崔 東，李欣蓉

（1.華能瀾滄江水電有限公司糯扎渡水電工程建設(shè)管理局，普洱 665006；2.云南浩立建筑安裝工程公司，普洱 665006）

1 工程概況

糯扎渡水電站位于云南省普洱市翠云區(qū)和瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上，是瀾滄江中下游河段八個(gè)梯級(jí)規(guī)劃的第五級(jí)。電站距上游大朝山水電站河道距離215km，距下游景洪水電站河道距離102km。

糯扎渡水電站工程屬大（1）型一等工程，永久性主要水工建筑物為一級(jí)建筑物。工程以發(fā)電為主兼有防洪、灌溉、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益，水庫具有多年調(diào)節(jié)性能。該工程由心墻堆石壩、左岸溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞、左岸地下式引水發(fā)電系統(tǒng)及導(dǎo)流工程等建筑物組成。水庫庫容為237.03×108m3，電站裝機(jī)容量 5850MW（9×650MW）。

云南瀾滄江糯扎渡水電站右岸壩頂公路是糯扎渡水電站進(jìn)場(chǎng)交通工程之一，為電站的施工和運(yùn)輸服務(wù)。起點(diǎn)位于距南甸河上游170m處，止于右岸新建碼頭公路的起點(diǎn)，路線大致呈東南～西北走向，全長8.458km。公路等級(jí)為露天礦山二級(jí)，設(shè)計(jì)行車速度為30km/h，設(shè)計(jì)荷載為汽車84T，掛車120T。其中K3+940～K5+080段為公路隧洞，長度為1140m，設(shè)計(jì)縱坡為1.6785%，橫坡2%，隧道凈寬15m，隧道凈高7m，設(shè)計(jì)行車時(shí)速30km/h。進(jìn)出口場(chǎng)地狹窄，場(chǎng)地布設(shè)困難，洞內(nèi)地質(zhì)復(fù)雜，巖性主要為砂巖、粉砂巖、泥巖、角礫巖、花崗巖等，地下水位較高，隧道大部分地段均位于地下水位線以下。隧道洞口段落，主要為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，圍巖呈砂粒狀，開挖后圍巖單塊強(qiáng)度較低，且自穩(wěn)能力較差，屬于大跨度隧道，施工難度較大。

2 施工方法

2.1 隧道進(jìn)洞方案

為了更好的保護(hù)周邊環(huán)境,減少因?yàn)樗淼朗┕ぴ斐傻沫h(huán)境污染和對(duì)植被的破壞,我們盡量減少洞口邊、仰坡的開挖高度和范圍，并采用超前小管棚施做套拱的方式進(jìn)洞。各部分施工工藝分別為：

（1） 防護(hù)工程

邊、仰坡開挖后為確保邊坡的穩(wěn)定，及時(shí)施做防護(hù)工程，噴、錨、網(wǎng)防護(hù)工程參數(shù)：采用 準(zhǔn)25砂漿錨桿 L=4.5m，2×2m梅花型布置，采用準(zhǔn)6.5mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸為20×20cm，噴射15cm厚C20混凝土，噴混凝土面大致平整。

（2）超前小管棚施工

a)小導(dǎo)管采用準(zhǔn)42無縫鋼管在加工廠制作。前端制成尖錐形，前段管壁上每隔15cm交錯(cuò)鉆眼，眼孔直徑為6mm。小導(dǎo)管沿拱部環(huán)向布置，間距20cm，長度5.0m。

b）小導(dǎo)管安裝：采用YT-28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，然后將小導(dǎo)管打入孔內(nèi)，外露20cm，外露端支撐于預(yù)設(shè)在套拱內(nèi)的鋼拱架上，與鋼拱架共同組成預(yù)支護(hù)體系。

c）注漿機(jī)具及材料：注漿設(shè)備選用KBY-50/70注漿泵，壓注水泥漿液（水泥—水玻璃雙液漿）。

d）注漿工藝：首先，配制水灰比為1∶0.8的水泥漿液，注漿初壓為0.4～0.5MPa，終壓為1～1.2MPa，并持續(xù)2分鐘即可。為確保注漿漿液不從掌子面流出，通常在孔口設(shè)置止?jié){塞。

