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1、1、工程概况1.1 设计参数小湾水电站 1#、2#导流洞均布置于左岸，进口底板高程为 988.0m；出口底板高程为 984.984m；两条导流洞平行布置，中轴线间距 48m。1#、2#导流洞各由 30 米长进口渐变段，60 米长的堵头段和标准断面组成，两洞长分别为 861.592m、980.922m，底坡分别为 0.3627%、0.3172%，衬砌断面为 1619m 及 1619.5m（顶拱不衬段）城门洞形。隧洞开挖及支护断面根据地质条件共设六种形式，开挖标准断面尺寸有 17.320.2、17.420.25、19.422.2、20.423.2 四种；隧洞沿线边墙、顶拱进行系统喷锚支护；不良地质
2、地段挂网喷 25cm 钢纤维砼，增设工字钢拱架加强支护。1.2 地质条件本工程两条导流洞埋深均为 30230m，最大埋深约 260m，围岩以微风化新鲜岩体为主，少量弱风化和卸荷岩体主要分布在洞室的进、出口段。围岩岩性主要为黑云花岗片麻岩及角闪斜长片麻岩，二者均夹片岩。围岩类别为类，其中，类围岩分布在进口洞段，1#、2#导流洞类围岩分别占总长的 81%、83.8%，、类围岩分别占总长的 19%、16.2%。洞身还分布有一条级断层（F7），4 条级断层为 F11、F5、F19、F23等。还有若干分属级结构面的小断层、挤压面和节理组，断层影响带岩体破碎。地下水以基岩裂隙潜水为主，水位一般高出隧洞顶拱
3、 30m200m，围岩多具微透水性。1.3 主要工程数量石方洞挖 65 万 m3，喷砼 1.4 万 m3，锚杆 3.3 万根，挂网 76t，钢拱架 1096 t。1.4 施工进度小湾电站导流隧洞开挖支护计划执行情况如下：进口施工支洞计划开、竣工时间：2002 年 4 月 1 日2002 年 7 月 31 日；实际开、竣工时间：2002 年 4 月 1 日2002 年 7 月 20 日。出口施工支洞计划开、竣工时间：2002 年 6 月 1 日2002 年 12 月 31 日；实际开、竣工时间：2002 年 5 月 30 日2002 年 12 月 20 日。洞身计划开、竣工时间：2002 年 8
4、 月 1 日2003 年 12 月 31 日；实际开、竣工时间：2002 年 7 月 20 日2003 年 11 月 30 日。两条渐变段上半部的开挖及支护月平均开挖强度 5000 m/月；洞身 I 层开挖支护平均强度 56 m/月， II 层开挖支护平均强度 78 m/月，III 层开挖支护平均强度 166.26 m/月；F7 断层段开挖支护平均强度 28 m/月。2、施工支洞布置由于导流洞进出口工作面受上部干扰较大，前期无法施工，经业主监理统一协调安排在上、下游各设一施工支洞进入主洞进行施工。进口施工支洞为进入导流洞进口段上层工作面的施工支洞，全长 339.899 米，与 1#、2#导流洞
5、相交于导 1#0+54 及导 2#0+85 桩号；下层支洞长 277.16 米，与 1#、2#导流洞相交于导 1#0+135.266 及导 2#0+166.263 桩号；出口上支洞总长 837.543 米，与 1#、2#导流洞相交于导 1#0+793.76 及导 2#0+861.613 桩号；下支洞长 163.628，与 1#、2#导流洞相交于导 1#0+755.76 及导 2#0+823.613 桩号。3、洞身开挖支护施工3.1 施工总程序洞身自上而下分三层进行开挖支护。层开挖考虑到开挖机械性能及支护施工的需要，确定开挖高度约为 89.55m；层开挖高度为 10.5 m；层主要为保护层开挖，
