王 岩，于长林，满 锐

(1.黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江大庆163311;2.林甸县水利勘测设计队，黑龙江林甸166300)

1 工程概述

尾调通气洞典型断面为宽450 cm、高550 cm的城门洞型，总长303.94 m，其中1#尾调通气洞与1#尾水调压室相连，长82.33 m，2#尾调通气洞分别与2#尾水调压室及通气兼自流排水洞相连，长221.61 m，尾调通气洞是尾水调压室开挖、支护及混凝土浇筑的施工通道。

尾调通气洞典型开挖断面支护形式为系统锚杆φ22，L=250 cm，入岩245 cm，间排距150 cm×150 cm，每排9根，喷混凝土C25厚10 cm;断层开挖断面为宽470 cm、高560 cm的城门洞型，支护形式为 φ42小导管，L=350 cm，环向间距30 cm，格栅钢架14 cm×14 cm，间距100 cm，系统锚杆 φ22，L=250 cm，入岩245 cm，间排距150 cm×150 cm，每排12根，喷钢纤维混凝土CF25厚20 cm;锁口锚杆φ22，L=300 cm，入岩290 cm，间排距100 cm×100 cm。

2 地质条件

根据PD6平洞揭露，尾调通气洞围岩为茅山组中段(D1～2ms2)微风化中～厚层岩屑砂岩夹薄～中层状粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，该洞段发育有软弱岩层，层厚20～50 cm，层面见岩屑夹泥型的软弱夹层，单层厚0.5～2 cm，岩层产状N40～50°W，NE∠10～20°。F220断层在尾调通气洞出露部位围岩不稳定～极不稳定，施工时，需及时对断层带岩体进行支护及采取排水措施。

3 施工方案的选择

由于各方面因素的影响，尾调通气洞、尾调室(井)工期非常紧张，若按常规PD6洞扩挖完后再施工，该线路已演变成一条关键路线，如要尽早完工，必须在施工方法、工艺上有所突破，为此经慎重考虑，采用从上层排水廊道施工斜井经PD6洞里端引风、水、电系统至尾调通气洞工作面，与PD6洞扩挖同步进行的方法，在PD6洞扩挖完成前完成尾调通气洞开挖，则PD6洞扩挖完后可直接进行尾调上室的开挖，可节约工期约75 d，在工期上赢得宝贵时间，使尾水系统这一次关键线路演变成一条工期有一定富裕度的普通线路，工期上风险大大降低，并尾调通气洞为F220断层处理及意外情况处理赢得时间。

4 主要施工情况

4.1 施工布置

根据总进度计划，尾调通气洞开挖与支护在通气兼自流排水洞扩挖完成后进行，为加快尾水系统施工进度，提前进行尾调通气洞开挖，决定从厂顶施工支洞经上层排水廊道及上层排水廊道斜井布置供风管路及供电线路，引至尾调通气洞工作面，具体布置见如下:

施工用电:从厂顶施工支洞630 KVA变压器上引电源，用聚氯乙烯铝蕊185 mm2×3+75 mm2电缆引至上层排水廊道抽水泵站处(距上层排水廊道斜井约5 m)并设一开关箱，再从此处引120 mm2×3+35 mm2电缆至上层排水廊道斜井与PD6交岔口附近并设一开关箱，再从此开关箱上分别引120 mm2×3+35 mm2电缆线至尾调通气洞工作面。

施工供风:从厂顶施工支洞主风管上接75 mm钢管经上层排水廊道、上层排水廊道斜井及PD6洞引至尾调通气洞洞口，再接胶管引至工作面。

施工供水:充分利用洞内的地下渗水，将渗水引至约在桩号通气1+375处集水坑内，过滤沉淀后用50 mm水泵接50 mm钢管送至尾调通气洞洞口，再接胶管引至工作面。

施工通风:在尾调室与PD6交岔口附近设一台90－1通风机，接60cm风管送风至工作面，并在与1#尾调通气洞设岔管送风至1#尾调通气洞。

施工排水:由于尾调通气洞为倒坡开挖，在隧洞一侧设排水沟将生产废水直接排至PD6洞，自流至洞外，通过洞外排水明沟流至洞口临时沉淀池，经沉淀和隔油处理后排放至下库。施工供电及供风线路详见图1。

4.2 施工程序

先进行尾调通气洞1+190处锁口支护，锁口支护完毕后进行2#尾调通气洞开挖与支护，当开挖至1#、2#尾调通气洞交岔段时，适时对1#尾调通气洞进行锁口支护，2#尾调通气洞再进尺20 m后即可安排与1#尾调通气洞同时进行开挖与支护。

图1 施工供电及供风线路图

4.3 主要施工方法

4.3.1 开挖

尾调通气洞开挖结构尺寸宽×高为4.5 m×5.5 m。以通气兼自流排水洞作为施工通道。尾调通气洞开挖与支护的施工采用YT27手风钻钻孔，全断面光面爆破，每循环进尺约为2.2 m。出渣方式为1 m3装载机装农用车，卸至PD6洞口适当位置，再由3 m3装载机装20 t自卸车运至西梅园弃渣场，总运距约为4.0 km。

