唐珂，朱永國

(國電大渡河猴子巖水電建設(shè)有限公司，四川康定626005)

1 概述

猴子巖水電站1#、2#導(dǎo)流洞同高程布置在大渡河左岸，由進(jìn)水口、洞身段和出口明渠段組成。

導(dǎo)流洞進(jìn)水口包括明渠段、喇叭口段和閘室段。1#、2#導(dǎo)流洞明渠段位于砂礫石覆蓋層，長約40 m，底板采用1 m厚鋼筋石籠護(hù)底，兩岸邊坡高程1 713 m以下為1 m厚混凝土護(hù)坡、高程1 713 m以上為掛網(wǎng)噴混凝土。喇叭口段基礎(chǔ)為巖石，長約30 m，底板與兩側(cè)邊墻均為1.5 m鋼筋混凝土。閘室段前后錯(cuò)開布置，閘室頂部高程1 745 m，閘室尺寸為25 m×26 m×61 m(長×寬×高)，過流孔口由兩孔矩形斷面6.5 m×15 m(寬×高)漸變至一孔城門洞形斷面(洞身段斷面)。閘室段底板厚4 m，中墩厚5 m，邊墩厚4 m，基礎(chǔ)固結(jié)灌漿深度為8 m，間排距3 m。進(jìn)口開挖邊坡高約170 m，采用系統(tǒng)錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索與掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)。

兩條導(dǎo)流洞斷面尺寸均為13 m×15 m(城門洞型)，進(jìn)口底板高程1 698 m，出口底板高程1 693 m。1#、2#導(dǎo)流洞洞身段分別長1 557.771 m和1 984.238 m，平均縱坡分別為3.22‰和2.53‰。1#導(dǎo)流洞自樁號0+928至出口段與2#泄洪洞結(jié)合布置(1#導(dǎo)流洞后期改建為2#泄洪洞)。1#、2#導(dǎo)流洞漸變段長25 m，堵頭段長45 m。導(dǎo)流洞洞身段的襯砌型式根據(jù)不同洞段圍巖地質(zhì)類別及運(yùn)行條件其襯砌厚度與開挖支護(hù)典型斷面如圖1、2所示。

1#導(dǎo)流洞出口邊坡開挖高度約90m，采用系統(tǒng)錨桿、錨索和掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，明渠底寬13～15.8 m，長約53 m，采用1.5 m厚鋼筋混凝土襯砌。2#導(dǎo)流洞出口邊坡開挖高度約50 m，采用系統(tǒng)錨桿、錨索和掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，明渠底寬13～18 m，長約60 m，采用1.5 m厚鋼筋混凝土襯砌。

圖1 Ⅳ類圍巖襯砌與開挖支護(hù)典型斷面圖

圖2 Ⅲ2類圍巖襯砌與開挖支護(hù)典型斷面圖

根據(jù)設(shè)計(jì)，導(dǎo)流洞漸變段、堵頭段、Ⅳ類圍巖洞段、Ⅴ類圍巖洞段、部分Ⅲ類圍巖變形較大的洞段以及進(jìn)水塔基礎(chǔ)、泄洪洞結(jié)合洞段均需進(jìn)行固結(jié)灌漿。全部洞身段頂拱120°范圍均需進(jìn)行回填灌漿。

猴子巖水電站導(dǎo)流洞工程區(qū)巖體為志留系上統(tǒng)(S3)～泥盆系下統(tǒng)(D1)變質(zhì)灰?guī)r、絹云母石英白云片巖、泥質(zhì)結(jié)晶白云巖等，其中以泥盆系下統(tǒng)(D1)變質(zhì)灰?guī)r為主。地質(zhì)構(gòu)造以次級小斷層、擠壓破碎帶、節(jié)理裂隙為特征，無區(qū)域性斷裂通過，規(guī)模較大的斷層主要有F0、F3和FS－1。F0斷層及其影響帶寬約17～18 m，由碎粒巖、碎粉巖組成，巖性較軟，局部自穩(wěn)性差。F3斷層寬約11～12 m，由碎粒巖、碎粉巖組成，遇水呈泥狀，性狀極軟，圍巖自身不穩(wěn)，斷層處滲水量較大。FS－1斷層位于導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡與進(jìn)口洞身段，帶寬1～1.2 m，影響帶寬約2 m，主要由破碎巖、碎粒巖、碎粉巖組成。2#導(dǎo)流洞洞身出口段約230 m長穿過泥洛堆積體下部，由碎裂巖、白云片巖等組成，為強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)卸荷巖體，裂隙發(fā)育，圍巖呈碎裂結(jié)構(gòu)，為Ⅴ類圍巖。

