小湾电站导流隧洞洞身开挖及支护工程施工(1)

摘要：小湾洞身自上而下分三层进行开挖支护。ⅰ层开挖考虑到开挖机械性能及支护施工的需要，确定开挖高度约为8～9.55m；ⅱ层开挖高度为10.5 m；ⅲ层主要为保护层开挖，开挖高度1.7～3.15m。1#、2#导流洞ⅰ层导洞开挖采用两台三臂台车进行两个工作面的开挖，其余工作面开挖采用手风钻开挖。f7断层带采用i20a工字钢拱架。渐变段i层开挖方案采用4×4小导洞超前，洞口10m大跨度段分两半分别进行开挖支护，其余20m段全断面一次扩挖到位。1洞出口12m段及2#洞出口20m段由洞挖改为槽挖，将f23断层切除，二次衬砌支护改为明拱，出口5m段自外向内分半开挖支护，开挖前洞脸设预应力锚杆锁口。

键词：小湾 导流隧洞 开挖 支护 f7断层 渐变段 出口

1 工程概况
1.1 设计参数

小湾水电站1#、2#导流洞均布置于左岸，进口底板高程为988.0m；出口底板高程为984.984m；两条导流洞平行布置，中轴线间距48m。1#、2#导流洞各由30米长进口渐变段，60米长的堵头段和标准断面组成，两洞长分别为861.592m、980.922m，底坡分别为0.3627%、0.3172%，衬砌断面为16×19m及16×19.5m（顶拱不衬段）城门洞形。隧洞开挖及支护断面根据地质条件共设六种形式，开挖标准断面尺寸有17.3×20.2、17.4×20.25、19.4×22.2、20.4×23.2四种；隧洞沿线边墙、顶拱进行系统喷锚支护；不良地质地段挂网喷25cm钢纤维砼，增设工字钢拱架加强支护。

1.2 地质条件

本工程两条导流洞埋深均为30～230m，最大埋深约260m，围岩以微风化～新鲜岩体为主，少量弱风化和卸荷岩体主要分布在洞室的进、出口段。围岩岩性主要为黑云花岗片麻岩及角闪斜长片麻岩，二者均夹片岩。围岩类别为ⅰ～ⅴ类，其中，ⅳ类围岩分布在进口洞段，1#、2#导流洞ⅰ～ⅲ类围岩分别占总长的81%、83.8%，ⅳ、ⅴ类围岩分别占总长的19%、16.2%。洞身还分布有一条ⅱ级断层（f₇），4条ⅲ级断层为f₁₁、f₅、f₁₉、f₂₃等。还有若干分属ⅳ级结构面的小断层、挤压面和节理组，断层影响带岩体破碎。地下水以基岩裂隙潜水为主，水位一般高出隧洞顶拱30m～200m，围岩多具微透水性。

1.3 主要工程数量

石方洞挖65万m³，喷砼1.4万m³，锚杆3.3万根，挂网76t，钢拱架1096 t。

1.4 施工进度

小湾电站导流隧洞开挖支护计划执行情况如下：

进口施工支洞计划开、竣工时间：2002年4月1日～2002年7月31日；实际开、竣工时间：2002年4月1日～2002年7月20日。

出口施工支洞计划开、竣工时间：2002年6月1日～2002年12月31日；实际开、竣工时间：2002年5月30日～2002年12月20日。

洞身计划开、竣工时间：2002年8月1日～2003年12月31日；实际开、竣工时间：2002年7月20日～2003年11月30日。

两条渐变段上半部的开挖及支护月平均开挖强度5000 m/月；洞身i层开挖支护平均强度56 m/月， ii层开挖支护平均强度78 m/月，iii层开挖支护平均强度166.26 m/月；f7断层段开挖支护平均强度28 m/月。

2 施工支洞布置

由于导流洞进出口工作面受上部干扰较大，前期无法施工，经业主监理统一协调安排在上、下游各设一施工支洞进入主洞进行施工。进口施工支洞为进入导流洞进口段上层工作面的施工支洞，全长339.899米，与1#、2#导流洞相交于导1#0+54及导2#0+85桩号；下层支洞长277.16米，与1#、2#导流洞相交于导1#0+135.266及导2#0+166.263桩号；出口上支洞总长837.543米，与1#、2#导流洞相交于导1#0+793.76及导2#0+861.613桩号；下支洞长163.628，与1#、2#导流洞相交于导1#0+755.76及导2#0+823.613桩号。

3 洞身开挖支护施工

3.1施工总程序

洞身自上而下分三层进行开挖支护。ⅰ层开挖考虑到开挖机械性能及支护施工的需要，确定开挖高度约为8～9.55m；ⅱ层开挖高度为10.5 m；ⅲ层主要为保护层开挖，开挖高度1.7～3.15m。

单洞开挖施工程序依次为ⅰ层→ⅱ层→ⅲ层。ⅰ层开挖支护完成后进行ⅱ层开挖，ⅱ层开挖支护完成后进行ⅲ层开挖。

各层均利用施工支洞进入主洞后分别向上、下游进行平行作业，其中从上层施工支洞进入完成导流洞洞身ⅰ层开挖支护；利用下层施工支洞在主洞内向上、下游升坡10%至ⅱ层底面，完成导流洞洞身ⅱ层开挖支护；从下层施工支洞进入导流洞底部进行ⅲ层的开挖支护。

3.2 施工队伍配置

进、出口各配置一个开挖队伍，每个开挖队各设一个台车钻爆班、一个手风钻钻爆班和一个支护班。

3.3常规洞段开挖支护施工

常规洞段共1386米，占导流隧洞洞身开挖总开挖段长的75.4%。

3.3.1施工程序

常规洞段即i、ii、iii类围岩段横断面开挖程序见图1：

1)洞身第ⅰ层开挖施工程序：中导洞超前贯通后进行周边扩挖，初期支护滞后30米进行，与后循环开挖平行作业，ⅲ类围岩视危岩情况及时进行局部支护。

2)洞身第ⅱ层开挖施工程序：边墙用手风钻预裂4.5m，中部液压潜孔钻垂直钻孔梯段爆破。初期支护滞后30米进行，与后循环开挖平行作业，ⅲ类围岩视危岩情况及时进行随机支护。

3)洞身第ⅲ层开挖施工程序：两侧边墙手风钻预裂到底，ⅲ层采用手风钻及凿岩台车分半开挖，底部光爆，初期支护滞后30米进行，与后循环开挖平行作业，ⅲ类围岩视危岩情况进行随机支护。

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