1工程概況

　　1.1設計參數

　　小灣水電站1#、2#導流洞均布置于左岸，進(jìn)口底板高程為988.0m；出口底板高程為984.984m；兩條導流洞平行布置，中軸線(xiàn)間距48m.1#、2#導流洞各由30米長(cháng)進(jìn)口漸變段，60米長(cháng)的堵頭段和標準斷面組成，兩洞長(cháng)分別為861.592m、980.922m，底坡分別為0.3627%、0.3172%，襯砌斷面為16×19m及16×19.5m（頂拱不襯段）城門(mén)洞形。隧洞開(kāi)挖及支護斷面根據地質(zhì)條件共設六種形式，開(kāi)挖標準斷面尺寸有17.3×20.2、17.4×20.25、19.4×22.2、20.4×23.2四種；隧洞沿線(xiàn)邊墻、頂拱進(jìn)行系統噴錨支護；不良地質(zhì)地段掛網(wǎng)噴25cm鋼纖維砼，增設工字鋼拱架加強支護。

　　1.2地質(zhì)條件

　　本工程兩條導流洞埋深均為30～230m，最大埋深約260m，圍巖以微風(fēng)化～新鮮巖體為主，少量弱風(fēng)化和卸荷巖體主要分布在洞室的進(jìn)、出口段。圍巖巖性主要為黑云花崗片麻巖及角閃斜長(cháng)片麻巖，二者均夾片巖。圍巖類(lèi)別為Ⅰ～Ⅴ類(lèi)，其中，Ⅳ類(lèi)圍巖分布在進(jìn)口洞段，1#、2#導流洞Ⅰ～Ⅲ類(lèi)圍巖分別占總長(cháng)的81%、83.8%，Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖分別占總長(cháng)的19%、16.2%。洞身還分布有一條Ⅱ級斷層（F7），4條Ⅲ級斷層為F11、F5、F19、F23等。還有若干分屬Ⅳ級結構面的小斷層、擠壓面和節理組，斷層影響帶巖體破碎。地下水以基巖裂隙潛水為主，水位一般高出隧洞頂拱30m～200m，圍巖多具微透水性。

　　1.3主要工程數量

　　石方洞挖65萬(wàn)m³，噴砼1.4萬(wàn)m³，錨桿3.3萬(wàn)根，掛網(wǎng)76t，鋼拱架1096t。

　　1.4施工進(jìn)度

　　小灣電站導流隧洞開(kāi)挖支護計劃執行情況如下：

　　進(jìn)口施工支洞計劃開(kāi)、竣工時(shí)間：2002年4月1日～2002年7月31日；實(shí)際開(kāi)、竣工時(shí)間：2002年4月1日～2002年7月20日。

　　出口施工支洞計劃開(kāi)、竣工時(shí)間：2002年6月1日～2002年12月31日；實(shí)際開(kāi)、竣工時(shí)間：2002年5月30日～2002年12月20日。

　　洞身計劃開(kāi)、竣工時(shí)間：2002年8月1日～2003年12月31日；實(shí)際開(kāi)、竣工時(shí)間：2002年7月20日～2003年11月30日。

　　兩條漸變段上半部的開(kāi)挖及支護月平均開(kāi)挖強度5000m/月；洞身I層開(kāi)挖支護平均強度56m/月，II層開(kāi)挖支護平均強度78m/月，III層開(kāi)挖支護平均強度166.26m/月；F7斷層段開(kāi)挖支護平均強度28m/月。

　　2施工支洞布置

　　由于導流洞進(jìn)出口工作面受上部干擾較大，前期無(wú)法施工，經(jīng)業(yè)主監理統一協(xié)調安排在上、下游各設一施工支洞進(jìn)入主洞進(jìn)行施工。進(jìn)口施工支洞為進(jìn)入導流洞進(jìn)口段上層工作面的施工支洞，全長(cháng)339.899米，與1#、2#導流洞相交于導1#0+54及導2#0+85樁號；下層支洞長(cháng)277.16米，與1#、2#導流洞相交于導1#0+135.266及導2#0+166.263樁號；出口上支洞總長(cháng)837.543米，與1#、2#導流洞相交于導1#0+793.76及導2#0+861.613樁號；下支洞長(cháng)163.628，與1#、2#導流洞相交于導1#0+755.76及導2#0+823.613樁號。

