金桥水电站引水隧洞开挖及支护施工技术

张刚 王少华

摘 要：就社会经济发展而言，水电站工程是非常重要的基础设施，但是其的施工比较复杂，容易被很多因素所影响。对此，此文详细分析了金桥水电站的引水隧洞开挖及支护施工技术。

关键词：金桥水电站;引水隧洞;开挖支护;施工技术

一、工程概况

金桥水电站是西藏自治区“十二五”能源规划重点项目，是易贡藏布干流上规划的第5个梯级电站，位于西藏自治区那曲地区嘉黎县境内，上距嘉黎县100公里，下距忠玉乡10公里，嘉（黎）—忠（玉）公路从首部枢纽及厂区通过，交通相对便利。

二、金桥水电站引水隧洞开挖

（一）进口渐变段和V类围岩开挖方式

基于引水隧洞的开挖作业，进口处存在渐变段，由初期的方形逐步转为圆形，即典型V类围岩，施工中可优先开挖上半部，确保稳定后开挖下半部。洞内开挖时，遵循导洞→两侧→拱顶的基本流程，在结束上部开挖后随即采取支护措施。完成隧洞上部支护作业且足够稳定后，进入到后续施工环节，隧洞各环节施工都要遵循多循环、短进尺的基本原则。钻孔作业中，为工程适配YT-28凿岩机，考虑到施工效率问题，辅以自制钻孔台车，施工洞口段时单次循环进尺以1m为宜。上半部拱部导洞开挖作业基于楔形掏槽方式展开，并于拱缘处光面爆破，针对两侧的爆破施工作业，优先处理挖拱处的临空面，由第一排开始逐步向后延展，随后对设计面采取光面爆孔措施。注重爆破材料的选择，以乳化炸药较为可行，若孔内残留积水，在将其完全排出后方可装填炸药，具体采用非电毫秒雷管起爆方式^[1]。

（二）IV类围岩开挖方式

IV类围岩不具备优良成洞条件，在实际施工中需充分考虑岩石露出问题，严格遵循上下台阶法施工，具体规划为上台阶开挖高度4.5m，剩余区域均设置下台阶。上台阶钻爆施工形成楔形掏槽，周边区域基于光面爆破方式展开，下台阶为V型抽槽作业方式，遵循对称起爆原则。以乳化炸药为宜，若孔内存在积水，在全面清除积水后方可装填炸药，基于非电毫秒雷管顺利起爆，所有光爆孔均使用竹片做进一步绑扎。

三、支护施工程序

基于隧洞工期安排，洞室开挖施工以分层和全断面方式分部位展开，层高上限9.7m;边坡明挖施工遵循自上而下的原则，单个梯段5—10m;随即做好边坡与围岩支护。

（一）锚杆施工技术要点

（1）钻孔。基于全站仪设备做好支护部位的标识工作，以设计要求为准测放并标识孔位，钻孔作业基于凿岩台车展开，结束施工后利用压力风将孔内残留杂质清理干净，通过检验后临时封口。（2）杆体制安。借助砂轮切割机形成特定长度锚杆，基于等强度直螺纹套管有效连接，在指定区域完成加工作业后随即运输至施工现场，采用人工插杆方式;若锚杆长度达6m，需辅以简易扒杆以保证插杆质量。（3）注浆。经由试验得知，水泥：砂=1：1—1：2，同时应满足水泥：水=1：0.38—1：0.45的要求。注浆过程中将PVC管深入孔内并与孔底保持50—100mm间距，在持续注入砂浆过程中匀速拔管，结束注浆后随即插杆，同时在孔内加塞以达到锚杆居中效果。

（二）喷射混凝土施工

在展开喷射混凝土施工的时候，需要进行下面的准备工作。

（1）受喷面准备。深度清理受喷坡面，部分岩面雨水后易出现潮解现象，此时应使用压力风清理干净。做好该项工作后，于系统锚杆外侧设置标记，由于部分受喷面未设置锚杆，需使用自插钢筋加以标记，但需控制钢筋外露头高度，即在喷射混凝土表面下方3—5mm处。（2）混合料的制备。基于现场试验的方式确定混合料配比，拌制过程中严格控制原材料质量与用量。（3）挂网施工。完成挂网锚杆施工，给予一段时间待砂浆强度满足标准后，将钢筋网放置在合理位置，处理钢筋网与岩面空隙区域，向其中置入预制混凝土块支垫，使得钢筋网在喷层中达到完全居中状态，所得保护层厚度不可低于50mm，并经由电焊方式处理钢筋网与锚杆端头，提升其稳定性。（4）喷射作业。遵循由下至上原则针对受喷面展开施工，处理结构接缝区域，不可出现漏喷现象。喷射施工需持续供料，要求工作风压足够稳定^[2]。