導(dǎo)流洞進(jìn)口為泥盆系下統(tǒng)(D11)第11層中的中厚層～厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、變質(zhì)灰?guī)r，邊坡巖體中以層面裂隙為主，層面走向與邊坡走向呈小角度相交，為典型的順向坡。進(jìn)口邊坡頂部堆積體分布高程為1 835～1 880 m，天然坡度約25°～35°，順河流方向長約110 m，厚約10～15 m，總方量約6萬m3，主要為崩坡積塊碎礫石土，結(jié)構(gòu)松散。

1#導(dǎo)流洞出口邊坡為泥盆系下統(tǒng)薄～中厚層變質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及志留系上統(tǒng)泥質(zhì)結(jié)晶白云巖夾絹云母石英白云片巖，為強(qiáng)風(fēng)化～弱上風(fēng)化帶巖體，微小斷層、層面、裂隙面等結(jié)構(gòu)面發(fā)育。

2#導(dǎo)流洞出口邊坡為志留系下統(tǒng)的泥質(zhì)結(jié)晶白云巖、鈣質(zhì)絹云母白云片巖，為強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)卸荷巖體，層面裂隙發(fā)育，以碎裂結(jié)構(gòu)為主，總體為Ⅴ類巖體。

2 圍堰工程

2.1 進(jìn)口圍堰

導(dǎo)流洞進(jìn)口采用土石圍堰，圍堰堰體采用土工布防滲，圍堰基礎(chǔ)防滲采用控制性水泥灌漿，灌漿深度為15 m。擋水標(biāo)準(zhǔn)為全年10年一遇洪水(Q=4 450 m3/s)，考慮洪水涌浪與河岸淤渣等影響，堰頂高程為1 707 m。

2.2 出口圍堰

1#、2#導(dǎo)流洞出口圍堰分開布置，均利用開挖預(yù)留的巖埂、在巖埂上砌筑漿砌石圍堰的結(jié)構(gòu)形式。出口圍堰的擋水標(biāo)準(zhǔn)為全年10年一遇洪水(Q=4 450 m3/s)?？紤]洪水涌浪與河岸淤渣等影響，堰頂高程為1 708 m。

3 開挖與錨噴支護(hù)

3.1 進(jìn)口邊坡

對邊坡頂部堆積體覆蓋層直接采用反鏟進(jìn)行開挖削坡、翻渣。開挖削坡后，采用錨桿、掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，底部設(shè)2 m高混凝土擋墻，擋墻基礎(chǔ)布置插筋以增強(qiáng)擋墻的抗滑力。

巖石邊坡開挖采用先預(yù)裂、后開挖的淺孔梯段爆破施工。預(yù)裂孔的深度在同一級邊坡高度為20 m;爆破開挖分層厚度一般控制在5～10 m。由于進(jìn)口邊坡為典型的順向坡，巖體層面裂隙發(fā)育，邊坡局部塌方在施工前期時(shí)有發(fā)生，高程1 743m、1 763m、1 783m的馬道未能形成。后通過降低開挖爆破的層厚，每開挖一層及時(shí)進(jìn)行錨桿、掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)才有效解決了坡面局部坍塌問題，保證了施工安全。

進(jìn)口邊坡預(yù)應(yīng)力錨索均為無粘結(jié)型，分為150 t、200 t、300 t三種規(guī)格。采用HM－70型錨桿鉆機(jī)鉆孔，孔徑一般為130～160 mm;對于難以成孔的孔段，采用固結(jié)灌漿進(jìn)行固壁處理。

3.1.2 進(jìn)口邊坡變形的處理

2009年11～12月，進(jìn)口邊坡開挖至1 723～1 733 m高程時(shí)，多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測單月最大增幅37.32 mm，錨索測力計(jì)單月最大增幅464.562 kN;開挖邊坡及其頂部覆蓋層噴混凝土出現(xiàn)多條拉裂縫，寬2～20 mm。監(jiān)測結(jié)果表明邊坡出現(xiàn)了較大變形。設(shè)計(jì)單位經(jīng)補(bǔ)充勘探和復(fù)核分析后，于2010年4月提出了加固處理方案:保留1#、2#導(dǎo)流洞之間1 718 m高程以下巖埂，同時(shí)將1#、2#導(dǎo)流洞進(jìn)口閘室整體前移5 m，對1#、2#導(dǎo)流洞正面邊坡1 763～1 723 m高程的預(yù)應(yīng)力錨索加密加強(qiáng)，新增3 000 kN預(yù)應(yīng)力錨索162束。原設(shè)計(jì)方案為2 000 kN預(yù)應(yīng)力錨索，間排距6 m×6 m，加密后的錨索間排距為3 m×3 m。