　　3洞身開(kāi)挖支護施工

　　3.1施工總程序

　　洞身自上而下分三層進(jìn)行開(kāi)挖支護。Ⅰ層開(kāi)挖考慮到開(kāi)挖機械性能及支護施工的需要，確定開(kāi)挖高度約為8～9.55m；Ⅱ層開(kāi)挖高度為10.5m；Ⅲ層主要為保護層開(kāi)挖，開(kāi)挖高度1.7～3.15m。

　　單洞開(kāi)挖施工程序依次為Ⅰ層→Ⅱ層→Ⅲ層。Ⅰ層開(kāi)挖支護完成后進(jìn)行Ⅱ層開(kāi)挖，Ⅱ層開(kāi)挖支護完成后進(jìn)行Ⅲ層開(kāi)挖。

　　各層均利用施工支洞進(jìn)入主洞后分別向上、下游進(jìn)行平行作業(yè)，其中從上層施工支洞進(jìn)入完成導流洞洞身Ⅰ層開(kāi)挖支護；利用下層施工支洞在主洞內向上、下游升坡10%至Ⅱ層底面，完成導流洞洞身Ⅱ層開(kāi)挖支護；從下層施工支洞進(jìn)入導流洞底部進(jìn)行Ⅲ層的開(kāi)挖支護。

　　3.2施工隊伍配置

　　進(jìn)、出口各配置一個(gè)開(kāi)挖隊伍，每個(gè)開(kāi)挖隊各設一個(gè)臺車(chē)鉆爆班、一個(gè)手風(fēng)鉆鉆爆班和一個(gè)支護班。

　　3.3常規洞段開(kāi)挖支護施工

　　常規洞段共1386米，占導流隧洞洞身開(kāi)挖總開(kāi)挖段長(cháng)的75.4%。

　　3.3.1施工程序

　　常規洞段即I、II、III類(lèi)圍巖段橫斷面開(kāi)挖程序見(jiàn)圖1：

　　1）洞身第Ⅰ層開(kāi)挖施工程序：中導洞超前貫通后進(jìn)行周邊擴挖，初期支護滯后30米進(jìn)行，與后循環(huán)開(kāi)挖平行作業(yè)，Ⅲ類(lèi)圍巖視危巖情況及時(shí)進(jìn)行局部支護。

　　2）洞身第Ⅱ層開(kāi)挖施工程序：邊墻用手風(fēng)鉆預裂4.5m，中部液壓潛孔鉆垂直鉆孔梯段爆破。初期支護滯后30米進(jìn)行，與后循環(huán)開(kāi)挖平行作業(yè)，Ⅲ類(lèi)圍巖視危巖情況及時(shí)進(jìn)行隨機支護。

　　3）洞身第Ⅲ層開(kāi)挖施工程序：兩側邊墻手風(fēng)鉆預裂到底，Ⅲ層采用手風(fēng)鉆及鑿巖臺車(chē)分半開(kāi)挖，底部光爆，初期支護滯后30米進(jìn)行，與后循環(huán)開(kāi)挖平行作業(yè)，Ⅲ類(lèi)圍巖視危巖情況進(jìn)行隨機支護。

　　3.3.2施工方法

　　1#、2#導流洞Ⅰ層導洞開(kāi)挖采用兩臺三臂臺車(chē)進(jìn)行兩個(gè)工作面的開(kāi)挖，其余工作面開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆開(kāi)挖。

　�、駥訑U挖主要采用兩臺臺車(chē)進(jìn)行開(kāi)挖，部分采用人工在三層平臺架上8～10臺手風(fēng)鉆鉆爆。

　�、驅娱_(kāi)挖各工作面采用手風(fēng)鉆造4.5m深預裂孔超前爆破，液壓潛孔鉆梯段拉槽先行貫通后用鑿巖臺車(chē)進(jìn)行兩端保護層水平擴挖，周邊光爆。

　�、髮娱_(kāi)挖采用手風(fēng)鉆兩邊墻預裂到設計底板高程，鑿巖臺車(chē)及手風(fēng)鉆水平擴挖，底部光爆，出碴采用3m³側卸裝載機配15t及20t自卸車(chē)運輸。

　�、駥蛹阿髮娱_(kāi)挖出碴主要采用3m³側卸裝載機配15t及20t自卸車(chē)運輸。Ⅱ層開(kāi)挖出碴采用4m³正鏟配15t及20t自卸車(chē)運輸為主，輔以3m³側卸裝載機配15t及20t自卸車(chē)運輸。

