泄洪洞出口洞段的开挖支护探讨

■张 锋 ■中国水利水电第四工程局有限公司第三分局，河北 保定 072750

1 工程案例概述

某水电站泄洪洞全长1422．127m，纵坡为2．668%，为城门洞口形，出口设计断面尺寸为16．4x21．2m(宽x高)。相关地质资料显示，此工程泄洪洞出口段岩性为闪长岩，岩体为强卸荷、强风化，裂隙发育导致破碎带还受到挤压，不利于结构面组合。开挖洞脸边坡由于受不利因素影响，在初期开挖阶段，曾多次出现不同程度的边坡坍塌，存在较大的安全隐患。

2 泄洪洞出口洞段开挖支护技术措施

2．1 准备工作

本文研究施工采用的出洞方案为“洞脸加固、洞身固结及导洞分层开挖”，以此确保施工安全。具体指在泄洪洞出口岩塞段开挖前应加固好出口边坡左侧塌方区。按照上、中、下3层开挖。首先洞脸锁口支护;泄洪洞口1300以上锁口采用长9．0m，直径28mm的锚杆。第一排锁口锚杆只与第二、第三排锚杆间距相差0．5m。在距离设计开挖轮廓线上方80cm处布置1排大管棚，以此确保出洞开挖洞脸段稳定性。为便于安装，可将钢管前段加工成尖锥形，管壁四周钻1个直径10mm的小孔，采用水灰比1∶1纯水泥浆对管棚进行注浆，减少待凝时间可在浆液中掺入5%SW早强剂。其次洞脸边坡加固;泄洪洞坍塌外漏墙体因强风化有极高的破碎度，若采用普通支护不能达到预期效果。此外，考虑到泄洪洞出动实际情况，除了采取锚索与框格梁相结合的形式加固处理泄洪洞洞脸边坡1317．-1375．0外，为进一步加强边坡岩体的整体性及出洞前偏压问题，特采取预固结灌浆和塌方区贴坡混凝土处理泄洪洞出口洞脸20m高边坡范。

2．2 泄洪洞出洞开挖

首先上层开挖施工;根据现场实际并结合施工地质情况可采取先导洞后扩挖开挖方式施工，同时还要充分考虑到装载机出渣及挖机的排险方便性，可在导洞施工时扩挖时由洞外向洞内。钻爆设计工艺参数如下:1)主爆破孔孔距为0．7～0．9m。2)主爆破孔及周边孔孔径均为42mm，采用气腿钻造孔。3)扩挖周边孔孔距和导洞为40cm。4)采用不耦合间隔装药结构针对周边孔，炸药选用200g±3g的2号岩石乳化炸药。将整节药用小刀分成3段，在周边孔插入导爆索，反向折起最底部药卷，用胶带将其和药卷绑在竹片上，每节药卷间隔30cm。(具体如图1所示)。其次中层开挖施工;中层开挖高度9m，先抽槽中部，两侧预留至少3．0m的水平，具体爆破参数如下:用气腿钻在边墙造爆破孔，孔深3m，孔径42mm，孔距0．9～1．2m，药卷直径32mm，连续装药。采用快速钻造对主爆破孔造孔，钻孔深度9．2m，孔径80mm，间排距2．4mx2．0m，炸药为乳化炸药，不偶合连续装药。

图1 泄洪洞出洞上层扩挖钻爆设计

2．3 泄洪洞出洞支护施工

首先钢格栅支护;采用螺纹钢对钢隔栅立柱主筋进行施工，断面为30cm×30cm正方形，采用钢隔栅临时支护开挖泄洪洞出洞，按照均匀受力的原理在上层开挖拱圆弧段钢格栅。将钢格栅与锁脚锚杆外露部焊接为U型增强钢格栅的整体稳定性。其中边墙直线段锁脚锚杆为长9m，直径32mm的螺纹钢，顶拱圆弧段锁脚锚杆为长6，直径28mm的螺纹钢，将直径为28mm的纵向连接钢筋布置于每榀钢格栅之间。其次系统锚杆施工;上述工作完成后，按照设计要求加强支护系统锚杆，锚杆规格为直径32mm，长6m及间排距1．5m交错布置。

3 施工安全措施

在施工期间建立监测小组，在成洞后按照设计要求及时埋设观测仪器，如收敛计和多点位移计，将观测技术作为观测时的准则。开挖过程中，对出口洞口段边坡加强监测力度，早晚各监测一次，随着施工时间的延长而增加监测次数。施工中间阶段，可根据实际需要对观测次数进行调整。如果遇到大暴雨、地下水位长期持续较高、汛期、大暴雨、爆破失控等多次测读呈现持续递增情况，在无压段开挖施工期间应进行加密观测。此外，所有操作工人在喷射混凝土时必须穿戴防尘工作服、佩戴防尘口罩、防护眼镜、橡胶手套及安全帽。严格控制喷射时的距离，水压及风压，避免回弹骨料及粉尘伤人。注浆锚杆时，注浆压力不宜过大，不能对砂浆设备进行空吹，以免伤及施工人员，不允许将注浆口对着他人。结束喷浆后，应及时对喷射机及管路进行清洗，避免管道堵塞引发爆炸，伤及他人。

4 结语

综上所述，本文所研究工程案例除了按施工图纸要求进行开挖支护外，其中地质缺陷及塌方形成的偏压等都采取综合措施予以解决，施工期间监测数据表明，泄洪洞无压段支护参数设计合理，围岩变形在整个施工期的状态都较为稳定，同时也为地下工程施工围岩稳定提供强有力的支撑，再一次说明开挖支护施工方案可行，值得推广和应用。

［1］李越，范萍，赵龙飞等．泸定水电站3号泄洪洞出洞开挖支护［J］．水力发电，2011，(5):51-53．

［2］吕俊，文斌．甲岩水电站右岸泄洪洞旋流竖井Ⅱ期开挖支护施工［J］．云南水力发电，2013，(2):48-49，85．

［3］杨鹏．小湾水电站泄洪洞工作闸门室开挖支护施工方案设计［J］．工程建设与设计，2011，(2):109-111．