超前小導(dǎo)管注漿工藝如示意圖詳如圖1所示，施工工藝流程圖如圖2所示。

（3） 套拱施作

小導(dǎo)管注漿完畢后，在預(yù)設(shè)的20b工字鋼下掛設(shè)模板，并安裝擋頭模板，然后施作C25號(hào)掛板混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，采取人工風(fēng)鎬開挖，并輔以弱爆破的方式實(shí)施進(jìn)洞。

2.2 隧道淺埋及軟弱圍巖段施工

因隧道洞口段屬淺埋段，圍巖巖性主要為全、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，因此，隧道開挖采用“短臺(tái)階”開挖方法組織施工，同時(shí)堅(jiān)持“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、緊襯砌”的原則，使隧道順利通過了洞口淺埋段、軟弱圍巖段和F2大斷層；在圍巖好轉(zhuǎn)后采用全斷面開挖方法組織施工。短臺(tái)階開挖法施工工藝如下：

2.2.1 隧道開挖順序

（1）首先施工拱部超前小導(dǎo)管，具體參數(shù)為準(zhǔn)42小導(dǎo)管，L=5m，環(huán)向間距為20cm，每施工兩榀鋼架打設(shè)一排，并預(yù)注漿（施工工藝同洞口段），然后進(jìn)行上臺(tái)階掌子面的開挖。

（2）中部臺(tái)階開挖，將中部臺(tái)階分為三部分，中部核心土首先開挖，然后左右側(cè)邊墻順次開挖，并及時(shí)施作初期支護(hù)，使之封閉成環(huán)，有效抵抗山體應(yīng)力，確保隧道結(jié)構(gòu)安全。

（3）下臺(tái)階開挖，首先開挖中部核心土，再左右側(cè)順次開挖邊墻，并及時(shí)施作隧道初期支護(hù)。

2.2.2 初期支護(hù)參數(shù)

（1）工字鋼拱架安裝

由于右岸壩頂公路1#隧道開挖采用短臺(tái)階法，因而鋼拱架安裝也必然是先拱部、后邊墻、再邊墻基礎(chǔ)的順序來組織施工。工字鋼拱架設(shè)計(jì)采用20b工字鋼進(jìn)行加工，拱架間距60～80cm，具體安裝工藝為：

a）首先進(jìn)行測(cè)量放樣，確定隧道中線，同時(shí)測(cè)量出隧道拱頂標(biāo)高及拱腳部位。

b）清理拱腳虛渣，將分片拱架在開挖工作面組裝成整榀鋼拱架。根椐中線，水平調(diào)整拱架高度及位置，利用支撐將拱架定位，用縱向筋使之與上一榀鋼拱架連接，并與隧道鎖腳錨桿尾端焊接牢固，從而將鋼拱架與錨桿連接成一體。

c）邊墻鋼拱架安裝，必須先清理拱部鋼拱架拱腳連接板，連接時(shí)兩連接板必須密貼，不得存在夾角，然后將螺栓上緊。

（2）系統(tǒng)錨桿施工

本隧道系統(tǒng)錨桿采用準(zhǔn)25砂漿或藥卷錨桿，錨桿長度L=4.5m，環(huán)向間距0.7m，縱向間距0.7m。

a）錨桿打設(shè)可以直接采用鑿巖機(jī)在周邊圍巖體內(nèi)打孔，打孔方向與巖面基本垂直。

b）打孔結(jié)束后錨桿孔用高壓風(fēng)清理干凈，裝入錨桿。

c）采用注漿泵從錨桿尾部注漿開始注漿，水灰比為1∶0.8的水泥漿液，采用0.4～0.5MPa壓力注漿，直至錨桿尾部冒出濃漿為止。

d）注漿完畢后及時(shí)施做錨桿墊板減少漏漿。當(dāng)采用早強(qiáng)藥包錨桿時(shí)，將早強(qiáng)藥卷在水中浸泡1～2min后，用竹桿將其緩慢推入孔內(nèi)，直至裝滿錨孔，然后將錨桿推入孔內(nèi)。

（3）鋼筋網(wǎng)掛設(shè)