　　洞身支護以鑿巖臺車(chē)造孔為主、砼噴射臺車(chē)濕噴工藝進(jìn)行噴錨施工；安裝錨桿采用人工配合鑿巖臺車(chē)進(jìn)行，掛網(wǎng)采用人工在平臺車(chē)上進(jìn)行。

　　3.4一般不良地質(zhì)段開(kāi)挖支護施工

　　小灣導流隧洞分布有一條Ⅱ級斷層（F7），4條Ⅲ級斷層為F11、F5、F19、F23，還有若干分屬Ⅳ級結構面的小斷層、擠壓面和節理組。實(shí)際施工中除F7斷層、進(jìn)出口不良地質(zhì)帶采用特殊施工方法施工外，其余小斷層帶開(kāi)挖支護均采用與常規洞段大致同一種方法施工，不同之處是：小斷層帶開(kāi)挖時(shí)Ⅰ層中導洞開(kāi)挖時(shí)頂拱噴護5cm厚C20進(jìn)行支護，Ⅰ層擴挖及Ⅱ、Ⅲ層保護層開(kāi)挖后立即素噴5cm混凝土封閉巖面，部分系統錨桿及時(shí)跟進(jìn)，剩余支護適時(shí)跟進(jìn)。

　　3.5F7斷層開(kāi)挖支護施工

　　導1#0+160～0+237及導2#0+215～0+287范圍為F7斷層出露洞段，F7破碎巖帶總寬約25.2米，其中主裂面有4個(gè)，總寬約0.5m～2m，由斷層泥、糜棱巖組成，其余為碎裂巖、碎塊巖等，結構緊密。順斷層影響帶一般具弱透水性，為地下水賦存及運移通道，沿影響帶常有集中滴水現象。

　　F7斷層部位開(kāi)挖斷面為20.5×23.35的城門(mén)洞型，F7段層破碎帶縱向開(kāi)挖程序與一般洞段開(kāi)挖相適應分三層開(kāi)挖：第一層開(kāi)挖高度9.70m，第二層開(kāi)挖高度10.5米，第三層開(kāi)挖高度3.15米。

　　3.5.1F7斷層Ⅰ層開(kāi)挖支護施工

　　1）施工思路及原理

　　采用新奧法施工理論為指導：“短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動(dòng)，緊封閉，勤量測”。

　　利用三臂鑿巖臺車(chē)和砼噴車(chē)等大型機械設備實(shí)現了斷層部位I層全斷面一次開(kāi)挖、及時(shí)支護、快速循環(huán)的先進(jìn)施工工藝。

　　關(guān)鍵之一：開(kāi)挖后要及時(shí)對周邊圍巖及掌子面實(shí)施一層3～5cm的素砼封閉，以形成初期簡(jiǎn)單的柔性支護環(huán)，同時(shí)抑制圍巖的進(jìn)一步風(fēng)化，增長(cháng)圍巖的自穩時(shí)間。利用掌子面的素噴封閉措施，保持開(kāi)挖掌子面與洞軸線(xiàn)大致垂直，以方便了大型機械作業(yè)，加快循環(huán)進(jìn)度。

　　關(guān)鍵之二：素噴后要及時(shí)打設一定數量的系統錨桿，盡早發(fā)揮其懸吊及支承拱作用，進(jìn)一步的加強圍巖的穩定，同時(shí)快速的利用反鏟配合人工進(jìn)行工字鋼拱架的安裝，系統噴混凝土跟進(jìn)；剩余的系統錨桿適時(shí)打設。

　　2）施工程序

　　頂拱及邊墻超前錨桿施工→全斷面開(kāi)挖進(jìn)尺0.5～1m→初噴5cm鋼纖維砼支護，掌子面周邊2m范圍內素噴5cm厚C20砼封閉→初期支護錨桿及鋼拱架固定錨桿施工→安裝鋼拱架→分層噴鋼纖維砼至設計厚度→剩余系統錨桿支護

　　3）主要支護參數及施工方法

　　a.超前支護

　　頂拱超前支護主斷層帶采用Φ32自進(jìn)式中空注漿錨桿，長(cháng)4.5m，環(huán)向間距0.5m，外插角5°～15°，排距2m；斷層影響帶頂拱超前支護使用Φ25砂漿錨桿。

