2008年术交流材料：金元水电站引水隧洞开挖一次支护措施.doc

金元水电站引水隧洞开挖一次支护措施 广东水电二局股份有限公司四川工程公司 【摘 要】金元水电站引水隧洞跨越岩层地质条件复杂，在开挖过程中针对不同地质条件，采取了锚杆、挂钢筋网、喷混凝土、钢筋格栅拱架、超前锚杆及超前小导管等不同的支护措施，由于支护及时、措施合理，取得了良好的效果，保证了施工安全。 【关键词】隧洞 开挖 新奥法 一次支护 及时 合理 安全 1、前言 金元水电站位于四川省甘孜藏族自治州的康定县境内、大渡河左岸支流金汤河干流中游，为金汤河干流梯级开发的第二级水电站，引水式开发。电站以发电为主，兼顾生态环境用水。水库正常蓄水位为2610.00m，死水位为2602.00m，总库容13.3万m3，调节库容9.6万m3，具有日调节能力。电站装机2台，总装机容量12.0万kw。 电站为Ⅲ等中型工程，枢纽建筑物由首部枢纽、左岸引水隧洞、左岸地面厂房、钟鼓楼沟调水建筑物及公地沟调水建筑物等组成。首部枢纽建筑物由混凝土重力坝、泄洪冲沙闸、排污闸及引水系统进水口组成。 引水隧洞开挖断面为简易马蹄形断面，开挖底宽3.5m～4.1m，高4.7m～5.6m。过水断面形状、尺寸根据围岩类别不同分别采用不同的断面形状和尺寸：对于喷锚衬砌段，采用马蹄形，底宽3.9m，净高5.25m；钢筋混凝土衬砌段，采用圆形断面，内径3.9m；钢板衬砌段，内径3.4m。引水隧洞共设9条施工支洞，支洞为城门型断面，开挖宽度为4.7m，高5.6m。 引水隧洞自进水口至调压室中心全长15.5km，所跨越的岩层地质条件复杂，本文主要介绍在不同地质条件下隧洞开挖所采取的一次支护措施。“新奥法”改变了我们的支护观念，它把围岩从一种荷载变成一种承载荷载的结构物，只要真正树立这一观念，选择正确的支护结构和支护参数，对任何一种类型的围岩都没有问题。 2、锚杆支护 在洞室开挖中，锚杆支护是应用得最广泛的一种支护措施。锚杆的作用有几方面：在块状围岩中，有内压作用、悬吊作用及组成支撑拱作用；在松软岩体中，悬吊作用不明显，更主要是多根锚杆的内压作用组成的支撑拱作用。2#施工支洞围岩主要为厚层状灰白色、肉红色结晶灰岩，节理裂隙较发育，并发育较多小断层，同时沿主要结构面地下水活动剧烈，影响着围岩的完整性和稳定性，围岩类别以Ⅲ类为主。在开挖过程中，主要采取了随机锚杆支护，锚杆直径为25mm，长度一般为300cm，锚杆方向垂直于结构面，对于有两个结构面切割的楔形体，必须分别在垂直于两个结构面的方向均布置锚杆。对于地下水的处理，主要采取在隧洞两侧边墙钻排水孔的措施进行集中引排。在引水隧洞主洞的开挖过程中，为了保证围岩的稳定，爆破后及时采用了系统锚杆支护，系统锚杆直径为25mm，长度为300cm，间、排距均为125cm，垂直于开挖面梅花型布置。 锚杆支护最关键的是要合理确定两个支护参数，即锚杆的深度和密度（间距）。在有较高强度的块状围岩中，锚杆的作用是通过块体硬岩的传递，作用到较大范围，其悬吊作用和支撑拱作用均得到发挥；而在软弱破碎围岩中，锚杆的作用范围仅存在于杆体周围有限半径内，岩性越软其作用半径越小。并且，在软岩中，围岩的弹性区不明显或根本不存在，锚杆的悬吊作用显然不存在，增加锚杆长度也不可能扩大锚杆对杆体周边的作用半径，要发挥锚杆的支撑拱作用，只能加密锚杆，其设计参数应短而密，不是长而稀。只要其支撑拱有足够的厚度，如小断面隧洞为3.0m左右，大断面隧洞为5.0m左右，使锚杆长度略超过所假设的支撑拱厚度，就能保证围岩稳定。因此，锚杆的稀密程度完全取决于围岩的类别，在块状硬岩中，锚杆可以稀一些，而在软岩中要有足够的密度，可以在1.0m×1.0m甚至更密；而锚杆长度与洞室断面大小及形状有关，洞室断面越大，锚杆应该越长；同时，围岩越差，锚杆也应该越长。 3、挂钢筋网及喷混凝土支护 有时单靠锚杆支护并不能保证施工安全，往往需要锚杆与挂钢筋网、喷混凝土联合支护，如当围岩有小断层或挤压破碎带发育时，就需要采用锚杆、挂网及喷混凝土支护，才能防止掉块。1#施工支洞围岩为厚～巨厚层状灰白色、肉红色结晶灰岩，节理裂隙较发育，围岩类别以Ⅲ类为主，整体稳定。在K0+184～K0+196段有多组结构面切割，围岩较破碎，为防止顶拱掉块伤人，采用了随机锚杆、挂钢筋网和喷混凝土联合支护措施，保证了施工安全。引水隧洞埋深超过200m，围岩为灰白、肉红色厚～巨厚层状结晶灰岩，岩体新鲜完整，节理裂隙不发育，K1+790～K1+835段无地下水活动活动，顶拱发生了因地应力较高引起的片帮和弱岩爆现象，对此，我们也采取了锚杆、挂钢筋网和喷混凝土支护措施。 喷混凝土支护不仅适应于硬岩和中硬岩，在软岩中也可以采用。在硬岩和中硬岩中，喷混凝土一般不紧跟开挖工作面，而是有意滞后一段时间，对于稳定性好的围岩，不仅可以滞后几天，甚至几个