本隧道采用準(zhǔn)6.5鋼筋網(wǎng)，20×20cm網(wǎng)格，施工時(shí)先在洞外加工成成品鋼筋網(wǎng)片，然后在洞內(nèi)進(jìn)行掛設(shè)。

（4）噴射混凝土的施工

首先將錨噴原材料進(jìn)行灑水悶料，時(shí)間約24h，然后根椐施工配合比，水泥、砂石及水經(jīng)過攪拌機(jī)拌和，形成潮濕混凝土材料，再將其運(yùn)至工作面，采用 “干機(jī)潮噴技術(shù)”進(jìn)行噴射。即一級(jí)拌和料經(jīng)二級(jí)拌和后，加高壓水進(jìn)行噴射。對(duì)于噴射混凝土，要求在開挖后短時(shí)間內(nèi)完成，一方面封閉圍巖，使圍巖形成承載拱，另一方面又限制圍巖，不至于過度松弛而喪失或大大降低承載力，故要求必須與圍巖密貼。可是實(shí)際施工過程中，如果超挖值大于20cm，在混凝土自重作用下，會(huì)出現(xiàn)噴漿不飽滿或噴射混凝土施工后有空洞現(xiàn)象，而且回彈量較大。針對(duì)這一問題，可對(duì)局部超挖部位加密鋼筋網(wǎng)及縱向連接筋，采用分層噴射的方法。這樣既可保證噴射混凝土的質(zhì)量，又可節(jié)約成本。

3 施工方法的探討及評(píng)價(jià)

3.1 隧道進(jìn)洞套拱的施工

隧道進(jìn)洞時(shí)施做的套拱，由于其與超前小導(dǎo)管、套拱內(nèi)布設(shè)的工字鋼架以及縱向、環(huán)向鋼筋形成了一個(gè)整體，并與山體緊密連接，因此它能有效的抵抗山體側(cè)壓力及開挖后山體的應(yīng)力分布，同時(shí)也能形成一個(gè)良好的施工作業(yè)平臺(tái)，保護(hù)作業(yè)人員不被山體偶然滾落的巖石砸傷，因此，此種方法進(jìn)洞既穩(wěn)妥又安全，但采用此種方法應(yīng)注意下邊墻開挖后，應(yīng)及時(shí)施做支護(hù)，并嚴(yán)禁下邊墻開挖時(shí)采用對(duì)稱開挖，以免發(fā)生掉拱現(xiàn)象。

3.2 超前小管棚的施工

超前小管棚的設(shè)置經(jīng)過了在右岸壩頂公路1#隧道的實(shí)踐，充分說明了在破碎巖體中實(shí)施超前小導(dǎo)管預(yù)注漿能夠?qū)⑵扑閹r體膠結(jié)成一個(gè)整體，同時(shí)鋼花管內(nèi)注入的水泥漿增加了鋼管的截面積模量，提高了承受荷載的能力，有效抵抗了圍巖應(yīng)力，控制了超挖。

超前小管棚漿液的擴(kuò)散半徑，可以根據(jù)小導(dǎo)管的密度確定，同時(shí)也應(yīng)考慮注漿范圍的相互重疊，其理論計(jì)算式為：

式中：Rk—漿液擴(kuò)散半徑；

Lo—小導(dǎo)管的中心距離。

本隧道小導(dǎo)管中心距離為20cm，則

單根小導(dǎo)管注漿量為：

式中：Rk—漿液擴(kuò)散半徑；

L—小導(dǎo)管長度 （m）；

η—巖體的孔隙率。

由于本隧道洞口段為全、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，因此單根小導(dǎo)管注漿量為：

在1#隧道的開挖過程中，我們觀察到管棚上部的破碎巖體被漿液膠結(jié)成一個(gè)整體，而實(shí)際的漿液擴(kuò)散半徑比理論計(jì)算的半徑大，根據(jù)注漿壓力的不同，其擴(kuò)散半徑可以達(dá)到1～1.5m。

