第３７卷第５期 ２０１１年５月 水力发电 泸定水电站３号泄洪洞出洞开挖支护 李 越，范 萍，赵龙飞 （中国葛洲坝集团三峡分公司泸定水电站施工项目部，四川泸定６２６１００） 摘要：泸定水电站３号泄洪洞出口洞段岩体裂隙发育且风化严重，围岩总体Ⅳ类偏差，局部为Ｖ类，围岩自稳能 力差：受前期出口左侧山体边坡塌方影响，出洞过程中妥善解决洞室左右侧偏压是确保安全出洞的关键。为此，介 绍了在出洞施工的前期准备、开挖和支护中所采取的措施。通过采取相关措施，实现了出口洞段的安全贯通。 关键词：开挖；支护；施工技术；泄洪洞；泸定水电站 Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｏｕｔｌｅｔ ｏｆ Ｎｏ．３ Ｓｐｉｌｌｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｌｕｄｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｌｉ Ｙｕｅ，Ｆａｎ Ｐｉｎｇ，Ｚｈａｏ Ｌｏｎｇｆｅｉ （Ｌｕｄｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｇｅｚｈｏｕｂａ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌｕｄｉｎｇ ６２６ １ Ｏ０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍＤｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏ．３ ｓｐｉｌｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｌｕｄｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ａｎｄ ｗｅａｔｈｅｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｉｓ ｐｏｏｒ ＩＶ ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌ ａｎｄ Ｖ ｃｌａｓｓ ｉｎ ｓｏｍｅ ａｒｅａｓ．Ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｉｓ ｐｏｏｒ．Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｓｌｏｐｅ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ，ｔｈｅ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｉｓ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ｓｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ；ｓｕｐｐｏｒｔ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｐｉｌｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ；Ｌｕｄｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ 中图分类号：ＴＶ ５５４；ＴＶ６５１．