4.3.2 支护

4.3.2.1 锚杆施工

锚杆为系统锚杆，直径φ22，L=250 cm，间排距@ ×@=150 cm×150 cm，锚杆施工主要采用手风钻钻孔，自制钻架作业平台配合人工安插锚杆。钻孔工作结束后，用高压水将孔内的钻孔岩屑和泥砂冲洗干净，直到回水变清，并用木塞临时封闭孔口，以免杂物掉入。

砂浆锚杆安装前，用高压风排出孔内积水，检验合格后注浆安装锚杆。锚杆按“先注浆后安装锚杆”的施工工艺，用MZ－1注浆机注浆，人工安插锚杆。锚杆注浆后，在砂浆凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。在砂浆锚杆养护28 d后，采用拉拔器进行抗拉拔试验。拉力方向与锚杆轴线一致，当拉拔力达到规定值时，立即停止加载，结束试验。

4.3.2.2 喷混凝土施工

标准断面为C25喷混凝土厚10 cm，断层带为CF25钢纤维混凝土厚20 cm。

1)喷射作业分段分片依次进行，自下而上顺序喷射;一次喷射厚度以喷层不产生坠落和滑移为适度。分层喷射时，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行，若间隔时间超过1 h，则喷层表面的浮膜、浮尘等杂物用风、水冲洗干净。

2)喷射机要连续供料，喷射机工作风压力稳定。为保证喷射质量，喷嘴距岩面0.8～1.2 m，并尽量与岩面保持垂直，在岩石上均匀往复喷射。完成或因故中断作业时，喷射机和输料管内的积料要清除干净。

3)喷射混凝土的回弹率:顶拱＜25%，边墙＜15%。

4)养护:喷射混凝土终凝2 h后，及时进行养护;养护时间≥7 d，重要工程部位≥14 d;气温低于+5°C时，不可喷水养护。

5)围岩地质条件不好时，支护作业应紧跟开挖工作面。

4.3.3 F220断层施工

断层在尾调通气洞出露部位围岩不稳定～极不稳定，施工时，需及时对断层带岩体进行支护并及时采取排水措施。

施工中遵循确保安全，稳扎稳打的原则，采取超前支护、短进尺、快循环、强支护、勤量测的施工方法，以确保施工安全。

4.3.3.1 超前支护

周边顶拱范围采用超前小导管注浆，小导管采用φ42热轧无缝钢管制成，前部钻注浆孔，孔径6～8 mm，孔间距10～20 cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度≥30 cm，小导管长3.5 m，环向间距30 cm，纵向搭茬 ＞100 cm，外插角20°。小导管钻孔采用手风钻，注浆采用M20水泥砂浆，跳孔施工注浆至密实。小导管注浆完毕后，根据围岩情况可在两根小导管之间增打一根超前锚杆，锚杆长3.5 m，直径22 mm，外插角20°。超前锚杆与格栅主筋焊接牢固。

4.3.3.2 开挖

开挖时遵循短进尺、多钻孔、弱药量、快循环的原则，循环进尺控制在1.5 m以内，扩挖后立即进行喷混凝土3～5 cm封闭岩壁，再安装钢格栅，格栅安装后，进行系统喷混凝土支护。开挖过程中，锚喷支护跟进施工，依据设计图纸及施工现场围岩状况，采取必要的支护措施。在断层处视其实际情况采用超前锚杆、小导管、挂钢筋网、喷混凝土、钢支撑等支护，并经监理人批准，增设随机锚杆，保证围岩的稳定。

4.3.3.3 一次支护

钢格栅主筋采用4φ22螺纹钢筋制成，付筋采用φ10@200，截面宽×高=14 cm×14 cm，格栅间距100 cm，每榀格栅由顶拱格栅和边墙格栅组成，格栅间通过螺栓连接形成受力整体。两榀格栅间设φ22连接筋，环向间距1 m，连接筋与钢格栅焊接牢固。钢架按设计位置架设，拱脚必须放在牢固的基础上。格栅与围岩尽量靠近，留2～3 cm间隙作混保护层。如格栅与围岩间隙过大时，设垫块。格栅垂直于隧道中线，上下、左右允许偏差±5 cm，格栅倾斜度≤2°。拱脚标高不足时，设置钢板进行调整，必要时用混凝土加固基底。视围岩情况可在两榀格栅间挂钢筋网，环向网筋φ8，纵向网筋φ6，网格尺寸20 cm×20 cm，纵向网筋与格栅主筋焊牢，网筋交叉点进行点焊。格栅支立完毕后，进行系统喷混凝土支护，喷混凝土厚度为20 cm。格栅与洞壁间的空隙用预制混凝土块楔紧。为确保施工安全，经监理同意后钢格栅支护向断层上下游各延伸一定长度。

4.3.3.4 监控测量

施工中注意观察地下水、围岩及地质和支护状况，加强信息反馈，及时修改支护参数，确保施工安全。

5 结束语

尾调通气洞经改进施工后，节约工期约75 d，在工期上赢得宝贵时间，使尾水系统这一次关键线路演变成一条工期有一定富裕度的普通线路，工期上风险大大降低，并尾调通气洞为F220断层处理及意外情况处理赢得时间，取得了巨大的经济、社会效益。

［1］林鹏，周雅能，朱晓旭，王仁坤，赵文光.大跨径尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析［J］.岩土力学与工程学报，2010，29(增):3177－3183.