□胡荣林 □司礼山（遵义水利水电勘测设计研究院）

不良地质条件下特大断面导流隧洞开挖施工技术探讨

□胡荣林 □司礼山（遵义水利水电勘测设计研究院）

苗尾水电站导流隧洞地质情况复杂，施工技术方案的选择要符合实际施工情况。突出重点，统筹兼顾，制定技术可靠、确保安全的开挖支护施工方案，特别是针对导流隧洞进口渐变段、断层和裂隙发育洞段、出口洞段等部位成洞稳定的影响因素，合理安排施工程序、制定有针对性的施工方案，有效控制围岩塑性区和围岩有害变形。

导流隧洞；不良地质；施工技术；探讨；苗尾水电站

1 概述

苗尾水电站位于云南省云龙县旧州镇境内的澜沧江河段上，电站坝址距大理210km、距昆明545km，电站装机容量1400MW。

苗尾水电站导流隧洞为两条，均设置在大坝左岸。1#导流隧洞全长1157.09m，纵坡0.17%，2#导流隧洞全长1052.82m，纵坡0.19%。两条导流隧洞均采用城门洞型断面，净断面尺寸13.00m×15.00m(宽×高)。两条导流隧洞进出口高程相同，进口高程均为1302.00m，出口高程均为1300.00m。导流隧洞初期支护采用喷锚支护，永久支护采用混凝土衬砌。

2 地质条件

苗尾水电站导流隧洞地层岩性为砂质绢云板岩及变质石英砂岩，强风化岩体厚5～30m，以下为弱～微风化岩体。洞身段上覆岩体厚20～240m，洞身均位于弱风化下段～微风化岩体内，主要共计有12条断层通过，岩层层面、断层及破碎带与洞轴线斜交，夹角60～70°，无较大的不利结构面组合，洞室围岩主要为IV～III类围岩，导流隧洞围岩质量较差，隧洞成拱困难，隧洞开挖稳定问题突出。导流洞进口段覆盖层深厚，厚度10～30m，边坡走向N5°E，与岩层走向和层内错动带的夹角小。导流洞出口边坡走向与岩层走向大角度相交，属斜向结构边坡，边坡表层为强风化至弱风化上段岩石，岩体质量较差。

3 施工程序及方法

3.1 导流隧洞洞身施工总原则

3.1.1 以“喷锚支护”为核心，最大限度地控制围岩不利变形

不良地质洞段的开挖采取“超前探测，预锚固或预灌浆、短进尺、弱爆破、少扰动、强支护、勤监测”的施工方法，确保成洞围岩稳定；对多种支护形式并存的边墙、顶拱采取由浅到深、由外到里的支护程序，保证施工安全和洞室成型质量。

3.1.2 采取分层、分区开挖支护

洞口段、不良地质洞段顶拱层开挖采用“核心土”法施工，先进行超前管棚及锁口锚杆等支护，再开挖周边并进行短锚杆、钢支撑及喷混凝土支护，然后开挖中部预留核心土，并进行系统锚杆的施工。同时严格控制爆破工艺，减小对围岩的扰动。

3.1.3 加强安全监测

在导流隧洞开挖的同时设置永久安全监测仪器和临时围岩收敛监测点，并根据收集数据进行安全分析和预报，对不稳定围岩或块体实施准确预测和适时有效锚固，保证施工人员、设备安全。

3.2 开挖支护程序

导流隧洞洞身段共分三层开挖支护。进口36m及出口20m段Ⅰ层结合进口明挖自洞外向洞内分层开挖，Ⅱ、Ⅲ层从洞内向洞外开挖；洞身段从施工支洞进入后分别向上、下游方向开挖。1＃、2＃施工支洞上支洞进入导流隧洞主洞后即开始向上、下游方向进行导流隧洞洞身Ⅰ层的开挖支护。洞身Ⅱ、Ⅲ层开挖在Ⅰ层开挖支护结束后进行，Ⅲ层作为底板保护层滞后Ⅱ层30m左右跟进开挖。导流隧洞洞身开挖支护程序见图1。

3.3 开挖及支护施工方案

3.3.1 开挖分层

图1 导流隧洞洞身开挖支护程序图

根据导流隧洞的特点、工期要求及施工机械性能，导流隧洞洞身自上而下分三层进行开挖支护。Ⅰ层采用架子平台，中导洞超前开挖，开挖高度为8m，导0+00～0+36桩号渐变段Ⅰ层开挖高度10m，导0+36～0+108桩号段Ⅰ层开挖高度9m。

