)为减少洞室开挖对围岩的扰动，对③泄1+273～③泄1+433.549段采取优化联网、严格控制单响药量和改变开挖方式等减振措施，将开挖方式调整为分幅梯段光面爆破：将左侧边墙由预裂爆破改为光面爆破，并在断面中间先行预裂形成减振带，然后先开挖右半幅，再开挖左半幅。设置施工期收敛监测断面，实时进行观测和数据分析。

(2)为保证3#泄洪洞桩号③泄1+350～③泄1+417.549段围岩稳定，在原系统锚杆支护的基础上增加了钢筋拱肋支护。钢筋拱肋采用2根φ28钢筋焊接而成，布置在顶拱及起拱线以下3 m范围内，与原系统锚杆相连。钢筋拱肋间距与系统锚杆排距相同，具体为：③泄1+350～③泄1+390段为1 m，③泄1+390～③泄1+417.549段为1.5 m。

(3)3#泄洪洞外侧边坡桩号③泄1+370～③泄1+430段高程441～449 m之间布置3排1 000 kN的对穿预应力锚索，锚索长度为17～27 m，间排距4 m，相邻锚索之间的高差为0.3 m布置，锚索俯倾角5°。锚索混凝土锚墩之间用框格梁连接，框格梁采用C20混凝土，断面尺寸为0.4 m×0.4 m。

(4)边坡侧混凝土锚墩采用C35混凝土。洞内一侧采用钢锚墩，锚墩出露的部位做局部扩挖，锚墩不得侵占隧洞结构衬砌断面；锚墩施工完成后按设计张拉力1 000 kN进行张拉；锚索施工完成后，对局部扩挖的部位待泄洪洞混凝土衬砌施工时一并浇筑。

4不良地质段处理后的实施效果

4.1出口洞门及边坡开挖效果

3#泄洪洞出口洞门及边坡开挖质量良好，具体数据见表1。

表1　出口洞门及边坡开挖质量情况统计表

4.2无压下平段顶拱及外侧边坡围岩处理效果

(1)收敛观测结果。

根据③泄1+300、③泄1+365、③泄1+420三个收敛断面的观测成果，2010年3月至2011年3月开挖支护期间，拱顶围岩垂直累积变形量为0.48～0.62 mm，左右拱肩累积变形量为0.51～0.82 mm，且顶拱位移速率小于0.07～0.1 mm/d，收敛速率小于0.1～0.2 mm/d。收敛观测结果满足要求，围岩稳定。

(2)锚索施工质量。

3#泄洪洞下平段外侧边坡锚索质量均满足相关规范要求，检测成果见表2。

表2　锚索质量检测统计表

4.3结论

(1)对围岩较发育的边坡结构开挖，采用预裂爆破方式和严格控制单响药量，有效地减小了对结构线外岩体的振动破坏，开挖面保留较完整，成型质量良好。

(2)无压下平段采取分幅梯段光面爆破，将爆破振动对顶拱及外侧边坡围岩的影响降至很小，保证了开挖安全；施工期临时监测数据表明：经钢筋拱肋加强支护和预应力锚索处理后，围岩稳定，开挖支护阶段收敛变形满足规范要求。该部位于2010年10月按节点工期完成了开挖支护施工，2011年3月开始进行混凝土施工，2013年完成混凝土衬砌，在经历了2013年和2014年多次泄洪检验后，泄洪洞围岩及边坡稳定可靠。

5结语

该工程对3#泄洪洞桩号③泄1+340～③泄1+433.549段及出口洞门边坡的不良地质段进

行了开挖支护施工，主要采用优化爆破设计和支护参数、增加预应力锚索的方式进行处理，避免了对设计方案进行较大的调整，极大地节省了工程成本，确保了节点工期；处理效果满足设计要求，后期运行安全稳定，不失为大型水工隧洞开挖支护施工不良地质段处理的一次成功实例。

易丹(1983-)，男，四川宜宾人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

高静(1984-)，女，河南新乡人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

Treatment for Surrounding Rock in Poor Geological Condition Section in

Right Bank Spillway Tunnel at Xiluodu Hydropower Station

YI Dan1GAO Jing2

(1.The Seventh Detachment of Armed Police Hydropower Troops, Wuhan ,Hubei, 430200,China ;

2. The Ninth Detachment of Armed Police Hydropower Troops, Chengdu ,Sichuan, 611130,China)

Abstract:Treatment for surrounding rock in poor geological condition section during excavation and support of large-sized hydraulic tunnels may relate to construction period and project cost. It is significant to take proper treatment measures. In this paper , treatment measures for the poor geological condition sections in free flow lower horizontal section and outlet portal of No.3 spillway tunnel are described , for example , controlled blasting , reinforced rib strengthening support and prestressed tendon . Applications and results are presented.

Key words:spillway tunnel ; poor geological condition section ; surrounding rock treatment ; Controlled blasting ; two ended anchorage cables

收稿日期:2015-07-10

文章编号:1001-2184(2015)04-0057-02

文献标识码:B

中图分类号:TV7;TV554;TV52;TV51

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