黄家湾导流兼泄洪放空洞洞身段开挖支护施工技术

赵建斌

摘 要：文章以贵州省黄家湾导流兼泄洪放空洞洞身段开挖支护方法及施工工艺为依据，详细介绍了导流洞洞身段及泄洪放空洞下平段开挖支护施工技术，以供类似工程参考。

关键词：开挖；围岩；支护

中图分类号：TV61 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0047-02

1 工程基本情况

贵州省黄家湾水利枢纽工程位于贵州省紫云县境内。导流洞接泄洪放空洞下平段0+118.097m，不结合段长430.00m，底坡I=0.004，导流洞总长763.716m，隧洞断面为城门洞型，最大开挖断面为7.9m×8.766m，成型断面6.0m×7.016m。

2 地质围岩情况

洞身段洞室最大埋深94m，围岩为三叠系中统边阳组第二段的砂岩及泥岩，主要呈弱至微风化状态，节理裂隙较发育，岩体完整性较差，为互层状结构，地下水位比洞室高3m～80m，地下水活动中等至较强烈，岩层走向与洞向交角20°～46°，岩层倒转，倾角近于0°，属Ⅲ类和Ⅳ类围岩，Ⅲ类围岩占20%，Ⅳ类围岩占80%。

3 洞身段开挖支护方案

导流兼泄洪洞平洞部分开挖支护分上下半洞先后施工。上下半洞开挖支护错开距离不小于100m。

上半洞6.2m采用钻架台车，气腿式YT-28手风钻钻孔，中间掏槽及周边光爆全断面掘进开挖方案，上半洞支护方案，Ⅲ类及Ⅳ类较好围岩，主要是挂φ8 @200X200mm钢筋网喷射C20混凝土进行临时支护，喷射混凝土设计厚度0.1m，锚杆采用Φ25砂浆锚杆，锚杆间排距3.0m，长度4.5m，对于Ⅳ类较差围岩，结合工16钢拱架及挂钢筋网喷射混凝土进行临时支护，钢拱架连接筋为Φ22三级螺纹钢筋，间距1.0m。

下半洞（2.5m）开挖，首先开挖中间部位，开挖总宽度5.9m，靠近侧墙边各预留1m待二次开挖。主要采用气腿式YT-28手风钻水平造孔，底部预留0.3m布置一排光爆孔，孔间距0.5m，光爆孔顶部布置两排水平梯段孔，梯段孔间排距1.0m，采用“V”爆破网络进行爆破。以保护钢拱架在开挖爆破过程中下部支腿立在岩石上，每循环进尺3.0m。左右侧预留1m的下半洞地板爆破开挖沿侧墙设计轮廓线布设1圈光面爆破孔，光爆孔布置从上半洞钢拱架底部以下0.3m布置，孔间距0.5m，以减小爆破时对两侧钢拱架支腿的影响。左右侧相互错开开挖，错开距离不小于10m，保证钢拱架两条支腿中有一支腿受力在坚硬岩石上。每段钻孔爆破后立即清理建基面的石渣，人工安装钢拱架支腿下半部分，使钢拱架支腿直接受力作用在地板上，避免钢拱架长时间悬空，造成顶拱受力下沉。

4 洞身段开挖支护方法及施工工艺

4.1 施工工艺流程（见图1）

4.2 施工方法及施工工艺

4.2.1 开挖施工方法及施工工艺

（1）测量放样

采用全站仪和激光导向仪放样，在工作面上快速放出周边轮廓关键点位，如起拱位置点位，顶拱点位等、隧洞中轴线等。并对上一循环开挖面测量复核。以便及时修规。

（2）钻孔

钻孔严格按照爆破布置图及设计孔深施钻，周边孔应在断面轮廓线上开孔。

（3）装药连网爆破

炮孔经施工员检查合格后，由持证爆破员领班操作，严格遵守爆破安全操作规程装药爆破。炸药采用2#岩石乳化炸药。周边光爆孔采用间隔装药，先按装药结构将药卷间隔绑在竹片上用导爆索连接，线装药密度100g/m，药卷和竹片同时放入孔中，竹片贴轮廓线外侧围岩。掏槽孔和辅助孔连续装药，塑料导爆管连接起爆。爆破网络连接经检查无误后，撤离施工机械及人员到安全地带，由安全员负责按统一信号指挥起爆。

