李 越，范 萍，趙龍飛

（中國葛洲壩集團三峽分公司瀘定水電站施工項目部，四川 瀘定 626100）

1 工程概況

瀘定水電站3號泄洪洞為城門洞形，全長1 432.139 m，縱坡為2.772%。其出口31 m巖塞洞段設(shè)計斷面尺寸為16.8 m×21.3 m （寬×高），屬于特大斷面洞室開挖。

有關(guān)地質(zhì)資料顯示，瀘定水電站3號泄洪洞出口洞段巖性為閃長巖，裂隙發(fā)育，巖體主要為強風(fēng)化、強卸荷，并發(fā)育多組不利結(jié)構(gòu)面組合及擠壓破碎帶，圍巖總體Ⅳ類偏差，局部為Ⅴ類，邊坡自穩(wěn)能力差。受此不利因素影響，前期在進行洞臉邊坡開挖過程中其邊坡曾多次發(fā)生不同程度的垮塌，垮塌后泄洪洞出口段洞頂左上方的最小巖體覆蓋厚度僅約10 m。因此，在此種工況下出洞存在重大安全隱患。

2 3號泄洪洞出洞施工方案

為了確保施工安全，出洞采用了 “洞臉加固、洞身固結(jié)、導(dǎo)洞分層開挖”的綜合出洞方案。即，在3號泄洪洞出口31 m巖塞段開挖前，需先做好出口邊坡左側(cè)塌方區(qū)的加固，洞臉邊坡的鎖口和加固以及巖塞段上游100 m洞身的預(yù)固結(jié)灌漿等工作。

上述工作完成后，按照上、中、下3層進行3號泄洪洞洞身出口段開挖 （見圖1）。其中，上層采用導(dǎo)洞法開挖；中層采取中間抽槽兩側(cè)邊墻光面控制爆破跟進的開挖方法；下層開挖時底板預(yù)留1～2.5 m保護層，保護層使用氣腿式風(fēng)鉆水平造孔，光面爆破開挖。

2.1 出洞前準備工作

（1）洞臉邊坡加固。由于垂直3號泄洪洞洞軸線左側(cè)的坍塌外露巖體為強風(fēng)化且極其破碎，采用普通方式支護效果有限；同時，考慮到下步3號泄洪洞出洞實際情況及為加強邊坡的淺層整體性，除按設(shè)計圖紙對3號泄洪洞洞臉邊坡1 317.5～1 375.0 m高程間采取錨索與框格梁相結(jié)合的形式進行加固處理外，為加強邊坡巖體的整體性并進一步解決出洞前的偏壓問題，對3號泄洪洞出口洞臉20 m高邊坡范圍內(nèi)采取預(yù)固結(jié)灌漿和塌方區(qū)貼坡混凝土處理。其中，灌漿孔入巖10.0 m，間排距3 m。為發(fā)揮最大凝固效果，灌漿施工按自下而上的順序進行。

圖1 3號泄洪洞出洞施工工藝流程

（2）洞臉鎖口支護：①3號泄洪洞出口1 311 m高程以上鎖口采用3排直徑28 mm、長9.0 m（外露10 cm）的錨桿，仰角5°，環(huán)向間距1.0m。第一排鎖口錨桿與開挖輪廓線的距離為1.0 m，二、三排鎖口錨桿間距為1.5 m。②為確保出洞開挖洞臉段穩(wěn)定性，另在距離設(shè)計開挖輪廓線上方80 cm，布置1排大管棚。管棚采用直徑140 mm，壁厚5 mm、長12 m無縫鋼管，環(huán)向間距80 cm，仰角5°左右。鋼管前段加工成尖錐形便于安裝，管壁四周每隔50 cm鉆1個直徑10 mm小孔，小孔交錯布置,管棚注漿采用水灰比1∶1純水泥漿，漿液中摻入5%SW早強劑，以減少待凝時間，注漿壓力0.3 MP。

（3）預(yù)固結(jié)灌漿。為保證洞內(nèi)靠近出口段已開挖成形洞段的安全穩(wěn)定及出洞安全，對3號泄洪洞洞身出口31 m范圍在混凝土襯砌前進行預(yù)固結(jié)灌漿，灌漿壓力以不破壞已支護拱圈及邊坡已噴混凝土為原則。灌漿分3次進行：第一次為出洞前的預(yù)固結(jié)灌漿，其灌漿范圍為洞內(nèi)K1+400～K1+423段上層；第二次為上層開挖、支護完成后的預(yù)固結(jié)灌漿，其灌漿范圍為K1+423～K1+431.139段上層；第三、四次分別為K1+423～K1+431.139段中、下層開挖支護完成后的預(yù)固結(jié)灌漿。預(yù)固結(jié)灌漿孔徑50 mm，孔深入巖10 m，間排距3.0 m。鉆孔方向應(yīng)與開挖面保持垂直，鉆孔孔位偏差不大于10 cm，孔斜不大于2%。

（4）貼坡混凝土施工。3號泄洪洞出口洞臉在鎖口錨桿及預(yù)固結(jié)灌漿施工完成后對其進行洞臉的帖坡混凝土施工。本次貼坡混凝土右側(cè)與邊坡相連，左側(cè)與塌方區(qū)的貼坡混凝土相連，使其形成整體。為保證貼坡混凝土與設(shè)計的結(jié)構(gòu)混凝土相結(jié)合，1 313.00～1 316.700 m高程間貼坡混凝土采用C40混凝土，1 316.7 m高程以上貼坡混凝土采用C20混凝土，其貼坡混凝土厚度為50 cm，面層布置1層鋼筋網(wǎng)，其鋼筋規(guī)格為φ20＠20 cm×20 cm。

