摘要：在金元水電站引水隧道3#支洞施工質(zhì)量控制基礎(chǔ)上，文中總結(jié)了在軟弱圍巖千枚巖隧道施工中的一些行之有效的做法和在Ⅴ級圍巖中安全快速施工的有關(guān)經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：金元水電站3#支洞軟弱千枚巖隧洞施工技術(shù)

1 工程概況

金元水電站位于康定縣捧塔鄉(xiāng)的下關(guān)門石，距金湯鎮(zhèn)24.5km。金元水電站為Ⅲ等中型工程，樞紐建筑物由混凝土閘壩、岸塔式進(jìn)水口、左岸引水隧洞、左岸地面廠房、鐘鼓樓溝調(diào)水建筑物及公地溝調(diào)水建筑物等組成。3#支洞所承擔(dān)的主洞區(qū)段較長，是金元水電站控制工期的重點。支洞斷面為4.5m×5.5m，城門洞型，長度為938.00m。經(jīng)查證，千枚巖屬副變質(zhì)巖，主要由沉積巖中的頁巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成，主要礦物成分是絹云母、石英、綠泥石等，基本已全部重結(jié)晶，軟弱礦物成分較多，因而千枚巖硬度小，單軸抗壓強(qiáng)度小于1MPa，膨脹率13%，易風(fēng)化。擠壓緊密的炭質(zhì)千枚巖層具有弱透水性，是相對隔水層，見照片1。金元水電站3#支洞開挖后千枚巖呈碎石、角礫狀，為顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，含水量大時呈團(tuán)塊狀，含水量少時為鱗片狀，片理極其發(fā)育，層厚0.01~2mm，片理面手感光滑，有絲絹光澤，遇水即軟化、泥化。掌子面無明顯滲水，但開挖后有少量滲漏水、滴狀及面狀浸濕，量小，拱部有掉塊、坍塌現(xiàn)象。圍巖整體穩(wěn)定性較差，為V級圍巖。

2 施工中存在的問題及成因分析

2.1 施工中存在的問題 千枚巖與板巖互層區(qū)，軟硬巖相間，爆破藥量難以控制，一般來說，造成軟巖部分超挖、硬巖部分欠挖，導(dǎo)致開挖成型差。這使圍巖不同部位的應(yīng)力釋放產(chǎn)生差異，不利于應(yīng)力重分布，因而產(chǎn)生不同程度的掉塊或局部坍塌。在千枚巖區(qū)，巖體相當(dāng)破碎，呈團(tuán)塊狀、片狀、鱗片狀，開挖時易于鉆進(jìn)，但易塌孔。千枚遇水后軟化似彈簧土，泥化呈淤泥狀。初期支護(hù)施作以后，圍巖變形大，且長期不收斂，局部地段4~5個月不趨于穩(wěn)定；開挖時無地下水，后期地下水增大。這些病害都危及到隧道施工安全與結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.2 成因分析 金元電站引水隧洞3#支洞隧道千枚巖Ⅴ級圍巖區(qū)施工難度大，主要受變質(zhì)巖的特征、地質(zhì)構(gòu)造、千枚巖的特性和地下水所決定。本隧洞洞身開挖過程中，部分洞段開始時無地下水，但不久即出現(xiàn)滴水，甚至股水。究其原因，可能是因為洞身的千枚巖層上部為板巖層（由于受開挖斷面制約，開挖時未揭露出板巖層）。當(dāng)含有層狀板巖時，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，巖性較硬的板巖中會產(chǎn)生不同方位的貫通裂隙，這樣就為地下水的流動提供了通道。大部分洞段由于千枚巖厚度達(dá)到一定程度，洞身開挖后沒有出現(xiàn)地下水。 塑性區(qū)的加大與地下水的發(fā)育互相促進(jìn)，互相作用，使圍巖穩(wěn)定性不斷變差，變形不斷發(fā)展，產(chǎn)生崩塌、涌水等各種病害。這一點體現(xiàn)在千枚巖層中地下水的延遲性（即塑性區(qū)在地下水作用下逐漸加大的過程）。