　　邊墻超前支護采用Φ32砂漿錨桿，長(cháng)4.5m，主斷層帶間距1m，斷層影響帶間距2m，外插角25°～30°，排距3m。

　　b.系統支護

　　F7斷層帶的系統支護采用I20a工字鋼拱架，其中主斷層帶的間距為50cm，斷層影響帶的間距為80cm。工字鋼拱架加工制作及安裝方便快捷，易于及時(shí)支護跟進(jìn)；同時(shí)由于F7斷層跨度超過(guò)20m，使用工字鋼拱架仍具備一定的柔性。

　　系統錨桿主要采用6m長(cháng)、Φ32的砂漿錨桿（部分錨桿長(cháng)度為9m）；間排距主斷層帶為1m×1m，斷層影響帶為1.5m×1.5m；主斷層帶造孔比較困難部分采用Φ32自進(jìn)式錨桿代替砂漿錨桿。

　　F7斷層范圍內邊頂拱均噴25cm厚C25鋼纖維砼。

　　c.主要施工方法

　　F7斷層的施工，超前支護鉆孔主要采用三臂鑿巖臺車(chē)、自進(jìn)式錨桿灌漿采用注漿機；開(kāi)挖主要采用三臂臺車(chē)鉆孔；支護以多臂鑿巖臺車(chē)造孔為主、砼噴射臺車(chē)濕噴工藝進(jìn)行噴錨施工；工字鋼拱架的制作采用液壓型鋼彎曲機。

　　3.5.1F7斷層下部開(kāi)挖支護施工

　　為保證上下游交通暢通并確保施工安全，F7二層開(kāi)挖分為兩小層并分半施工，三層開(kāi)挖分半施工。半幅開(kāi)挖支護完畢后再開(kāi)挖另一半。

　　各層施工程序為：

　　邊墻超前錨桿→水平鉆進(jìn)2m→素噴5cm鋼纖維砼封閉→部分系統錨桿及鎖腳錨桿打設→鋼拱架接腿→分層復噴到位→剩余系統錨桿打設（適時(shí)進(jìn)行）。

　　開(kāi)挖采用鑿巖臺車(chē)水平鉆進(jìn)，周邊密孔小藥量光爆，排炮進(jìn)尺1m，每排炮后及時(shí)噴護5cm鋼纖維砼封閉巖面，抑制巖體進(jìn)一步風(fēng)化剝落；開(kāi)挖3～5m后進(jìn)行一次系統支護，實(shí)際施工中由于邊墻超挖較大，噴砼施工難以實(shí)施，采用同標號鋼纖維砼現澆，以加快支護進(jìn)度。

　　3.6漸變段開(kāi)挖支護施工

　　1#、2#導流洞進(jìn)口漸變段長(cháng)均為30m，相應樁號范圍均為導0+000～導0+030，漸變段底板為水平段。開(kāi)挖斷面尺寸從洞口0+0.00樁號25.4×25.2m漸變到0+030樁號20.4×23.2m的城門(mén)洞形斷面；漸變段邊、頂拱進(jìn)行系統錨桿+I20a工字鋼拱架+25cm鋼纖維砼一次支護。

　　漸變段主要分布少量弱風(fēng)化和卸荷巖體，圍巖巖性主要為黑云花崗片麻巖（MV-1）夾少量片巖，塊狀和次塊狀巖體，IV級結構面的小斷層（f）和擠壓面（gm）較發(fā)育，主要有四組節理相互切割，圍巖多具微透水性，屬I(mǎi)V類(lèi)圍巖，圍巖穩定性較差；加之漸變段最大開(kāi)挖跨度達25.4米，且頂部大部分平直，未形成拱；所以開(kāi)挖成洞穩定問(wèn)題較突出；為此，漸變段施工中應采取有效垂直加固措施，防止洞頂塌落，隧洞開(kāi)挖嚴格按“新奧法”工藝施工，開(kāi)挖鉆爆按照“先支護（強支護）、短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動(dòng)，快封閉，勤量測”的原則施工，以確保圍巖成洞穩定及施工安全。

　　3.6.1開(kāi)挖前的垂直加固方案

　　開(kāi)挖支護施工開(kāi)始之前必須完成以下超前加固工作：

　　1）由于漸變段所處位置巖石破碎，IV級結構面較為發(fā)育，多組節理相互切割，圍巖自穩性較差，為有效的穩定開(kāi)挖面，擬對1#2#導流洞漸變段洞頂部位EL。1036平臺布置6排輻射灌漿孔進(jìn)行固結灌漿，孔徑110mm，灌漿采用孔口循環(huán)，全孔一次進(jìn)行。

