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遇水易软化的泥质页岩成洞初探

XX水库除加固工程放空隧洞锁口开挖、支护情况

1工程简介

XX水库位于湖北省阳新县境内长江水系与XX流域中下游交界处的龙港镇，

坝址距阳新县城35kmo水库承雨面积2450km2（占流域面积的46%）；总库容16.21

亿虻，是一座以防洪、发电为主，兼有灌溉、航运、围垦、水产养殖、灭螺等

合效益的大（I）型水库。

水库枢纽由大坝、溢洪道、发电引水洞、电站及灌溉渠道五大建筑物组成。

本次除险加固施工任务之一即放空隧洞施工。大坝为1级建筑物，其在高程28m

以下为均质土坝，以上为粘土心墙代料组合坝。心墙高程65m,坝顶高程65.5m,

防浪墙顶高程66.7m,最大坝高46.8m,坝顶长941.0m,顶宽6.5m,大坝迎水面

三级坝坡坡比自上而下分别为1:2.8和1:3.0及l:3.5o背水坡三级坡比分别为

1:2.25和1:2.5及1:3.0。大坝上游采用干砌块石护坡，护坡厚度0.3ni,下游

护坡采用混凝土预制块护坡。

原放空隧洞位于大坝左岸边，设计洞径4.50m,进口底部高程35.0m洞身总

长535m后由于资金、工期等多种原因该隧洞未能实施。本次施工任务中放空隧

洞为施工重点之一。本次放空隧洞设计洞径5m（直径），衬砌厚度1.5m,开挖洞径

8m,布置在大坝左岸边，进口底板高程35ni,洞身总长32血。

2工程地质

放空隧洞设计洞线地段位于通山复式背斜之排楼倒转背斜的南翼，其地层出

露主要为下志留系水云母页岩，质软易风化，水云母含量极高。裂隙中含有黄铁

矿，遇水软化，并有硫化物析出。

岩层走向大致为N50°-60°E倾NW或SE,倾角40°-70°度，由于后期受大断裂

及大构造的影响，致使岩层产生挠曲及“之”字型褶皱。

隧洞地段，裂隙密集，但多为闭合状态，裂隙率一般为0.5〜1%,短线出口

地段，由于受施工爆破的影响，裂隙率高达4%左右。

隧洞轴线均位于左岸山坡，其坡度较缓，坡角约20°-30°左右，覆盖较厚,

洞顶上部为阳辛居委会，遍布居民房屋；无大的冲沟切割。其北部边缘地带为矽

化岩所形成的高20m左右的陡崖。

隧洞地段地下水类型主要为裂隙水，岩石的透水性能很差，单位吸水量一般

小于0.001公升/分，但隧洞出口地段单位吸水量较大。

岩体多呈碎棱状及碎块状结构，遇水软化，加上风化作用的影响，岩体强度

低，结构面对边坡稳定不起控制作用，人工开挖边坡的坡比应按散体结构来考虑。

洞身围岩属IV类或V类围岩，岩体稳定性差，自稳时间短，施工过程中要

禁止放大炮，要边开挖边支护，衬砌要紧跟掌子面。埋管段地基有风化的软弱破

碎岩石，也有覆盖的碎石土地基，应防止不均匀沉陷。

3锁口与进洞初期施工情况：

根据地质情况差、泥质页岩易软化的特点，开挖过程中密切关注边坡的稳

定情况，在开挖到高程37.00时边坡开始缓慢地蠕变；为确保边坡安全和施工安

全,主坡和左右侧坡不再下挖，即进行进洞锁口施工，然后进行石方洞挖，施工

情况如下。

3、1锁洞口施工：

为确保进洞开挖前期施工的围岩稳定，我方在施工中采用了钢筋混凝土锁

洞口，混凝土洞口的外形为城门洞拱盖形，净宽8m,净高8m,即在隧洞洞身之

外进行锁洞口。锁口范围:10-009桩号开始锁洞口,沿现状主坡锁口至0+000桩

号；同时在主坡和侧坡上浇筑贴坡混凝土，使锁洞口混凝土结构与侧坡、主坡连

成一个整体，以利于锁口混凝土结构的稳定。锁口混凝土结构图见下图。

锁口采用钢筋混凝土结构，并在洞脸先打棚架锚筋，以便于隧洞开挖时与

支护钢拱架连成一体，形成棚架结构。锚筋外露1〜1.5m与混凝土钏接。（见锚筋

图）同时考虑到岩石为强风化页岩，属V类围岩，锁口时在主坡上洞顶范围内垂

直洞轴线方向打入锚筋，并将锚筋预留1.5m长与锁口贴坡混凝土衔接，使岩体与

锁口混凝土拱盖连为一体,增加锁口的稳定性。

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