3.3 超前小管棚存在的問題及處理措施

在1#隧道洞口段的開挖過程中，因巖體主要為全、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，開挖后管棚以下巖體自然坍落，形成了超挖；在鉆眼的過程中，機(jī)械設(shè)備對(duì)圍巖造成了較大的擾動(dòng)，以及在小導(dǎo)管安裝過程中要對(duì)外插角度進(jìn)行控制，導(dǎo)管與鉆桿的不偶合等因素，均影響到開挖控制，而且會(huì)形成較大的超挖。為解決這些問題，可采取以下措施：

（1）嚴(yán)格控制小導(dǎo)管施工的外插角，使之在設(shè)計(jì)及規(guī)范允許的范圍內(nèi)盡可能的小。

（2）經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算，在外插角為10°時(shí)，其尾部至開挖輪廓線80cm，因此在施工時(shí)要充分考慮導(dǎo)管排與排間的距離，盡量不超過2m。

（3）根據(jù)開挖后圍巖的出露情況，合理選擇漿液的類型，當(dāng)為密實(shí)土體，或?yàn)槠扑閹r塊且充填密實(shí)黏土的圍巖，應(yīng)選擇注水泥漿；當(dāng)通過裂隙寬度較大的斷層破碎地帶及涌水段落，應(yīng)選擇注摻水玻璃的水泥漿液。

3.4 短臺(tái)階開挖方法的施工

（1）短臺(tái)階施工方法的理論依據(jù)

該方法充分利用圍巖的自成拱作用，采用錨噴支護(hù)手段，并根據(jù)圍巖量測(cè)結(jié)果，及時(shí)調(diào)整施工方案，使隧道施工置于有效的監(jiān)控之下，它的優(yōu)點(diǎn)在于：

a）短臺(tái)階作業(yè)有利于機(jī)械化施工，充分發(fā)揮機(jī)械效率，且開挖速度快，工序轉(zhuǎn)換比較方便。

b）上弧導(dǎo)的開挖能及時(shí)探明隧道前方的圍巖情況，應(yīng)根據(jù)圍巖情況及時(shí)調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)。

c）短臺(tái)階作業(yè)能夠充分發(fā)揮圍巖量測(cè)在隧道施工中的指導(dǎo)作用，當(dāng)量測(cè)顯示初期支護(hù)偏弱不能滿足施工要求時(shí)，在上弧導(dǎo)改變支護(hù)參數(shù)比較方便。

（2）施工中的注意事項(xiàng)

雖然短臺(tái)階施工方法有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際施工時(shí)仍然存在一些不足，施工中應(yīng)引起注意：

a）短臺(tái)階施工方法要求中部及下部導(dǎo)坑接腿必須及時(shí)，且不能出現(xiàn)兩側(cè)同榀拱架同時(shí)懸空的現(xiàn)象，否則，隧道初期支護(hù)容易發(fā)生掉拱。

b）下部拱架接腿受上部拱架噴射混凝土影響，如噴漿將拱腳噴滿，則不利于下部拱架與上部拱架之間的連接，螺栓不能上緊，因此，進(jìn)行上部拱架噴射混凝土施工時(shí)，應(yīng)在連接板下墊5cm厚的木板，確保螺栓孔位不被混凝土封閉。

c）由于短臺(tái)階施工方法將整個(gè)隧道的開挖分為了三個(gè)部分，增加了拱架之間的連接板數(shù)量，在開挖爆破過程中極易產(chǎn)生連接板變形或被炸掉的問題，因此，施工中除了采用更換連接板的措施外，還應(yīng)對(duì)上下兩塊連接板采用滿焊的措施進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以利于拱架之間更好的連接，確保施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

通過在糯扎渡水電站右岸壩頂公路1#隧道施工，對(duì)隧道超前支護(hù)及隧道短臺(tái)階施工工藝有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在大跨度公路隧道施工中積累了一些經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)在開挖過程中充分利用了圍巖量測(cè)指導(dǎo)施工，使隧道施工一直處于有效的監(jiān)控之下，為隧道的順利貫通奠定了基礎(chǔ)。

[1]JTJ070-2004公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]JTJ042-94公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，1994.

[3]劉世凱.公路工程地質(zhì)與勘察[M].北京：交通人民出版社.1995.

[4]于書翰，杜謨遠(yuǎn).隧道施工[M].北京:人民交通出版社.1999.