蒋喜明

（永州市水利水电勘测设计院，湖南 永州 425000）

1 工程概况

涔天河水库工程位于江华瑶族自治县境内的湘江干流潇水上游，龙头水库，水库最大坝高114 m，坝顶长328 m，正常蓄水位313 m，总库容15.1 m3，水库水面面积38.4 km2，装机容量20 万kW；设计灌溉面积111.46 万亩。是一座具有灌溉、防洪、补水、发电，兼顾航运等功能的大型水利工程。

枢纽工程主要建筑物包括：大坝（面板堆石坝）、1#泄洪洞、2#泄洪洞（导流洞）、发电引水洞、放空洞、左右岸灌溉洞、石料场交通洞、左岸临时交通洞等工程。

枢纽工程2011 年11 月奠基，2012 年8 月开工；2014 年12 月通过导截流验收；2016 年10 月30 日已经通过水规总院下闸蓄水安全鉴定；2017 年3 月第一台机组发电，2017 年底枢纽工程完工。

2 工程地质

1#泄洪洞进口地形坡度45°，岩性为细砂岩、石英砂岩、粉砂岩夹页岩，洞脸边坡接近为横向坡，进口洞脸边坡整体稳定性较好。出口洞段约70 m 范围为Ⅳ、Ⅴ类围岩；右侧岩层顺坡向，再加上3 条断层和节理的切割组合，存在结构面组合的稳定问题。

2#导流泄洪洞工程进口边坡基岩为∈3 变质砂岩夹板岩和D11 石英砂岩夹细砂岩、粉砂岩，岩石呈强～弱风化状态，稳定性较好。出口岩性为D16 石英砂岩、砂岩夹含砾石英砂岩及页岩，岩石破碎，强风化，断层、节理发育，洞脸及右侧边坡岩体风化较强，且为顺向坡,存在3#滑坡稳定问题。

发电引水洞进口为D13 岩组，进口边坡稳定。出口为D16、D2t 石英砂岩、砂岩夹含砾石英砂岩及页岩，洞脸及右侧边坡岩体强风化，顺向坡加上软弱夹层、节理裂隙发育，边坡稳定性差，存在覆盖层坍滑及顺层滑动问题。

右岸灌溉洞隧洞进口地形坡度40°，出口39°，进口右侧为顺层边坡，稳定性较差。隧洞出口为D16 石英砂岩、细砂岩夹页岩等，强风化，中透水，节理发育，岩体较破碎，存在掉块或沿夹层及节理裂隙组合体坍塌问题。

左岸灌溉洞进口位于6#冲沟，地形坡度40°～55°，基岩裸露，边坡稳定；出口附近地形较陡，坡角约27°。进口以下约28 m 和出口以上215 m 范围，由于岩体破碎，整体稳定性差，存在掉块、坍塌、渗水、甚至冒顶通天问题，属Ⅳ、Ⅴ类围岩。出口段洞脸边坡为土状，稳定性差。

3 工程施工

3.1 施工方案

隧洞进出口边坡在工程施工的诸多问题中，边坡稳定是最重要的问题，特别是高边坡处理措施复杂，涔天河枢纽工程开挖边坡面积达2 万m3多，最高边坡高达200 m。工程诸多的隧洞进出口均位于边坡的底部，如果采用常规的钻爆法施工，在不良地质条件下，则有可能在钻爆施工中受放炮等震动的影响，加速洞脸边坡及洞室围岩的岩层节理、裂隙的张开以及岩体新生裂面的产生，对洞脸边坡及洞室稳定极为不利，经参建各方分析讨论后，决定对隧洞进口进洞施工采用管棚法，即超前大管棚加注浆小导管超前支护的方案。

3.2 施工工艺

管棚布置范围为拱部180°，环向间距0.4 m，并压注水泥浆液，浆液水灰比1∶1（重量比）。管棚采用Ф108 mm×8 mm 热轧无缝钢管，节长3 m 和6 m，采用长15 cm 丝扣连接，相邻钢管接头错开1 m 以上。超前大管棚施工时，钢管与隧道中线平行，其仰角为1°～3°（不含路线纵坡度）。超前小导管采用Ф48 mm×6 mm 热轧无缝钢管，长度为6 m，搭接长为3 m，环向间距0.4 m，与大管棚错开布置，布置范围为拱部180°，并压注水泥浆液，浆液水灰比1∶1。见图1。

清理洞脸，对洞脸进行支护处理，沿隧洞顶拱开挖线上方影响范围内布置锁口锚杆，锚杆规格为Φ25、L=6.0 m，间距50 cm；将管棚钢管沿开挖轮廓外己钻好的孔中打入地层内，并与钢拱架组合形成强大的棚架预支护加固体系，支承来自于管棚上部的荷载，通过钢管的梅花形布置的注浆孔加压向地层中注浆，以加固软弱破碎的地层，提高地层的自稳能力。

管棚注浆是管棚施工的关键环节之一，注浆效果的优劣同样影响着整个管棚体系的施工质量。因此，注浆要根据地质情况选用合适的浆液、压力和合理的流量，在注浆过程中压力小则注不进，压力过大则会造成地面外鼓、崩裂。注浆时，一般采用先低压、中流量注入，注浆过程压力逐渐升高，注浆流量逐渐减少；当压力升至终压时，继续压注5 min，再结束注浆。

图1 管棚布置形式

洞脸、洞口两侧喷锚及棚架施工完成后，在棚架的保护下进行进洞开挖作业。

4 结 语

管棚法最早是作为山岭隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌砂层施工中发挥了重要作用。由于超前管棚做顶板及侧壁临时支撑，为后续隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高，被认为是隧道施工中解决冒顶最有效、最合理的施工方法之一。

涔天河枢纽工程1#泄洪洞出口、2#泄洪洞出口、石料场交通洞出口、左岸临时交通洞进出口、左右灌溉洞出口等工程进洞施工方案均采用管棚法，在施工过程中未发生任何的安全和质量事故，管棚法施工在进洞施工中取得了良好的效果。而且管棚法减少了洞脸边坡开挖及对山体的扰动，相比于常规大开挖方式，不仅减少了工程量，节省了工程投资，而且在保护生态环境及水土保持方面效果显著。