6、开挖高度 1.73.15m。单洞开挖施工程序依次为层层层。层开挖支护完成后进行层开挖，层开挖支护完成后进行层开挖。各层均利用施工支洞进入主洞后分别向上、下游进行平行作业，其中从上层施工支洞进入完成导流洞洞身层开挖支护；利用下层施工支洞在主洞内向上、下游升坡 10%至层底面，完成导流洞洞身层开挖支护；从下层施工支洞进入导流洞底部进行层的开挖支护。3.2 施工队伍配置进、出口各配置一个开挖队伍，每个开挖队各设一个台车钻爆班、一个手风钻钻爆班和一个支护班。3.3 常规洞段开挖支护施工常规洞段共 1386 米，占导流隧洞洞身开挖总开挖段长的 75.4%。3.3.1 施工程序常规洞段即 I、II、III
7、 类围岩段横断面开挖程序见图 1：1)洞身第层开挖施工程序：中导洞超前贯通后进行周边扩挖，初期支护滞后 30 米进行，与后循环开挖平行作业，类围岩视危岩情况及时进行局部支护。2)洞身第层开挖施工程序：边墙用手风钻预裂 4.5m，中部液压潜孔钻垂直钻孔梯段爆破。初期支护滞后 30 米进行，与后循环开挖平行作业，类围岩视危岩情况及时进行随机支护。3)洞身第层开挖施工程序：两侧边墙手风钻预裂到底，层采用手风钻及凿岩台车分半开挖，底部光爆，初期支护滞后 30 米进行，与后循环开挖平行作业，类围岩视危岩情况进行随机支护。3.3.2 施工方法1#、2#导流洞层导洞开挖采用两台三臂台车进行两个工作面的开挖，
8、其余工作面开挖采用手风钻开挖。层扩挖主要采用两台台车进行开挖，部分采用人工在三层平台架上 810 台手风钻钻爆。层开挖各工作面采用手风钻造 4.5m 深预裂孔超前爆破，液压潜孔钻梯段拉槽先行贯通后用凿岩台车进行两端保护层水平扩挖，周边光爆。层开挖采用手风钻两边墙预裂到设计底板高程，凿岩台车及手风钻水平扩挖，底部光爆，出碴采用 3m3 侧卸装载机配 15t 及 20t 自卸车运输。层及层开挖出碴主要采用 3m3 侧卸装载机配 15t 及 20t 自卸车运输。层开挖出碴采用 4m3 正铲配 15t 及 20t 自卸车运输为主，辅以 3m3 侧卸装载机配 15t 及 20t 自卸车运输。洞身支护以凿
9、岩台车造孔为主、砼喷射台车湿喷工艺进行喷锚施工；安装锚杆采用人工配合凿岩台车进行，挂网采用人工在平台车上进行。3.4 一般不良地质段开挖支护施工小湾导流隧洞分布有一条级断层（F7），4 条级断层为 F11、F5、F19、F23，还有若干分属级结构面的小断层、挤压面和节理组。实际施工中除 F7断层、进出口不良地质带采用特殊施工方法施工外，其余小断层带开挖支护均采用与常规洞段大致同一种方法施工，不同之处是：小断层带开挖时层中导洞开挖时顶拱喷护 5cm 厚 C20 进行支护，层扩挖及、层保护层开挖后立即素喷 5cm 混凝土封闭岩面，部分系统锚杆及时跟进，剩余支护适时跟进。3.5 F7 断层开挖支护施
10、工导 1#0+1600+237 及导 2#0+2150+287 范围为 F7 断层出露洞段，F7 破碎岩带总宽约 25.2 米，其中主裂面有 4 个，总宽约 0.5m2m，由断层泥、糜棱岩组成，其余为碎裂岩、碎块岩等，结构紧密。顺断层影响带一般具弱透水性，为地下水赋存及运移通道，沿影响带常有集中滴水现象。F7 断层部位开挖断面为 20.523.35 的城门洞型，F7 段层破碎带纵向开挖程序与一般洞段开挖相适应分三层开挖：第一层开挖高度 9.70m，第二层开挖高度 10.5 米，第三层开挖高度 3.15 米。3.5.1 F7 断层层开挖支护施工1）施工思路及原理采用新奥法施工理论为指导：“短进尺
11、、弱爆破、少扰动，紧封闭，勤量测”。利用三臂凿岩台车和砼喷车等大型机械设备实现了断层部位 I 层全断面一次开挖、及时支护、快速循环的先进施工工艺。关键之一：开挖后要及时对周边围岩及掌子面实施一层 35cm 的素砼封闭，以形成初期简单的柔性支护环，同时抑制围岩的进一步风化，增长围岩的自稳时间。利用掌子面的素喷封闭措施，保持开挖掌子面与洞轴线大致垂直，以方便了大型机械作业，加快循环进度。关键之二：素喷后要及时打设一定数量的系统锚杆，尽早发挥其悬吊及支承拱作用，进一步的加强围岩的稳定，同时快速的利用反铲配合人工进行工字钢拱架的安装，系统喷混凝土跟进；剩余的系统锚杆适时打设。2）施工程序顶拱及边墙超前
