新奧法在新塘房電站隧洞的應(yīng)用

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　摘要：簡(jiǎn)介云縣新塘房電站緩傾角軟巖段隧洞施工采用新奧法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)及體會(huì)

　　關(guān)鍵詞：新塘房、緩傾角軟巖、新奧法、設(shè)計(jì)、施工

　　新塘房水電站位于臨滄市云縣幸福鄉(xiāng)境內(nèi)南淀河上，該電站屬引水式電站，利用河床落差約60m，引水流量Q=37.4m³/s，裝機(jī)容量1.8萬(wàn)Kw.有壓引水隧洞布置于南淀河左岸，長(zhǎng)約3.8Km，隧洞為有壓洞，設(shè)計(jì)過(guò)水流量為37.4m³/s，平均坡降為3/1000，隧洞進(jìn)口底板高程為1097m，洞徑4.2m.

　　一、隧洞地質(zhì)概況

　　隧洞線路沿線主要為構(gòu)造侵蝕深切中高山峽谷地貌，平均坡度大于25°。隧洞沿線穿越下古生界“瀾滄群”（Pz1ln）絹云石英片巖、絹云片巖、石英片巖夾炭質(zhì)絹云片巖及綠色片巖、變質(zhì)砂巖等，無(wú)可溶巖分布，巖體多呈薄層狀或塊狀，片理、層理發(fā)育，其中絹云片巖、炭質(zhì)絹云片巖及綠色片巖巖質(zhì)較軟（經(jīng)取樣試驗(yàn)，飽和抗壓強(qiáng)度（Rb）在20～35Mp之間，屬較軟巖），巖體完整性相對(duì)較差，巖體透水性弱。隧洞線路位于新塘房背斜西翼近核部位置，工程區(qū)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響較小，巖層傾角平緩，由于受多期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，次級(jí)褶皺和次級(jí)斷裂較為發(fā)育，在隧洞線中段和尾段發(fā)育有f1、f2、f3三條較小規(guī)模斷層，該斷層屬壓扭性斷層，總體呈北西～南東走向，與隧洞線大角度斜交，斷層破碎帶寬度5～10m，局部大于10m，破碎帶物質(zhì)主要由碎裂巖組成，斷層面傾角較大，破碎帶寬度占引水線總長(zhǎng)度比例較小，對(duì)隧洞的影響較小。

　　經(jīng)前期地質(zhì)勘探初步查明，在隧洞里程0＋300～0＋500、1＋700～2＋000、2＋200～2＋500段隧洞分布有絹云片巖、炭質(zhì)絹云片巖及綠色片巖等較軟巖，且?guī)r層傾角小于20°，軟質(zhì)巖段長(zhǎng)約800m，占全洞總長(zhǎng)的20％。

　　二、隧洞開(kāi)挖、支護(hù)設(shè)計(jì)

　　緩傾角軟質(zhì)巖層間結(jié)合差、節(jié)理、裂隙較發(fā)育、物質(zhì)結(jié)構(gòu)較松散、毛洞穩(wěn)定性較差，若有地下水時(shí)，則以上特點(diǎn)表現(xiàn)更甚，本工程隧洞圍巖類別多屬Ⅲ、Ⅳ甚至Ⅴ類，在施工中極易發(fā)生變形、坍塌。

　　隧洞開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，盡可能采用機(jī)械開(kāi)挖法，針對(duì)不同的地質(zhì)情況采用“全段面法”、“臺(tái)階法”、“分部開(kāi)挖”等開(kāi)挖方法。

　　目前，國(guó)內(nèi)水工隧洞支護(hù)設(shè)計(jì)有兩種方法：一是傳統(tǒng)方法，即圍巖松動(dòng)荷載全部由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)；二是新奧法，即依靠測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)分析、預(yù)測(cè)并劃分地基地質(zhì)條件，允許圍巖盡可能大的屈服，以采用輕型的臨時(shí)支護(hù)來(lái)完成初期支護(hù)，并根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)確定二次支護(hù)的時(shí)間，使巖體的初期屈服及時(shí)終止，以防止強(qiáng)度的損失，最終達(dá)到充分發(fā)揮圍巖承載能力的目的。使初期支護(hù)與后期襯砌形成一體的組合襯砌形式，兩者共同承擔(dān)荷載。

　　隧洞開(kāi)挖后，洞室圍巖應(yīng)力會(huì)重新分布，沿洞壁形成巖體松動(dòng)圈，松動(dòng)圈的范圍與巖體強(qiáng)度及洞經(jīng)等因素密切相關(guān)，并且洞壁圍巖從變形到松動(dòng)破壞有一個(gè)時(shí)間段。此時(shí)，加強(qiáng)測(cè)量，及時(shí)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采用初期支護(hù)結(jié)構(gòu)緊貼圍巖，保護(hù)和加固圍巖，利用圍巖自身承載能力，共同支撐荷載，達(dá)到洞室穩(wěn)定目的。

