洪家渡电站不良地质条件隧洞施工浅析

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1、洪家渡电站不良地质条件隧洞施工浅析毛智育马社堂水电十四局大理分局云南大理671000水电十四局曲靖分局云南曲靖655000[摘要]本文根据洪家渡电站隧洞开挖支护中遇到的软弱围岩、不同类型溶洞等不良地质情况，从施工技术措施、施工组织管理方面对隧洞开挖支护进行了总结。[关键词]溶洞软弱围岩隧洞施工1.工程简介洪家渡水电站是乌江干流11座梯级电站的第一级，是唯一具有多年调节水库的“龙头”电站，位于贵州省织金县与黔西县交界处，距贵阳市158km，距下游东风水电站65km。电站以发电为主，兼有防洪、供水、养殖、旅游及改善生态环境和航运等综合效益。水库正常蓄水位1140m，总库容49.47亿m3，

2、电站装机3×200MW。坝址处河谷呈不对称的“V”形，两岸山高300m左右，左岸为两层高达100m的陡壁，右岸为高190m左右、倾角75°~85°的高陡壁。枢纽挡水建筑物为钢筋砼面板堆石坝，导流、泄洪、引水建筑物均布置于河床左岸的山体内。由于山高坡陡，施工交通大多采用隧洞布置，共布置施工交通洞达20余条，加上导流、泄洪、引水等水工隧洞，隧洞总数达30余条。2.工程地质特性及不良地质情况枢纽区出露地层岩性为三叠系下统夜郎组玉龙山段厚层、中厚层及少量薄层灰岩，九级滩段泥页岩夹泥灰岩，永宁镇组厚层、中厚层及少量薄层灰岩、白云质灰岩。灰岩中岩溶较为发育，地表发育有洼地、漏斗、落水洞、竖井、溶洞

3、、溶槽等，地下溶洞常伴随地层分界和断层带发育，溶洞类型按充填情况分为充填型和非充填型，充填型溶洞的充填物主要有粉砂、粘土夹块石。九级滩段泥页岩夹泥灰岩湿抗压强度28~40Mpa，风化速度快，遇水易软化。隧洞施工中存在的不良地质情况主要为：九级滩泥页岩夹泥灰岩软弱地层和穿越各类型溶洞。43.不良地质段隧洞施工3.1软弱围岩段开挖支护7#施工支洞开挖断面为8.5×7.5m的城门洞型，九级滩围岩段长约200m，设计支护参数为：Φ25L=4m＠1.5×1.5m的系统锚杆，喷20cm厚钢纤维砼。根据现场观测记录，九级滩泥页岩夹泥灰岩段，掌子面爆破后，隧洞空顶稳定时间为4~8小时，若围岩有渗水，则

4、稳定时间较短。结合隧洞开挖质量和进度的需要，采用的开挖支护措施为：断面为4×4m的中导洞超前5~15m，中导洞每循环进尺2~2.5m，全断面扩挖跟进，设计开挖面采用光面爆破，扩挖每循环进尺3~3.5m。扩挖支护每循环施工程序为：钻孔爆破→出碴→喷钢纤维砼封闭→锚杆造孔安装→下一循环。在每循环钻爆出碴后，及时喷4~6cm厚钢纤维砼对围岩进行封闭，同时对前几循环的喷砼进行补喷，随着开挖向前推进，逐层将钢纤维砼喷至设计厚度。在初喷砼封闭后和下一循环钻爆破孔之前，进行锚杆造孔安装，若围岩有渗水，同时造排水孔(孔深3m)将渗水引出。按上述措施精心组织施工，7#施工支洞安全、顺利地通过了长达200

5、m的九级滩软弱岩层洞段，没有发生过塌方事故。由于开挖规格控制得很好，平均超挖小于20cm，光爆半残孔率在90%以上，被业主和监理单位评定为洪家渡电站地下洞室开挖的样板工程。洞式溢洪道开挖断面为16.8×23.5m(宽×高)，分上中下三层开挖，上层开挖断面为16.8×7.5m，由于洞室跨度大，九级滩围岩段一期支护参数为Φ25L=7m＠1.5×1.5m的系统砂浆锚杆、钢筋格构梁(断面15×15cm、纵向间距80cm)、喷钢纤砼厚20cm，施工中每排炮及时进行一期支护，也安全顺利地完成了上层开挖支护。在上述施工措施中，由于钻爆、出碴、岩面地质编录、喷锚支护几道工序交叉作业，涉及各工种作业人员

6、，因而需要严密的施工组织管理，若各工序衔接不紧凑，就会拖延循环作业时间，不但影响施工进度，还有造成塌方的可能。前期施工的上下游交通洞、导流洞、5#施工支洞在穿越九级滩地层时，因喷锚支护没有及时跟进或工序衔接不紧密，曾多次出现不同程度的塌方，砸坏多臂钻等设备，因而前期工程施工中，洪家渡电站将九级滩地层视为隧洞开挖施工的拦路虎。3.2充填型溶洞的处理充填型溶洞的充填物主要有粉砂、粘土夹块石、粘土夹块石并富水等。5#施工支洞施工中揭露了一大型溶洞，溶洞横贯洞身全断4面，充填物为粘土夹块石并富水，在溶洞揭露的同时就伴随着充填物坍塌。经设计、监理、施工有关工程技术人员讨论确定的施工技术措施为：φ

7、106管棚超前注浆，钢支撑跟进。采用上述措施，需要重新组织设备及材料进场，施工准备需要一定时间，施工单位不愿意采纳，总认为可通过常规方法冒险通过，便对坍塌的充填物不断进行出碴，造成一边出碴一边坍塌，出碴时间断断续续长达半个月，顶拱塌空十多米高后，坍塌掉块还未停止。经从侧壁开挖探洞进行地质勘探，探明溶洞延洞轴线方向长达30m，由于顶拱空腔很高，管棚法措施已无条件实施，不得不将此段隧洞封堵，改变施工支洞轴线后绕道通过。上下游交通洞在穿越九级滩地层和