　　2）由于漸變段跨度大，大半部分頂部平直，僅兩側起拱，開(kāi)挖后圍巖難以自穩，所以頂部除了灌漿加固外，擬采用懸吊錨筋樁從上部將洞頂拉住，具體方法如下：

　　灌漿前每個(gè)孔內先置入25m長(cháng)3ф32錨筋樁，然后再進(jìn)行孔口循環(huán)灌漿。

　　3）增加水平支護：在洞口頂部開(kāi)挖線(xiàn)以上1m外增設2排長(cháng)度18m的3ф32環(huán)向錨筋樁，間排距3×3m，矩型布置，伸入弱風(fēng)化底界內。

　　漸變段開(kāi)挖前圍巖超前加固方案見(jiàn)圖3。

　　3.6.2漸變段的開(kāi)挖支護方案

　　漸變段I層開(kāi)挖方案采用4×4小導洞超前，洞口10m大跨度段分兩半分別進(jìn)行開(kāi)挖支護，其余20m段全斷面一次擴挖到位。漸變段的支護參數與F7斷層近似，采用自進(jìn)式超前錨桿、工字鋼拱架、鋼纖維砼；施工方法也與F7斷層近似。在實(shí)際開(kāi)挖過(guò)程中，開(kāi)挖下部時(shí)，收斂觀(guān)測資料顯示2#洞右邊墻變位較大較快，發(fā)現后及時(shí)在整個(gè)2#洞右邊墻增加了125KN級9m長(cháng)預應力錨桿支護，間排距1×1m，有效抑制了邊墻的進(jìn)一步變形。

　　預應力錨桿采用特制水泥卷，錨固段采用快凝型水泥卷，自由段采用慢凝型水泥卷；錨固段和自由段藥卷式注漿體一次注入，錨桿安裝完畢后7.5～8.5小時(shí)內進(jìn)行張拉，施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快，同時(shí)藥卷式注漿容易保證注漿飽滿(mǎn)度。

　　3.7導流洞出口開(kāi)挖支護施工

　　導流隧洞出口穿過(guò)f19斷層，并受f23斷層影響，結構面較為發(fā)育，地質(zhì)條件較差，施工中采取下列有效措施：

　　1）1洞出口12m段及2#洞出口20m段由洞挖改為槽挖，將f23斷層切除，二次襯砌支護改為明拱。

　　2）1#洞出口30m段采用地質(zhì)鉆在洞內沿頂拱造斜孔進(jìn)行灌漿固結巖體。

　　3）導流隧洞出口30m段采用2×2m小導洞超前貫通，摸清隧洞準確的地質(zhì)狀況。

　　4）均采用超前錨桿、鋼支撐及超前錨桿支護，開(kāi)挖方法與F7斷層近似。

　　5）出口5m段自外向內分半開(kāi)挖支護，開(kāi)挖前洞臉設雙排預應力錨桿鎖口，洞臉邊坡布六排錨筋樁及4排1000KN級系統支護。

　　6）出口30m段洞內系統支護均由原設計砂漿錨桿改為9m預應力錨桿。

　　4結語(yǔ)

　　小灣水電站導流隧洞開(kāi)挖支護分采用“新奧法”施工，安全、快速的穿越了F7斷層、進(jìn)口大斷面漸變段不良地質(zhì)段、出口不良地質(zhì)段。

　　導流隧洞分三層開(kāi)挖支護，第一層采用臺車(chē)和手風(fēng)鉆開(kāi)挖；第二層采用手風(fēng)鉆進(jìn)行上部預裂、潛孔鉆中部拉槽、鑿巖臺車(chē)水平進(jìn)行保護層開(kāi)挖；第三層采用手風(fēng)鉆進(jìn)行周邊預裂、鑿巖臺車(chē)及手風(fēng)鉆開(kāi)挖；施工質(zhì)量得到了有效控制，1#洞平均超挖為0.204cm，2#洞平均超挖為0.182cm。

　　導流隧洞施工期觀(guān)測結果表明：1#、2#導流隧洞圍巖變形觀(guān)測測值呈收斂狀態(tài)，沒(méi)有突變現象發(fā)生；錨桿應力受力較好，觀(guān)測結果穩定；聲波測試表明，導流隧洞開(kāi)挖時(shí)，爆破參數控制較好，對圍巖松馳圈影響范圍較小。說(shuō)明小灣導流隧洞開(kāi)挖支護方案是科學(xué)的。