　　針對(duì)新塘房電站隧洞軟質(zhì)巖段地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)該段隧洞采用復(fù)合支護(hù)、襯砌措施。Ⅲ類圍巖初期支護(hù)為錨噴混凝土5cm，隨機(jī)錨桿采用注漿錨桿，直徑為18mm，長(zhǎng)2～2.5m，二次混凝土襯砌厚度25cm；Ⅳ類圍巖采用超前錨桿、系統(tǒng)錨桿加掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土，噴護(hù)厚度10cm，鋼筋網(wǎng)采用∮8鋼筋，網(wǎng)格尺寸為15cm×15cm，二次混凝土襯砌厚度30cm，可視情況采取超前支護(hù)，超前支護(hù)以鋼拱架為支撐；Ⅴ類圍巖采用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)加固地層、超前支護(hù)及早控制地下水，初期支護(hù)采用立鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)、噴射15cm厚的混凝土，二次混凝土襯砌厚30cm，鋼拱架采用型鋼彎制，保護(hù)層不小于5cm，鋼拱架間距根據(jù)地質(zhì)情況按0.5～1.0m布置，施作超前支護(hù)的鋼架間距0.5～0.8m.一般Ⅳ類圍巖鋼拱架間距可作適當(dāng)調(diào)整。

　　三、隧洞施工

　?。?）針對(duì)軟質(zhì)巖的工程地質(zhì)特點(diǎn)，盡量采用“新奧法”施工。

　　采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)信息指導(dǎo)施工，通過(guò)對(duì)隧洞施工中量測(cè)數(shù)據(jù)和對(duì)開(kāi)挖面的地質(zhì)觀測(cè)進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和反饋，并根據(jù)已建立的量測(cè)為基準(zhǔn)，對(duì)隧洞施工方法、斷面開(kāi)挖步驟及順序、初期支護(hù)的參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。

　　隧洞施工的關(guān)鍵是確定圍巖類別，而圍巖類別確定的關(guān)鍵是監(jiān)控量測(cè)。

　?。?）在Ⅳ、Ⅴ類圍巖段采用人工分部開(kāi)挖可減小對(duì)圍巖的擾動(dòng)，能有效控制超欠挖。超前小導(dǎo)管注漿預(yù)加固地層、超前支護(hù)及早控制地下水，可以大量減少拱部圍巖的掉塊，保證了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。

　　（3）隧洞施工過(guò)程需要注意兩點(diǎn)：

　?、俪跗谥ёo(hù)要及時(shí)，大量工程實(shí)踐證明在緩傾角巖層中，噴錨支護(hù)效果良好，如果不及時(shí)打上錨桿并噴射混凝土，隨后的施工震動(dòng)容易將松動(dòng)的巖石震下，造成洞頂坍塌，對(duì)于Ⅳ、Ⅴ類圍巖，巖體變形時(shí)間效應(yīng)較短，若不把握初期支護(hù)的良好時(shí)機(jī)，待巖體發(fā)生明顯松動(dòng)再去支護(hù)，就將失去利用圍巖自身承載能力的機(jī)會(huì)；

　　②初期支護(hù)要緊貼圍巖，支護(hù)設(shè)施與圍巖形成整體才能調(diào)動(dòng)圍巖自身承載能力共同控制圍巖變形，如果初期支護(hù)與圍巖貼合不緊，特別是拱頂形成空腔，提供了拱頂圍巖變形的空間條件，隨時(shí)間的流失，圍巖變形向縱深發(fā)展，使松動(dòng)破壞區(qū)擴(kuò)大，最終由初期支護(hù)單獨(dú)承擔(dān)荷載，極易造成支護(hù)失穩(wěn)、洞頂坍塌的嚴(yán)重后果。

　?。?）在隧洞穿越圍巖塑性變形嚴(yán)重的地段時(shí)（1＋850～2＋000段），噴護(hù)混凝土鼓起、掉塊，鋼拱架發(fā)生輕度變形，洞室安全不能保證，此時(shí)及時(shí)襯砌，使隧洞不致發(fā)生坍塌破壞。因此，施工過(guò)程中注意觀察、量測(cè)，并適時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案尤為重要。

　　四、緩傾角軟質(zhì)巖段隧洞施工的體會(huì)

　　在圍巖條件較差的隧洞設(shè)計(jì)、施工中采用“新奧法”，能夠使隧洞掘進(jìn)開(kāi)挖比較安全，可節(jié)省建材，降低造價(jià)，并可在保證工程質(zhì)量的前提下適度加快進(jìn)度。

　?。?）設(shè)計(jì)中采用“新奧法”，具有充分的理論依據(jù)，實(shí)際應(yīng)用效果良好，值得大力推廣。

　?。?）施工過(guò)程中要盡量做到：

　?、偕贁_動(dòng)，盡量采用機(jī)械（或弱爆破）開(kāi)挖，并結(jié)合分部、臺(tái)階開(kāi)挖法，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、擾動(dòng)強(qiáng)度、擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間和擾動(dòng)范圍；

　?、谠鐕婂^，有效控制圍巖變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力；

　?、矍诹繙y(cè)，施工過(guò)程中，對(duì)圍巖周邊位移進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)，以及時(shí)反饋修正設(shè)計(jì)參數(shù)，指導(dǎo)施工或改變施工方法。