3 金元水電站3#支洞施工質(zhì)量控制

針對上述問題，金元水電站3#支洞施工中采取了如下質(zhì)量控制措施：

3.1 超前支護(hù) 超前支護(hù)采用d42mm注漿小導(dǎo)管，根據(jù)圍巖地質(zhì)條件，較差時全斷面布置，間距20cm，較好時拱部設(shè)置，間距25cm。超前注漿排管長度5.0m，排距控制在2~2.5ｍ間（每循環(huán)進(jìn)行一次），超前小導(dǎo)管外插腳5°，注水泥水玻璃雙液漿。搭接長度較大，達(dá)到3.5～4m，有效的提高超前支護(hù)的安全可靠性。布設(shè)間距較小，有效的防止圍巖自導(dǎo)管間掉落形成塌方脫空現(xiàn)象。

3.2 開挖 為防止局部坍塌，提高洞挖成形質(zhì)量，開挖采用微震光面爆破，輔以人工風(fēng)鎬開挖。我們在開挖線上打設(shè)消能減震孔，孔間距20cm，與周邊眼同深度，消能減震孔不裝藥。周邊眼距消能減震孔20～30cm布孔，根據(jù)圍巖地質(zhì)條件裝半卷或1卷藥。同一斷面圍巖相當(dāng)較差的部位周邊孔間距小，裝藥少。爆破后局部未沿消能減震孔掉落部位輔以人工風(fēng)鎬撬挖即可。

3.3 扒碴與裝碴運輸 裝碴采用ZL50C裝載機(jī)，自卸汽車運輸，洞內(nèi)間隔80～120m開挖會車道。

3.4 初期支護(hù) 初期支護(hù)采用鋼拱架+超前注漿小導(dǎo)管聯(lián)合支護(hù):①立拱掛網(wǎng)。鋼支撐采用I18型鋼，鋼拱架間距0.5m；縱向連接鋼筋設(shè)雙層，為Φ22mm螺紋鋼筋，環(huán)向間距為1.0ｍ；鋼筋網(wǎng)設(shè)雙層，采用φ6.5mm圓鋼焊制而成，網(wǎng)片網(wǎng)格間距15cm×15cm。鋼支撐架立后，立即打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿采用d42mm管式注漿管，長度3.0ｍ。每榀設(shè)置4處，每處2根，共8根，拱部4根設(shè)置在拱腳和兩節(jié)拱架連接板0.5ｍ范圍內(nèi)，下斷面４根，設(shè)置在拱腳上0.8ｍ～1.2m范圍內(nèi)。②噴射混凝土。噴射混凝土標(biāo)號Ｃ20。臨時支護(hù)噴混凝土中可添加微纖維，封閉毛洞壁、增加抗?jié)B性，改善施工作業(yè)環(huán)境，加快進(jìn)度。噴混凝土厚20cm，局部超挖部位用噴混凝土回填，以增強(qiáng)初期支護(hù)整體強(qiáng)度。整個施工洞段設(shè)計單位定為Ⅴ類圍巖，安全支護(hù)斷面如圖1。

4 結(jié)論與建議

由于金元水電站3#支洞隧道采取了超前支護(hù)措施，靈活動態(tài)的施工方法，形成了快速的施工生產(chǎn)能力，使得工程能夠安全順利完成。對于Ⅴ級軟弱千枚巖圍巖區(qū)的隧洞施工，文中得出以下結(jié)論和建議：①千枚巖地段施工，必須值得引起足夠重視的是地下水的影響，地下水的作用加速了圍巖的變形，使圍巖穩(wěn)定條件惡化，易形成大塌方。所以在開挖時如有地下水，就應(yīng)該及時施作初期支護(hù)，而且變化超過正常水平時，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)，抑制圍巖的進(jìn)一步變形，防止發(fā)生坍塌。②千枚巖地段施工，圍巖變形觀測很重要，要按照選擇合理地段布置圍巖變形觀測點，不間斷分析變形觀測記錄，對收斂變形明顯部位要及時加強(qiáng)安全支護(hù)。③千枚巖地段開挖后，底板遇水浸泡后呈淤泥狀，出渣車輛運行困難。需要及時從洞挖拉運堅硬石渣換填洞內(nèi)底板，保證出渣車輛運行暢通。④無軌運輸重車長距離運輸所產(chǎn)生的廢煙、廢氣對坑道的污染會相當(dāng)嚴(yán)重，施工通風(fēng)對坑道施工環(huán)境要求很重要。同時要有足夠的備用設(shè)備和零配件，以保證通風(fēng)系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻(xiàn):

[1]高舉軍.金元水電站引水隧道3#支洞巖土工程勘察報告.

[2]黃成光.隧道施工技術(shù).北京：人民交通出版社.2001.