水布垭尾水隧洞开挖支护技术.doc

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1、水布垭水电站尾水隧洞开挖支护技术报告戴克任摘要：本文叙述了水布垭地下电站尾水洞下段，主要为Ⅳ、Ⅴ类围岩的特大型圆型断面洞室开挖施工技术及其取得的成效。关键词施工技术工程地质锚杆监测1工程概述水布垭地下电站装机4台，单机容量为460MW，总装机容量1840MW。4条尾水隧洞均呈直线布置，为有压洞，进口底高程166.80m，出口底高程188.80m，平均水平投影长度316.88m。4条尾水洞纵轴线呈等间距分布，间距31m。上下游端分别为20m、25.21m长的渐变段，中间为标准圆形断面，标准段为有坡段，平均坡度为5.7º由于四条尾水洞围岩主要为IV~V级岩石，围岩产状平缓，层间剪切带广泛发育，

2、岩体结构软硬相间，软岩岩组所占比例高达70%以上，完整性差，设计开挖断面直径为13.7m，混凝土衬砌后断面直径11.3m。1＃交通洞和1#施工支洞是4条尾水洞施工的唯一对外交通通道。尾水洞于2003年6月开始开挖，2003年10月28日成功地完成3#尾水洞上半洞开挖及支护，12月23日完成1#尾水洞上半洞开挖及支护，2004年2月23日和3月15日分别开始3#、1#尾水洞衬砌混凝土浇筑。2工程地质条件尾水洞穿越的地层为二迭系下统栖霞组第一段、马鞍组、石炭系中统黄龙组、和泥盆系写经诗组，地层产状235~250º∠12~18ºº,尾水洞轴线与地层走向之间夹角22~43º，栖霞组第一段(P1q1

3、)上部为泥灰岩、页岩与中厚层生物碎屑灰岩互层，中下部为中厚层含泥钙质条带灰岩；马鞍组(P1ma)上部为页岩与灰质页岩夹不连续煤层，下部为石英砂岩粉砂岩；黄龙组(C2h)上部为灰岩、角砾状灰岩，下部为石英砂岩或硅质白云岩；写经诗组(D3x)为泥灰岩、灰岩、条带状灰岩与页岩互层，顶部为页岩或粉砂岩，砂岩夹赤铁矿层。围岩中剪切带发育。黄龙剪切带岩体碎裂，胶结差，厚度变化较大，一般5~12m。围岩中绝大部分岩体属IV~V级岩石，只有黄龙组下部岩体相对完整，属III级岩石。尾水洞处于河床常水位以下37~25m，局部洞段可能渗水较多，硬岩岩溶较为发育，可能揭穿岩溶函道而存在管涌问题。由于尾水洞绝大部分

4、洞段顶拱位于剪切带和IV~V级岩石之中，这些岩体强度低、完整性差、且产状平缓，成洞条件差，开挖时易形成塌顶、掉块等失稳现象；因地层产状平缓，剪切带及层面在洞室侧壁出露的迹线长，在断层及裂隙的切割条件下易于形成沿剪切带及层面滑移的随机块体，所以在施工期间存在尾水洞与洞之间的岩柱稳定问题；不良岩体还可能对尾水洞的衬砌形成山岩压力问题。3施工程序根据尾水隧洞所处不良地质条件，为保证洞室安全，采取4条尾水洞间隔洞分批分期施工办法，即首先开始1#、3#尾水洞施工，待两条尾水洞开挖、支护、衬砌混凝土全部完成后，再开始2#、4#尾水洞施工。四条尾水洞出口均预留20米岩塞段，以防尾水隧洞施工期河水渗入洞内

5、。岩塞段视其岩石破碎情况，必要时进行灌浆加固防渗处理。每条尾水洞分上下二层开挖，下层又分下层Ⅰ序和下层Ⅱ序施工，上层开挖高度7.5m，下层Ⅰ序开挖高度3.0m，下层Ⅱ序开挖高度3.2m。开挖依次进行，即上层开挖支护全部完成后进行下层Ⅰ序开挖，下层Ⅰ序开挖支护全部完成后进行下层Ⅱ序开挖。4隧洞开挖与临时支护4.1施工布置1#交通洞进洞口接工区4#道路，进口底板高程230.0m，该洞为城门洞型，洞宽8.4m(含两侧各0.5m排水沟)，洞高7.5m。1#施工支洞由1#交通洞约190m处分岔，终点为尾水洞，全长660m，城门洞型，尺寸8×6m。供、排水管沿1#交通洞和1#施工支洞侧壁敷设，采用4"

6、钢管。洞内施工排水主要采用两台22KW(1375m扬程)抽水机集中抽排。在洞内和洞外各布置了一个施工用电配电所和空压站。在1#施工支洞一侧布置一台800KVA变压器及其配电设施；开挖1#、3#尾水洞时，首先在2#尾水洞进洞位置(上游渐变段)开挖形成空压房(尺寸：长×宽×高=12х8х6m)，布置4台20m3/min固定式电动空压机和相应的配套设施。在1#施工支洞内已形成的直径为1.4m通风竖井下方。布置了一台2×37KW轴流风机，配1m直径软管，供1#、3#尾水洞开挖支护施工通风。1#、3#尾水洞上层贯通后，在马崖高边坡230排水洞(高程约为230m)内，采用地质钻机向四条尾水洞各垂直布置

7、了2个φ219mm的通风孔，各采用一台11KW轴流式风机向尾水隧洞内压风，以满足尾水隧洞上层少部分和下层全部的开挖支护与衬砌混凝土施工通风。4.2隧洞开挖4.2.1开挖支护方案及程序根据本工程设计特点和工期要求，结合我局的实际情况，采用手风钻配合自制平台车进行钻爆施工，喷砼采用湿喷机进行湿喷，预应力锚杆施工选用导轨式独立回转钻岩机(型号：YGZ100)配合自制台车进行钻孔、风枪吹送药卷及人工配合进行插杆的方案。尾水洞开挖