（4）通风除尘排险

爆破完毕，随即开动轴流风机压入式洞内排烟。烟尘散后由安全员进入洞内进行安全检查和处理。

（5）出渣

在洞内采用3m3侧翻装载机装20t自卸汽车运输至指定弃渣场。

4.2.2 支护工程施工方法

（1）注浆锚杆施工

使用全站仪测放孔位并用红漆标识，钻孔倾角垂直岩面或按设计要求进行，造孔深度偏差不大于5cm。锚杆设计长度4.5m，采用先注浆后插锚杆方式。质量检查采用无损检测仪按设计要求的频率进行注浆密实度和锚杆长度等检测。

（2）喷射混凝土施工

喷射混凝土施工，对于Ⅳ类较差围岩，主要采用钻架台车进行。对于Ⅲ类及Ⅳ类较好围岩，为了加快施工进度，制作小型钻架台车进行。喷射施工前清除开挖面的浮石、石渣和堆积物；埋设控制喷层厚度的标志。挂网喷混凝土地段，先喷3～5cm厚混凝土，再挂铺钢筋网，采用人工现场安装，与第一层喷混凝土面紧贴，并与开挖面锚杆焊接，网片之间采用搭接方式连接，并相互綁扎牢固。喷射混凝土作业分段分片依次进行。

（3）钢拱架施工方法

测量定位钢拱架架立位置，及时架立钢拱架，并对所有连接板的螺栓重新紧固一遍，保证连接牢固。钢架架立到位后，立即采用纵向连接筋将各钢拱架间焊接连成一整体，使钢拱架与锚杆共同受力。在钢拱架架立过程中当钢拱架与初喷层之间有较大间隙时，采用混凝土垫块将钢拱架与喷层之间的间隙垫填密实。每榀钢拱架锁脚和锁肩锚杆按照设计采用砂浆锚杆固定，锚杆的数量和间距按设计要求布置。

5 现场监控测量

由于洞身段围岩的特殊性和复杂性，必须进行施工监控测量。

顶供下沉监控测量是在起拱位置、起拱沿圆弧向上1/4处和顶拱正中位置共5点埋设。监控测量点埋设采用φ8钢筋进行埋设，纵向每30m（根据围岩情况可适当加密）埋设一次，埋设入喷射混凝土5～10cm，外露于喷射混凝土3～5cm，并用红漆在喷射混凝土面画圈做明显的标记。

现场监控测量采用全站仪进行，至少每天监测测量一次，并及时将结果进行分析，及时调整初期支护方法及施工工艺。

6 洞身段地下水抽排

6.1 进口施工地下水抽排

根据技施图纸地下水地质描述。进口开挖主要是顺坡向开挖，无法自流出洞，施工时需要加强抽排水，以减少对施工的干扰。

根据实际渗水情况，在开挖底面两侧纵向开挖设置排水沟，排水沟上口宽50cm，沟深50cm，沟底纵向坡比0.2%，纵向每间隔50m左右位置设置一集水井，集水井内架设潜水泵接力将洞内渗水抽排至洞外排水沟。

6.2 出口施工地下水抽排

出口段设计坡比为1/125，在开挖底面两侧纵向开挖设置排水沟，排水沟上口宽50cm，沟深50cm，沟底纵向坡比同设计坡比，自流至洞外临时道路靠近出口一侧集水坑，坑底高程设计出口开挖底面低0.3m-0.5m，集水井周边采用人工装土或爆破石渣护坡，集水井内用泵抽至下游河道。

6.3 特殊地质带施工地下水抽排

对于断层破碎带、富水地质带，在爆破钻孔前，首先在侧墙及开挖掌子面中部采用100B潜孔钻钻设排水孔，待水流稳定变小后再行安排后续施工作业，对掌子面中部排水孔中流出的地下水，在开挖底部开挖一横向小沟，将地下水导引至侧边排水沟内。

7 结束语

洞身段围岩岩层倒转，倾角近于0°的段落，前期主要采用超前锚杆结合钢拱架进行超前支护，但爆破效果很不理想，后将顶拱设计轮廓线光爆孔布置在轮廓线以内0.25m处，其他爆破参数不变，爆破后顶拱塌方量和范围变小，计划在后续的施工中采用小导管进行超前支护，是否可行，有待进一步验证，另外，洞身段监控测量仪器的精度不能反映收敛真实值，须在后续的施工中改进。

参考文献：

[1]张正宇.现代水利水电工程爆破[M].中国水利水电出版社，2003，05.

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[4]安平颖.水利水电施工工程中边坡开挖支护技术的探究[J].科技创新与应用，2014（09）：149.endprint