３（２７１） 文献标识码：Ｂ 文章编号：０５５９—９３４２（２０１１）０５—００５１—０３ １工程概况 口边坡左侧塌方区的加固，洞脸边坡的锁口和加固 以及岩塞段上游１００ ｍ洞身的预同结灌浆等工作。 泸定水电站３号泄洪洞为城门洞形，全长 上述工作完成后，按照上、中、下３层进行３ １ ４３２．１３９ ｍ，纵坡为２．７７２％。其出口３１ ｍ岩塞洞 号泄洪洞洞身出口段开挖（见图１）。其中，上层采 段设计断面尺寸为１６．８ ｍｘ２１．３ ｍ（宽×高），属于特 用导洞法开挖：中层采取中间抽槽两侧边墙光面控 大断面洞室开挖。 制爆破跟进的开挖方法：下层开挖时底板预留１～２．５ 有关地质资料显示．泸定水电站３号泄洪洞出 ｍ保护层，保护层使用气腿式风钻水平造孔，光面 口洞段岩性为闪长岩，裂隙发育，岩体主要为强风 爆破开挖。 化、强卸荷，并发育多组不利结构面组合及挤压破 ２．１ 出洞前准备工作 碎带，匍岩总体Ⅳ类偏差，局部为Ｖ类。边坡自稳 （１）洞脸边坡加固。由于垂直３号泄洪洞洞轴 能力差。受此不利因素影响，前期在进行洞脸边坡 线左侧的坍塌外露岩体为强风化且极其破碎。采用 开挖过程中其边坡曾多次发生不同程度的垮塌．垮 普通方式支护效果有限：同时．考虑到下步３号泄 塌后泄洪洞ｌ叶ｌ口段洞顶左上方的最小岩体覆盖厚度 洪洞出洞实际情况及为加强边坡的浅层整体性，除 仅约１０ ｍ。因此，在此种工况下出洞存在重大安全 按设计图纸对３号泄洪洞洞脸边坡１ ３１７．５～１ ３７５．０ 隐患。 ｍ高程问采取锚索与框格梁相结合的形式进行加固 ２ ３号泄洪洞出洞施工方案 处理外，为加强边坡岩体的整体性并进一步解决出 为了确保施工安全，出洞采用了“洞脸加固、 收稿日期：２０１１－０３—１８ 洞身固结、导洞分层开挖”的综合出洞方案 即， 作者简介：李越（１９７７～），男，陕西长安人，１－程师，经济师 在３号泄洪洞出口３１ １ＴＩ岩塞段开挖前．需先做好出 从事技术管理工作． ＷａｔｅｒＰｏｗｅｒ Ｖｏ１．３７Ｎｏ．５团 图１ ３号泄洪洞出洞施工工艺流程 洞前的偏压问题，对３号泄洪洞｝｝Ｊ【＿＝１洞脸２０ ｍ高边 坡范闻内采取预同结灌浆和塌方 贴坡混凝土处理． ．其中，灌浆孔入岩１０．０ ＩＩｌ，间排距３ ｍ 为发挥最 大凝同效果，灌浆施Ｔ按白下而ｆ：的顺序进行。 （２）洞脸锁【＿＝１支护：①３号泄洪涮 口１ ３１ １ ｍ 高程以Ｉ 锁口采川３排直径２８ ｍｌｕ、长９．０ ｉｌｌ（外 露ｌ０ ＣＩＩ１）的锚利：，仰角５。，环向间距１．０ｍ。第一 排锁口销杆 ｊ－）－ｔ：挖轮廓线的距离为１．０ ｉｌ１．二、ｊ 排锁口锚杆间距为１．５ ｍ．．②为确保…洞开挖洞脸 段稳定性，另在距离发计开挖轮廓线上方８０ ｃｍ． 布置ｌ排大管棚．．管棚采用直径１４０ ｉｌｌｍ，壁厚５ ｍｍ、长１２ ｍ无缝钢管，环向间距８０ ＣＩＹＩ．仰角５。 左右。钢管前段加］＿＝＝＿成尖锥彤便于安装，管壁四周 每隔５０ ｃｍ钻１个直径１０ Ｉｎｔｏ小孔，小孔交错布置 管棚注浆采ＪＨ水灰比１：１纯水泥浆，浆液中掺人５％ ＳＷ早强剂，以减少待凝时间，注浆 力０．３ ＭＰ。 （３）预同结灌浆。为保证洞内靠近ｍ口段已开 挖成形洞段的安全稳定及 洞安全．对３号泄洪洞 洞身…口３１ ＩＩ１范同在混凝土衬砌前进行预同结灌 浆．灌浆压力以不破坏已支护拱圈及边坡已喷混凝 土为原则。