南阳回龙抽水蓄能电站复杂地质条件下尾水隧洞的开挖与支护

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1、南阳回龙抽水蓄能电站复杂地质条件下尾水隧洞的开挖与支护石世忠姜和平王玉成宋红东[摘要]复杂地质条件下水工隧洞的开挖掘进时，运用“新奥法”原理及采取锚喷柔性支护，可大量节省工期和投入。本文通过回龙电站尾水洞开挖施工的成功实例，总结经验，阐述充分利用锚喷柔性支护的重要性和优点。[关键词]复杂地质条件开挖柔性支护尾水隧洞1概述南阳回龙抽水蓄能电站尾水隧洞全长876.5m，中心线高程差4.2m，开挖洞径一般4.0m，设计双层钢筋混凝土衬砌，厚度0.4m；主要由下库进/出水口、明挖段、锁口段、洞身段及渐变段

2、等几部分组成。开挖施工中不仅要穿越大的断层破碎带和节理密集带，还要穿过第四系残坡积土和人工回填土夹石路基的207国道线，局部段地质条件复杂，围岩类别低，稳定性差，安全隐患多，开挖施工难度较大。2尾水洞线路区一般地质条件2.1地形地貌线路区以梁谷相间地形为主，局部布置在中山斜坡地形的山体中，山脊沟谷受构造控制，走向多在30°左右。2.2地层岩性尾水线路区地层岩性为燕山晚期中细粒花岗岩和似斑状花岗岩，一般结构完整，力学强度高；局部段由于受构造影响，岩体破碎，呈碎裂状结构，风化严重，力学强度低。在明挖段

3、所处的沟谷中，地表还分布有第四系全新统的残坡积层（dl-elQ4），组成物质主要为粘性土、沙土及碎石。2.3地质构造尾水线路区构造以NNE向断层、节理密集带为主，并发育多组节理，见尾水洞工程地质剖面图。共揭露断层6条，其产状特征见表1。尾水洞段主要断层一览表表1编号产状断层及影响带宽度（m）延伸长度（m）特征描述走向（°）倾向倾角（°）F720NW65~750.1＞140　　　断面弯曲，上部倾角25°，下部直力F11NW794.8＞640糜棱岩，渗水F2020~30NW70~858~47＞2000

4、由角砾岩、碎块岩及断层泥组成，VP=2100~2500m/sF20-160~70NW70~8538＞500主要由断层泥和碎块岩组成，大量渗水或股状涌水F2120~30NW65~750.7~1.8＞1000主要由断层泥和碎块岩组成VP=2500m/sF2325~35NW705.6~7.0＞550由角砾岩、碎块岩及0.1m厚的断层泥组成，渗水其中规模较大的断层3条，即F20、F21、F20-1，这三条断层共同影响，形成宽270~310m的断层影响带，岩体较破碎，风化强烈，钻孔揭露局部深度大于55m。共

5、揭露两条节理密集带，L8：产状为N28E，NW∠75~78°；节理带宽度1.5m，延伸长度大于1200m，有渗水。L11：产状为N20E，NW∠70°；节理带宽度5m左右，延伸长度大于640m，岩体破碎，有渗水。尾水线路区节理裂隙分布受断裂构造控制，其发育具明显的规律性，以NNE或NNW向陡倾角节理裂隙为主，与洞线斜交或近于平行。2.4水文地质条件尾水线路区地下水分布受构造控制，主要为裂隙潜水和第四系松散层毛管水，赋存于节理密集带或断层破碎带等裂隙发育的岩体中以及地表第四系残坡积层中，受大气降水及

6、上部基岩裂隙水补给。3尾水洞的开挖3.1一般开挖方法及钻爆参数尾水洞开挖采取光面控制爆破，全断面掘进，周边孔间隔装药，导爆索起爆方式，采用4#抗水硝铵炸药或乳化炸药，非电毫秒雷管引爆，手风钻造孔，人工装药。出渣施工采用0.6m3P60B型耙斗式装岩机装2.0t农用四轮自卸车外运方式。具体钻爆参数：孔径42mm，孔深2.6~2.8m；共布置57个孔，分别为空孔3个、掏槽孔7个、崩落孔21个、周边孔26个；药径32mm，控制周边孔孔距40~50cm、线密度200~260g/m，炸药单耗1.709kg/

7、m3。在不良地质洞段，爆破参数做适当折减和调整。3.2不良地质洞段的开挖原则不良地质洞段岩体破碎，围岩稳定性差，采用短进尺，少扰动，分部开挖和及时支护的开挖原则。一般控制不放炮或放小炮，尽量减少对围岩的扰动，进尺基本控制在1.0m以下，视岩体风化破碎情况采取全断面一次开挖或顶拱分层下卧开挖，避免先挖中导洞后扩挖顶拱及两侧，必要时顶拱采用超前锚杆加固，开挖后及时支护，避免工程事故。4复杂地质洞段支护参数4.1锁口支护明挖段位于F20断层带上，地层岩性主要为第四系全新统的残坡积层（dl-elQ4）的粘

8、性土、沙土及碎石。两侧为锁口支护位置，锁口①部位穿越207国道，锁口②下半部出露燕山晚期的弱风化花岗岩地层。结合这两个锁口部位的工程地质条件，采用超前锚杆及洞脸挂网喷混凝土的支护方式，具体参数如下：距进洞设计开挖边线周边布置一排超前锚杆，Φ22锚杆L＝450cm@80cm，锚杆入岩440cm，外露10cm，锚杆方向与洞轴线角度为上挑10º。。洞脸系统锚杆为L＝350cm@150cm，梅花型布置，入岩340cm，外露10cm，挂网Φ6@20×20cm，喷10cm厚混凝土。在实际操作中