兴达水电站引水隧洞临时支护

王从新

（张家界市澧水水利水电勘测设计研究院 张家界市 427000）

1 工程概况

兴达水电站位于澧水流域干流中上游的张家界市慈利县溪口镇，从桃坪村至樟树村，澧水绕经10 km大弯；泄水闸坝下游明渠引水至桃坪村岸坡式进水口，截弯取直，修建500 m引水隧洞可获得8 m水头至樟树村发电厂旁。引水隧洞为净宽4.5 m的城门洞型无压洞。顶拱内半径2.25 m，侧墙净高2.925 m，洞身过水深度4.37 m，过流量为34.5 m3/m，隧洞坡降1∶2 000，洞轴线进口高程为127.395 m，接水轮机蜗壳中轴高程125.005 m前为洞径4.5 m的有压洞。

2 隧洞地质条件

隧洞途径雪岭垭口，从澧水上游至下游穿越地层：桩号0+000 m～0+190 m为娄山关群∈2+3ls灰质白云岩、白云质灰岩及弱风化带，属II～III类围岩，桩号0+190 m～0+220 m为断层破碎带，长达30 m，接触面不整合，岩体完整性系数极低，围岩极不稳定，变形破坏严重，属V类围岩，0+220 m～0+440 m为白垩系红层粉砂岩与弱风化砂质泥岩及F1压扭性大断层，岩体的RQD值不高，属III～IV类围岩，局部为V类外的松散体。隧洞洞身轴线与穿越岩层的交角≥30°，总体上围岩的临时稳定性尚可，局部地段围岩的成洞条件很差。

3 引水隧洞临时支护措施

引水隧洞开挖后，破坏的岩体边坡在重力、构造力、地震力、降雨、地下水、风化、人为因素的影响以及各种外应力的长期作用下，易产生坍塌、不均匀沉降破坏引水隧洞。应加强隧洞边坡防护，对不良岩体应进行及时处理，防止隧洞开挖、运行期岩体坍塌及渗水而导致无法施工。隧洞临时支护采取以下措施：

（1）在Ⅲ类围岩中的临时支护方案采用系统锚杆加挂网喷混凝土的联合支护方案；在Ⅳ类围岩的临时支护方案采用钢拱架加系统锚杆及随机锚杆加挂网喷混凝土的联合支护方案；在Ⅴ类围岩及断层带和特别软弱破碎区临时支护方案采用超前锚杆加钢拱架加固结灌浆加系统锚杆加随机锚杆加挂网喷混凝土的联合支护方案。

（2）超前锚杆：在掌子面的顶拱沿掘进方向布置超前锚杆，超前锚杆方向与洞轴线成不大于15°的夹角，超前锚杆间距为300 mm，长度为6 m，直径为Φ28mm，钢筋级别为Ⅱ级，超前锚杆的外端与钢拱架搭接。超前锚杆设置范围为圆弧拱中心两侧各为60°。

（3）系统锚杆采用梅花型布置，在Ⅲ类围岩区间距为1.0 m，长2.5 m，直径为Φ20的砂浆锚杆；在Ⅳ类围岩区其间距为1.25 m，长3.0 m，直径为Φ22的砂浆锚杆；在Ⅴ类围岩及断层带和特别软弱破碎区其间距为1.00 m，长4.0 m，直径为Φ25的砂浆锚杆；系统锚杆钢筋级别为Ⅱ级，且锚入稳定岩层中的长度为1.5 m，系统锚杆方向垂直洞室周边设计的轮廓线。

围岩不稳定带采用随机锚杆（Φ25，L=3.0 m），锚杆钢筋级别为Ⅱ级。

在圆弧拱顶位置设置树脂锚杆，其它位置采用砂浆锚杆，水泥砂浆的强度等级不小于M 20，采用的胶结材料应具有早凝特性，树脂材料的固化时间不大于10 min，快硬水泥卷的终凝时间不大于12 min，并在8 h之内达到设计要求的强度。

施工单位用声波测试围岩的松弛区范围，并校正锚杆的长度。

（4）循环进尺：Ⅲ类围岩区不得大于3 m；在Ⅳ类围岩区不得大于2 m；在Ⅴ类围岩及断层带和特别软弱破碎区不得大于1 m。

循环进尺应根据监测结果进行调整。

（5）钢拱架钢架间距在Ⅳ类围岩区控制在0.75 m以内，在Ⅴ类围岩及断层带和特别软弱破碎区控制在0.50 m以内。

（6）在Ⅳ类围岩区钢拱架钢架采用4Φ22（钢筋点中距为：200 mm×200 mm）格栅拱架。在Ⅴ类围岩及断层带和特别软弱破碎区钢拱架钢架采用4Φ25（钢筋点中距为：200 mm×200 mm）格栅拱架。钢架埋入地坪下的深度不小于250 mm，钢拱架基脚插入未受扰动的岩体，当基脚岩体较为软弱时，在钢拱架基脚部位安设与其连接的锚杆，锚杆插入岩体深度大于2 m。钢架与锚杆焊牢，每榀钢架与焊接的锚杆数量不得小于3个，钢架纵向拉杆采用Φ22钢筋，与钢架焊接，环向间距为1 m。

（7）循环进尺完成后，立即进行喷混凝土和立钢拱架及挂网喷混凝土，钢拱架系统与围岩必须紧密接触，不得留有缝隙，采用混凝土垫块和喷混凝土楔紧。

（8）挂网喷混凝土：混凝土为C20，Ⅲ类围岩区喷砼厚度为80 mm，Ⅳ类围岩喷混凝土厚度为100 mm，在断层带和特别软弱破碎区为150 mm，钢筋直径为8 mm，间距为200 mm×200 mm方格网。

（9）锚喷支护作业要紧跟工作面，按照喷射混凝土（初喷厚度50 mm）—→安装短锚杆—→铺设钢拱架和纵向拉杆及钢筋网—→固结灌浆—→喷第二层混凝土—→安装深部锚杆的程序进行作业。

（10）固结灌浆孔孔径为56 mm，孔深为4 m，排距为1.5 m，环向间距为2.5 m，呈梅花型布置，灌浆压力控制在0.2 MPa，灌浆压力根据实际调整。固结灌浆前必须对灌浆孔及断层冲洗干净。

4 结 语

兴达水电站引水隧洞工程建设已接近尾声，通过以上支护措施，隧洞施工未发现坍塌、不均匀沉降等现象，施工进展顺利。这说明只要采用适当的支撑措施完全可以解决因地质原因造成的施工难度大等问题。