灌浆分３次进行：第一次为出洞前的预 同结灌浆，其灌浆范同为洞内Ｋ１＋４００～Ｋ１＋４２３段上 层；第二次为Ｌ层开挖、支护完成后的预固结灌浆， 其灌浆范闱为Ｋ１＋４２３～Ｋ１＋４３１．１３９段上层；第ｉ、 四次分别为Ｋ１＋４２３～Ｋ１＋４３１．１３９段中、下层开挖支 护完成后的预Ｉ士１结灌浆。预固结灌浆孔径５０ ｎｌｉｌｉ， 孔深入岩１０ ＩＴＩ．问排距３．０ ＩＴＩ。钻孑Ｌ方向应与开挖 面保持垂直，钻孔孔位偏差不大于１０ ｃｍ，孑Ｌ斜不 大于２％。 （４）贴坡混凝土施Ｔ。３号泄洪洞出口洞脸在 锁口锚杆及预固结灌浆施Ｔ完成后对其进行洞脸的 帖坡混凝土施Ｔ。本次贴坡混凝土右侧与边坡相连， 左侧与塌方【又的贴坡混凝土相连，使其形成整体。 为保证贴坡混凝土与设计的结构混凝土相结合， ｌ ３１３．００～ｌ ３１６．７００ ｍ高程间贴坡混凝土采用Ｃ４０ 围ＷａｔｅｒＰｏｗｅｒ Ｖｏ１．３７Ｎｏ．５ 混凝土，１ ３１６．７ ｍ高程以上贴坡混凝土采用Ｃ２０混 凝土，其贴坡混凝土厚度为５０ ｃｍ，面层布置１层 钢筋网，其钢筋规格为４，２０＠２０ ｃｍｘ２０ ＣＩｌｌ。 ２－２ ３号泄洪洞出洞开挖施工 （１）上层开挖施丁。ｌ 层开挖高度７．４ ｒｎ，采取 先导洞后扩挖开挖方式施ｆ：。根据现场实际并结合 地质情况．同时也考虑到装载机出渣及挖机的排险 方便性．导洞开挖断面尺寸定为４．０ ｍｘ４．０ ｍ（高Ｘ 宽），导洞由内向外进行施工，扩挖由洞外向洞内施 ＿丁。钻爆设计工艺参数如下：①主爆破孔、掏槽孑Ｌ、 周边孑Ｌ孑Ｌ径均为４２ ｍｉｌｌ，均采用气腿钻造孔，掏槽 形式为楔形复式掏槽。开挖进尺每循环不超过１．５ ｍ。②导洞和扩挖周边孔孑Ｌ距均为４０ ＣＩＩ１。③主爆破 孔孑Ｌ距为０．７～０．９ ｍ。④周边孔采用不耦合间隔装药 结构，炸药选用２号岩石乳化炸药（规格４，３２ ｉｌｌｍ、 ２００ ｇ＋３ ｇ），单孑Ｌ装药０．２ ｋｇ。装药时首先用小刀将 整节药卷分成３段。导爆索插入周边孔最底部药卷 反向折起后，将其和药卷用胶带一起绑任竹片上， 竹片靠近岩体光爆一侧，周边孔炮孔底部药量约 １００ ｇ，第２、３段药量约为１／４节药卷的药量．每节 药卷间隔３０ Ｃｉｌｌ。掏槽孔和主爆破孑Ｌ采用 耦合连 续装药结构。掏槽孑Ｌ装药０．７２３ ｋｇ：主爆破孑Ｌ装药 ０．５６７ ｋｇ。导洞钻爆设计见图２，上层扩挖钻爆设汁 见图３ 一 图２ ３号泄洪洞上层导洞钻爆设计（尺寸单位：Ｃ，［ＩＩ） ９０ＭＳ１１ ＭＳＩ１ ６７０ ４００ ６７０ 图３ ３号泄洪洞出洞上层扩挖钻爆设计（尺寸单位：ｃｎ１） （２）中层开挖施Ｔ。中层开挖高度９ ｍ，先中 部抽槽，两侧预留至少３．０ ｉｌｌ的水平光爆保护层。 钻爆设计＿亡艺参数如下：①主爆孑Ｌ采用快速钻造孑Ｌ， 第３７卷第５期 李越，等：泸定水电站３号泄洪洞出洞开挖支护 孑Ｌ径８０ ｍｍ，间排距２．４ ｍ￣２．０ ｍ，钻孑Ｌ深度９．２ Ｉｌｌ， ２．３ ３号泄洪洞出洞支护施工 （１）钢格栅支护。钢隔栅断面为３０ ｃｍ￣３０ ｃｍ 正方形，立柱主筋采用４，２８螺纹钢，箍筋和蛇形筋 采用西２５螺纹钢。３号泄洪洞出洞开挖采用钢隔栅 临时支护，间距５０ ＣＩｎ。上层开挖拱圆弧段钢格栅 一 一按照均匀受力的原理，将顶拱圆弧段均匀分为３节 炸药为乳化炸药，药卷直径７０ ｍｍ，不偶合连续装 药。②边墙主爆破孔气腿钻造孔，孔径４２ ｍｍ，孔 距０．９～１．２ ｍ，孔深３ ｍ，药卷直径３２ ｍｍ，连续装 药。③边墙光爆孑Ｌ用气腿钻造孑Ｌ，孔径４２ ｍｍ，孔 距４０ ｃｍ，孔深３ ｍ，药卷直径３２ ｍｍ，不耦合间隔 装药。