乡城水电站古河床地质条件下的隧洞开挖与初期支护

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1、乡城水电站古河床地质条件下的隧洞开挖与初期支护赵黔明（中国水利水电第九工程局有限公司贵州贵阳550081）【摘要】乡城水电站引水隧洞长约16.37Km，由于洞线长，地质探洞布置少，地勘资料很难准确地揭示隧洞沿线地质情况，公司承建S3+600m以前段即出现招投标文件中未曾提及的古洞床地质，隧洞沿线均为极松散的砂砾石胶结体，加之地下水丰富，洞室稳定性极差，施工过程中遵循“短进尺、弱爆破、少扰动、强支护、速支护”的原则，同时采用超前管棚、自进式锚杆等工艺确保了施工安全。.jyqking（China9，duetoholelength，geologicalcavinglesslayout，theg

2、eologicalsurveydataisdifficulttoaccuratelyrevealthegeologicalconditionsalongthetunnel，constructionpanyS3+600mthepreviousparagraphappearsnotmentionedinthebiddingdocumentstheancientcavebedgeologyalongthetunnelareveryloosegravelcementedbody，bined，其中引水隧洞长约16.37Km。引水隧洞采用马蹄形断面开挖，过流断面为圆形，隧洞纵坡i=2.6‰，内径分为

3、6.0m、7.8m两种。我公司承建项目为引水隧洞S3+600m以前段的土建与金属结构安装工程（见：图1隧洞S0+1000m隧洞布置与开挖支护形式图）。（3）2009年06月30日，引水隧洞进水口S0+060.5～S0+066.5m段因地质原因发生塌方，其后，该段工作面出现多次不同程度的塌方，塌方体均为松散状砂砾石，该部位（原为古河床）多为极松散的砂砾石胶结体，加之地下水丰富，施工过程中极易发生塌方（原招标文件显示该部位为Ⅴ类围岩）。为保证施工安全，采取的主要措施有超前支护、超前勘探、加密监测，同时严格遵循“短进尺、弱爆破、少扰动、强支护、速支护”的施工原则。2.主要施工难点古河床的根本成

4、因是河流改道。我公司承建的引水隧洞进水口古河床洞段基础主要为松散土层，砂层、滑坡堆积层及一些碎、卵石土等，其特征是底部为卵石或粗砂层，向上过渡为沙层或粉砂层。在垂直剖面上，其颗粒大小的顺序是底部粗，上部细。在纵剖面上，则上游比下游粗。主要施工难点如下：2.1施工进度慢。进水口古河床洞段基础为极松散的砂砾石胶结体，稳定性与完整性均比Ⅴ类围岩差，稍有扰动便形成坍塌。见表1。为保证施工安全，支护工作紧跟掌子面进行，每一循开挖采用CRD开挖方法，循环进尺控制在0.5m。由于支护手段多，工序作业时间长，施工进度受到了严重影响。2.2开挖质量难以保证。由于大量孤石位于引水隧洞开挖轮廓线上，为满足开挖

5、尺寸要求，孤石爆破时多数地方出现较大超挖，开挖成型较差。2.3清淤工作量大。由于古河床洞段多为极松散的砂砾石胶结体，经爆破震动、地下水浸泡后立即泥化，开挖洞段底板处形成较厚的淤泥层，一般为40～50cm，清除工作量大，且难以清除彻底。为保证安全文明施工整体形象，采取将ZL50C装载机进行改装，在装料斗外沿加设厚1cm的钢板，不定期对底板淤泥进行清理。由于古河床洞段基础的特殊性，清理完底部淤泥后，下部仍为砂砾层，受到地下水浸泡再次演变为淤泥，因此采用碎石料置换填筑，填筑的碎石料又被出渣车或进出的挖掘机压陷，需再次进行碎石铺填，大大增加了施工难度和施工成本。3.主要施工方案由于古河床洞段锚杆

6、施工过程中塌孔现象严重，为保证工程进度及施工安全，切实做到“速支护”，洞内系统锚杆采用自进式锚杆，同时利用管棚进行超前固结，并在钢拱架、锚杆、钢筋网、喷射混凝土与超前管棚施工完成后对边墙及顶拱进行固结灌浆处理，其主要支护方案如下：（1）钢拱架（I16工字钢），间距0.5m，?22连接钢筋，间距1.0m。（2）钢拱架锁脚锚杆?25自进式锚杆，L=3.0m，入露0.4m，外露部分弯成90°与钢拱架焊接，每榀钢拱架布置8根（左右各4根）。（3）挂钢筋网[email protected]×20cm。（4）系统锚杆?25自进式锚杆，L=4.0m，间排距1.0m×0.8m。（5）超前管棚。

7、开挖面中心角180°范围内顶拱采用两排?48管棚，管棚分15°和50°两种仰角，其中15°仰角管棚间距15cm，长4.5m，排距1.0m；50°仰角管棚间距1.0m，长3.0m，排距1.0m，外露部位与钢拱架焊接成整体。（6）喷射混凝土C20，厚度为15cm。（7）边顶拱固结灌浆，孔深4.0m，间排距3.0m，梅花型布置，灌浆压力0.3MPa，浆液水灰比0.5：1。古河床洞段具体施工程序见图2。4.施工方法4.1开挖施工方法。古河床