2.2 3號泄洪洞出洞開挖施工

（1）上層開挖施工。上層開挖高度7.4 m，采取先導(dǎo)洞后擴挖開挖方式施工。根據(jù)現(xiàn)場實際并結(jié)合地質(zhì)情況，同時也考慮到裝載機出渣及挖機的排險方便性，導(dǎo)洞開挖斷面尺寸定為4.0 m×4.0 m（高×寬），導(dǎo)洞由內(nèi)向外進行施工，擴挖由洞外向洞內(nèi)施工。鉆爆設(shè)計工藝參數(shù)如下：①主爆破孔、掏槽孔、周邊孔孔徑均為42 mm，均采用氣腿鉆造孔，掏槽形式為楔形復(fù)式掏槽。開挖進尺每循環(huán)不超過1.5 m。②導(dǎo)洞和擴挖周邊孔孔距均為40 cm。③主爆破孔孔距為0.7～0.9 m。④周邊孔采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，炸藥選用2號巖石乳化炸藥 （規(guī)格φ32 mm、200 g±3 g），單孔裝藥0.2 kg。裝藥時首先用小刀將整節(jié)藥卷分成3段，導(dǎo)爆索插入周邊孔最底部藥卷反向折起后，將其和藥卷用膠帶一起綁在竹片上，竹片靠近巖體光爆一側(cè)，周邊孔炮孔底部藥量約100 g，第2、3段藥量約為1/4節(jié)藥卷的藥量，每節(jié)藥卷間隔30 cm。掏槽孔和主爆破孔采用不耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。掏槽孔裝藥0.723 kg；主爆破孔裝藥0.567 kg。導(dǎo)洞鉆爆設(shè)計見圖2，上層擴挖鉆爆設(shè)計見圖3。

圖2 3號泄洪洞上層導(dǎo)洞鉆爆設(shè)計（尺寸單位：cm）

圖3 3號泄洪洞出洞上層擴挖鉆爆設(shè)計（尺寸單位：cm）

（2）中層開挖施工。中層開挖高度9 m，先中部抽槽，兩側(cè)預(yù)留至少3.0 m的水平光爆保護層。鉆爆設(shè)計工藝參數(shù)如下：①主爆孔采用快速鉆造孔，孔徑80 mm，間排距2.4 m×2.0 m，鉆孔深度9.2 m，炸藥為乳化炸藥，藥卷直徑70 mm，不偶合連續(xù)裝藥。②邊墻主爆破孔氣腿鉆造孔，孔徑42 mm，孔距0.9～1.2 m，孔深3 m，藥卷直徑32 mm，連續(xù)裝藥。③邊墻光爆孔用氣腿鉆造孔，孔徑42 mm，孔距40 cm，孔深3 m，藥卷直徑32 mm，不耦合間隔裝藥。中層開挖抽槽鉆爆設(shè)計見圖4，中層邊墻保護層開挖鉆爆設(shè)計見圖5。

圖4 3號泄洪洞中層抽槽鉆爆設(shè)計（尺寸單位：cm）

圖5 3號泄洪洞中層邊墻保護側(cè)開挖鉆爆設(shè)計（尺寸單位：cm）

（3）下層開挖。下層開挖高度為5.2m，開挖方法和鉆孔參數(shù)同中層開挖。

2.3 3號泄洪洞出洞支護施工

（1）鋼格柵支護。鋼隔柵斷面為30 cm×30 cm正方形，立柱主筋采用φ28螺紋鋼，箍筋和蛇形筋采用φ25螺紋鋼。3號泄洪洞出洞開挖采用鋼隔柵臨時支護，間距50 cm。上層開挖拱圓弧段鋼格柵按照均勻受力的原理，將頂拱圓弧段均勻分為3節(jié)加固制作，鋼隔柵斷面邊長為30 cm正方形，主筋為φ28的螺紋鋼，箍筋和蛇形筋為φ25的螺紋鋼，節(jié)與節(jié)之間采用螺栓對接后焊牢固。為增強鋼格柵的整體穩(wěn)定性，將鋼格柵與鎖腳錨桿外露部分 （30 cm）焊接成U形。其中：頂拱圓弧段鎖腳錨桿為直徑28 mm、長6 m的螺紋鋼；邊墻直線段鎖腳錨桿為直徑32 mm、長9 m的螺紋鋼。每榀鋼格柵之間布設(shè)直徑為28 mm的縱向連接鋼筋，環(huán)向間距1 m。

（2）掛網(wǎng)噴錨。鋼格柵裝完后，掛φ6.5@20 cm×20 cm鋼筋網(wǎng)，后用C25混凝土將鋼格柵噴平。

（3）系統(tǒng)錨桿施工。上述工作完成后，按設(shè)計圖紙要求，采用系統(tǒng)錨桿進行加強支護，錨桿規(guī)格為直徑28 mm、長6 m和直徑32 mm、長9 m兩種，間排距1.5 m，交錯布置。

3 結(jié)語

瀘定水電站3號泄洪洞出洞施工中，除按設(shè)計圖紙要求進行系統(tǒng)錨桿等支護外，采取上述綜合措施，克服了地質(zhì)缺陷及塌方形成的偏壓等不利因素影響，安全實現(xiàn)貫通，確保了工期目標的實現(xiàn)。