中层开挖抽槽钻爆设计见图４，中层边墙保 护层开挖钻爆设计见图５。 ｝——— ——— 加固制作，钢隔栅断面边长为３０ ｃｍ正方形，主筋 丁 为４，２８的螺纹钢，箍筋和蛇形筋为４，２５的螺纹钢， Ｅｌ ＿｜ ＿｜ 节与节之间采用螺栓对接后焊牢固。为增强钢格栅 ＼ ／ 。 Ｍｓ９ ！。 ＼ Ｍｓ５ ＼ ０ 的整体稳定性，将钢格栅与锁脚锚杆外露部分（３０ ｃｍ）焊接成Ｕ形。其中：顶拱圆弧段锁脚锚杆为直 径２８ ｍｍ、长６ ｒｎ的螺纹钢；边墙直线段锁脚锚杆 为直径３２ ｍｍ、长９ ｍ的螺纹钢。每榀钢格栅之问 ３００ ／ ／ ９——一《—Ｍｓ３ Ｍｓｌ５ ３００ ７Ｏ ————————————— 。。‘。。 ２４０ ———————————————————一布设直径为２８ ｍｍ的纵向连接钢筋，环向间距１ ｍ。 Ｊ ｊＬ‘ — 。 。。。。。。’’ １ ７４０ ’ 、——————————————— — ‘。。。’— ——————————一（２）挂网喷锚。钢格栅装完后，挂４，６．５＠２０ ｃｍｘ２０ ｃｍ钢筋网．后用Ｃ２５混凝土将钢格栅喷平。 （３）系统锚杆施Ｔ。上述工作完成后，按设计 图纸要求，采用系统锚杆进行加强支护，锚杆规格 为直径２８ ｌｌｌｍ、长６ ｍ和直径３２ ｍｍ、长９ ｍ两 。图４ ３号泄洪洞中层抽槽钻爆设计（尺寸单位：Ｃｎ１） 种，间排距１．５ Ｉｌｌ，交错布置。 ３结Ｅ ！ 语 泸定水电站３号泄洪洞出洞施工中．除按设计 图纸要求进行系统锚杆等支护外，采取上述综合措 图５ ３号泄洪洞中层边墙保护侧开挖钻爆设计（尺寸单位：ｃｍ） 施，克服了地质缺陷及塌方形成的偏压等不利因素 影响，安全实现贯通，确保了工期目标的实现。 （３）下层开挖。下层开挖高度为５．２ｍ，开挖方 法和钻孑Ｌ参数同中层开挖。 （责任编辑 陈 萍） （上接第５０页）上层全断面分３节加工制作．节与 填处理。为了保证同填密实，同时又对超前支护时 所形成的拱圈不产生破坏．冈此采用流动性较好而 节之间采用角铁通过螺栓连接，钢筋帮条焊接加固。 （２）钢格栅安装。从目前塌方的掌子面开始安 质量较轻的Ｍ３０砂浆回填。 装钢格栅，直至完全跨越断层。钢格栅连续安装， 榀问不留空隙：榀问设置＋３２螺纹钢纵向连接．环 向间距１ ｍ；钢格栅固定采用长９．０ Ｉｎ、４，３２螺纹钢锚 杆，环向间距１ ｍ。钢格栅拱脚必须安放在牢固的 ４结语 泸定水电站２号引水洞塌方段处理顺利结束， 处理过程中再未发生新的塌方．也未出现任何安全 事故。所采取的引水洞变形加同及塌方处理方案的 实施取得了成功，但以下几个问题应予注意： （１）塌方处理方案的选择．应根据同岩地质条 件的变化做出合理的调整，从现场实际和安全等方 面进行综合考虑做出决定 （２）塌方处理过程中，应加强锚杆应力监测、 洞室收敛监测；以随时掌握塌方影响区内同岩应力 变化，为后续的处理提供基础资料，也有利于保护 塌方处理人员及设备安全 基础上，软弱地段在钢筋拱架基脚处设槽钢以增加 基底承载力，架立时垂直隧洞中线。当钢拱架和围 岩之间间隙过大时设置混凝土垫块，用混凝土喷填 ３．８挂网喷混凝土 挂网喷混凝土在格栅拱架安装和固定锚杆完成 后进行。挂网采用４，６．５圆钢．网目规格１５ ｃｍｘ１５ ｃｍ。喷护Ｃ２５混凝土，直至将格栅空隙全部喷平。 ３．９坍塌区空腔的回填 由于本洞室为有压洞，为确保安全运行，需在 安全支护通过坍塌部位后，对塌方顶部空腔进行回 （责任编辑 陈 萍） Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．５圄