Ⅱ层开挖高度为8m和7.50m（0+108桩号以前为8m，0+108桩号以后为7.50m），Ⅲ类围岩段边墙采用轻型潜孔钻预裂后整体一次爆破，洞口段及Ⅳ、Ⅴ类围岩段Ⅱ层分两小层分别进行开挖支护，视情况可采用手风钻先预裂。

Ⅲ层为预留保护层开挖，开挖高度2.60～3.25m，采用手风钻整体一次水平开挖，保护层周边采用光面爆破。

导流隧洞洞身开挖分层见图2。

3.3.2 开挖支护施工方案

导流隧洞洞身Ⅰ层Ⅲ、Ⅳ类围岩洞段开挖采用中导洞超前、两侧扩挖跟进的钻爆法作业，按设计轮廓线进行周边光爆，开挖一个循环后及时进行锚喷支护及钢支撑施工；Ⅴ类围岩洞段采用分区分层开挖，采用手风钻分部开挖分部支护，待支护完成后再进行下一层的开挖。开挖后立即进行锚杆、钢拱架、喷混凝土等一次支护，系统支护紧跟开挖工作面。

Ⅱ层Ⅲ类围岩洞段边墙采用轻型潜孔钻，在Ⅰ层开挖支护阶段穿插超前一次预裂至Ⅱ层底板高程，中部采用液压履带钻梯段开挖，并在预裂孔内侧各布置一排缓冲爆破孔；Ⅳ类围岩洞段分两小层采用手风钻浅孔梯段爆破，设计轮廓线采用光面爆破控制，视情况可采用手风钻先预裂。钢支撑及锚喷支护随层施工。洞口段及Ⅴ类围岩洞段分两小层开挖，各层先开挖两侧导坑，中部采用手风钻浅孔梯段爆破。

Ⅲ层开挖采用手风钻水平开挖，设计轮廓线光爆。保护层开挖后及时接长钢支撑，锁脚锚杆、并施作系统锚杆、喷混凝土等支护。

3.4 关键及特殊部位开挖支护措施

工程开挖支护关键部位是导流隧洞洞口段，特殊部位是施工支洞与导流隧洞交叉段。

3.4.1 导流隧洞洞口段开挖措施

导流隧洞进口渐变段顶拱为方变圆，最大开挖跨度22.80m。该段岩体较破碎，成洞条件较差。考虑到安全施工需要，待洞外明挖降至洞身Ⅰ层开挖底板高程、完成洞口悬吊锚筋束及锁口锚杆、注浆大管棚等超前加固施工，自洞外向洞内开挖。靠近洞口5m范围内明挖区分层控制在3m以下，采用手风钻浅孔、小药量梯段开挖，控爆破，严格控制单响药量。

超前预支护完成后，采用三臂凿岩台车从洞外向洞内掘进，Ⅰ层采用核心土法施工。采用手风钻进行钻爆，遵行“短进尺、弱爆破”原则，周边光爆，循环进尺0.80～1.00m，每区支护必须紧跟开挖面。

洞口段Ⅱ层从洞内向洞外开挖，分两小层施工，每层先开挖两侧导坑，并完成钢支撑和喷钢纤维混凝土施工，然后手风钻浅孔梯段挖除第Ⅱ小层中间部分，再进行系统长锚杆施工从洞内施工，设计轮廓线采用光面爆破。

3.4.2 施工支洞影响段开挖支护措施

施工支洞与导流隧洞相交段应力集中，容易开裂掉块，因此导流隧洞洞身开挖前，交叉段施工支洞必须加强支护：在完成系统支护的基础上，增加一定数量的超前锚杆或加强锚杆，边墙及顶拱挂网喷混凝土，在接近岔洞口部位将钢拱架间距调为50cm，并在支洞边墙设置2排加强锚杆，原边墙系统锚杆取消。在导流隧洞段边墙喷5cm素混凝土；顶拱设置锁口锚杆，左右各一排。当施工支洞口导流隧洞段开挖支护完成后，在支洞口外50cm的导流隧洞顶拱处设2排锁口锚杆，周边设2排加强锚杆。

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2014-02-17

刘 青）