（三）钢支撑架设工艺

隧洞内有一定洞段岩石破碎，岩体稳定性差，对施工造成一定制约，因此钢支撑架设便是解决问题的方法之一。

（1）考虑到钢支撑稳定性要求，需在具体安装位置预留0.15—0.2m原地基，可在钢支撑基脚处安装槽钢，以达到提升地基承载力效果。（2）钢支撑各处与垂面偏差均要控制在5cm内。（3）为提升钢支撑安装精确性，开挖隧洞过程中需处理各连接板，该区域预留钢支撑并与板凹槽连接;还应注重拱脚与墙脚，为之增设钢支撑槽钢凹槽。（4）遵循设计要求完成钢支撑安装作业，若钢支撑与初喷层间隙超出正常范围，需设置骑马垫块，提升钢支撑与围岩接触紧密性，二者间距在50mm以内。（5）出于提升钢支撑稳定性并预防岩石掉块问题，在钢支撑内焊接钢筋网以达到稳固效果。

（四）注浆小导管施工

结合工程实际，引水隧洞内注浆小导管的施工流程为：布孔—成孔—插管—封口—注浆。具体如下：

（1）布孔：遵循小导管设计要求，以开挖断面中心为基准，做好布孔放样工作，通过设置插钎的方式形成标志。（2）成孔：首先设置方向架，精确测定打孔方向与具体位置，基于YG40凿岩机展开施工作业。（3）插管：设置小导管时必须与管孔方向一致，可通过液压推进器顺利将其顶入，针对同一剖面，要求小导管尾端外露长度为30cm。（4）封口：喷射混凝土施工并达到5—8cm厚度，针对管圈与开挖周边5m的区域实行封闭措施。（5）注浆：基于地质勘察资料确定可行的注浆参数（重点考虑注浆用量与压力、扩散半径），为施工选择高品质注浆材料与设备，提升人员配置合理性。

（五）被动防护网施工

引水隧洞1#-3#施工支洞洞口上方为防止落石，保证施工安全，布设了被动防护网，其相应施工方法如下。

（1）基座安装达到足够平整状态，顶面超出地面高度需稳定在10cm内，下支撑绳最大程度贴合于地面。不同坡角的施工要求存在差异，若坡角≤45°，要求基座面呈足够水平状态;反之则适当向外倾斜15°。经勘测得知，施工区域为坚硬岩石层，此时施工条件良好，钢柱基座面限制因素明显减少，但需要控制基座面法向位置，与系统立面夹角控制在30°内。（2）钢柱与拉锚绳安装借助上拉锚绳提升钢柱稳定性，基于拉锚绳可改变钢柱方向，要求误差在5°内。利用绳卡固定拉锚绳，数量不可低于4个，调节减压环位置，与钢柱顶控制在0.5—1m。（3）支撑绳安装结束上述安装作业外，再处理剩余区域支撑绳，同一位置的两根支撑绳必须穿入挂座内，经由固定绳卡将绳放置在挂座外侧，呈交错布置方式。减压环与钢柱间距0.5m，部分情况下同一侧存在两个减压环，彼此间距为0.3—0.5m。（4）钢丝绳网铺挂与缝合钢丝绳网只允许联结于支撑绳以及周边网边缘，不可出现与钢柱联结的情况。两个并接绳之间，缝合绳与支撑绳缠为一体;并接绳卡与同侧钢柱之间依然遵循上述方法，但有所不同的是，此时缠绕对象为不设置减压环的支撑绳。

四、结语

综上所述，现代化工程事业中，水工构筑物占据较大比重，以金桥水电站引水隧洞最为典型，其对技术要求较高，施工中存在诸多安全隐患。因此工程应立足于实际情况，确定合适的工艺方法，以提升引水隧洞施工的可控性。

参考文献：

[1]姚爱军，王玉峰，陈涛.水電站引水隧洞开挖及支护的施工技术[J].数码设计，2017，6（11）：94.

[2]姚文智，黄光洪.分析金桥水电站引水隧洞竖井开挖施工[J].低碳世界，2017（21）：21-22.