12、锚杆施工全断面开挖进尺 0.51m初喷 5cm 钢纤维砼支护，掌子面周边 2m 范围内素喷 5cm 厚 C20 砼封闭初期支护锚杆及钢拱架固定锚杆施工安装钢拱架分层喷钢纤维砼至设计厚度剩余系统锚杆支护3）主要支护参数及施工方法a超前支护顶拱超前支护主断层带采用 32 自进式中空注浆锚杆，长 4.5m，环向间距 0.5m，外插角 515，排距 2m；断层影响带顶拱超前支护使用 25 砂浆锚杆。边墙超前支护采用 32 砂浆锚杆，长 4.5m，主断层带间距 1m，断层影响带间距 2m，外插角 2530，排距 3m。b系统支护F7 断层带的系统支护采用 I20a 工字钢拱架，其中主断层带的间距为 50
13、cm，断层影响带的间距为 80cm。工字钢拱架加工制作及安装方便快捷，易于及时支护跟进；同时由于 F7 断层跨度超过 20m，使用工字钢拱架仍具备一定的柔性。系统锚杆主要采用 6m 长、32 的砂浆锚杆（部分锚杆长度为 9m）；间排距主断层带为 1m1m，断层影响带为 1.5m1.5m；主断层带造孔比较困难部分采用 32 自进式锚杆代替砂浆锚杆。F7 断层范围内边顶拱均喷 25cm 厚 C25 钢纤维砼。c主要施工方法F7 断层的施工，超前支护钻孔主要采用三臂凿岩台车、自进式锚杆灌浆采用注浆机；开挖主要采用三臂台车钻孔；支护以多臂凿岩台车造孔为主、砼喷射台车湿喷工艺进行喷锚施工；工字钢拱架的制
14、作采用液压型钢弯曲机。3.5.1 F7 断层下部开挖支护施工为保证上下游交通畅通并确保施工安全，F7二层开挖分为两小层并分半施工，三层开挖分半施工。半幅开挖支护完毕后再开挖另一半。各层施工程序为：边墙超前锚杆水平钻进 2m素喷 5cm 钢纤维砼封闭部分系统锚杆及锁脚锚杆打设钢拱架接腿分层复喷到位剩余系统锚杆打设（适时进行）。开挖采用凿岩台车水平钻进，周边密孔小药量光爆，排炮进尺 1m，每排炮后及时喷护 5cm 钢纤维砼封闭岩面，抑制岩体进一步风化剥落；开挖 35m 后进行一次系统支护，实际施工中由于边墙超挖较大，喷砼施工难以实施，采用同标号钢纤维砼现浇，以加快支护进度。3.6 渐变段开挖支护施
15、工1#、2#导流洞进口渐变段长均为 30m，相应桩号范围均为导 0+000导 0+030，渐变段底板为水平段。开挖断面尺寸从洞口 0+0.00 桩号 25.425.2m 渐变到 0+030桩号 20.423.2m 的城门洞形断面；渐变段边、顶拱进行系统锚杆+I20a 工字钢拱架+25cm 钢纤维砼一次支护。渐变段主要分布少量弱风化和卸荷岩体，围岩岩性主要为黑云花岗片麻岩（MV-1）夹少量片岩，块状和次块状岩体，IV 级结构面的小断层（f）和挤压面（gm）较发育，主要有四组节理相互切割，围岩多具微透水性，属 IV 类围岩，围岩稳定性较差；加之渐变段最大开挖跨度达 25.4 米，且顶部大部分平直，
16、未形成拱；所以开挖成洞稳定问题较突出；为此，渐变段施工中应采取有效垂直加固措施，防止洞顶塌落，隧洞开挖严格按“新奥法”工艺施工，开挖钻爆按照“先支护（强支护）、短进尺、弱爆破、少扰动，快封闭，勤量测”的原则施工，以确保围岩成洞稳定及施工安全。3.6.1 开挖前的垂直加固方案开挖支护施工开始之前必须完成以下超前加固工作:1）由于渐变段所处位置岩石破碎，IV级结构面较为发育，多组节理相互切割，围岩自稳性较差，为有效的稳定开挖面，拟对 1#2#导流洞渐变段洞顶部位 EL.1036 平台布置 6 排辐射灌浆孔进行固结灌浆，孔径 110mm，灌浆采用孔口循环，全孔一次进行。2）由于渐变段跨度大，大半部分顶部平直，仅两侧起拱，开挖后围岩难以自稳，所以顶部除了灌浆加固外，拟采用悬吊锚筋桩从上部将洞顶拉住，具体方法如下：灌浆前每个孔内先置入 25m 长 332 锚筋桩，然后再进行孔口循环灌浆