2010年7月，在完成1 723 m高程以上邊坡加密錨索施工后，采取控制爆破、加強(qiáng)支護(hù)等措施，于2010年11月完成了1 723 m高程以下閘室開挖，2011年3月，閘室段混凝土澆筑至1 723 m高程。截止目前，安全監(jiān)測資料表明進(jìn)口邊坡整體已處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 洞身段

3.2.1 開挖與支護(hù)

洞身段的開挖支護(hù)分上下半洞進(jìn)行，先通過1#、2#施工支洞的上層支洞進(jìn)行上半洞(頂拱部分)施工，隨后利用1#、2#施工支洞的下層支洞進(jìn)行下半洞的開挖支護(hù)。上半洞的開挖采用手風(fēng)鉆鉆孔、全斷面掘進(jìn)、周邊光爆的方法，視地質(zhì)情況，錨桿、拱架支撐、掛網(wǎng)噴混凝土緊跟開挖面進(jìn)行。對于地質(zhì)條件差、地下水發(fā)育的局部洞段，分兩層進(jìn)行上半洞的開挖支護(hù)，上層采用中導(dǎo)洞先行、兩側(cè)跟進(jìn)的方法，中導(dǎo)洞開挖后及時(shí)進(jìn)行拱架支撐與錨桿的施工，兩側(cè)擴(kuò)挖后及時(shí)完成全部頂拱范圍的拱架支撐與錨桿施工，中導(dǎo)洞的頂部與兩側(cè)擴(kuò)挖的周邊同樣采用光面爆破。

下半洞的開挖大致分為兩種方法。方法一:潛孔鉆拉中槽深孔梯段爆破，邊墻及底板預(yù)留保護(hù)層、采用光面爆破。邊墻開挖后，及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)錨桿與噴混凝土施工。對于Ⅳ類、Ⅴ類圍巖，將上部的拱架支撐及時(shí)向下引接，形成完整的支撐結(jié)構(gòu)。方法二:分上下兩個(gè)臺階，先開挖上臺階，再開挖下臺階(一般厚3～4 m，類似保護(hù)層開挖)。上下臺階均采用手風(fēng)鉆鉆水平孔爆破，兩側(cè)及底部光面爆破、不留保護(hù)層。

3.2.2 不良地質(zhì)洞段

由于猴子巖水電站導(dǎo)流洞地應(yīng)力較高，洞身開挖施工期間多處出現(xiàn)較大變形，外觀表現(xiàn)為格柵拱架變形，噴混凝土開裂脫落。其中，1#導(dǎo)流洞0+330～0+380段與2#導(dǎo)流洞K0+670～K0+750、K0+780～K0+890段變形量較大，變形持續(xù)時(shí)間長。為保證施工期及導(dǎo)流洞后期運(yùn)行安全可靠，根據(jù)設(shè)計(jì)通知，對不良地質(zhì)洞段、變形較突出的部位，采取了預(yù)應(yīng)力錨桿加強(qiáng)支護(hù)的措施，較好地解決了洞身段頂拱變形的問題。設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨桿的長度為9 m，入巖深度8.8 m，間排距2.5 m，直徑32 mm，預(yù)應(yīng)力為150 kN。預(yù)應(yīng)力錨桿的鉆孔與安裝均由錨桿臺車施工，注漿機(jī)具選用砂漿泵。

對于2#導(dǎo)流洞穿過泥洛堆積體洞段，施工過程中參建各方均高度重視，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行格柵拱架、系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)噴混凝土施工，施工過程中未出現(xiàn)塌方或明顯變形。

3.2.3 塌方段的處理

在洞身開挖過程中，2#導(dǎo)流洞K0+430～K0+460、K0+750～K0+775的頂拱以及K1+088～K1+108段左側(cè)邊墻由于巖石破碎或不利結(jié)構(gòu)面的組合，先后發(fā)生塌方，塌方最大高度為3.1～4.5 m，最大跨度達(dá)11 m左右，塌方量分別達(dá)到380 m3、785 m3、400 m3。對于頂拱塌方段及其相鄰部位，采用I18型鋼拱架支撐、掛鋼筋網(wǎng)、噴混凝土、及早施工系統(tǒng)錨桿等加強(qiáng)支護(hù)措施，拱架盡量緊貼巖面。對于脫空超出50 cm的部位，增設(shè)縱橫向鋼支撐和副拱，以確保圍巖穩(wěn)定與施工安全。對于邊墻塌方段，采用型鋼拱架、系統(tǒng)錨桿、噴混凝土封閉、回填混凝土等加固處理措施。

3.3 出口邊坡

土石方明挖采取自上而下開挖，先覆蓋層，后石方分層開挖的方式。石方開挖采用自上而下分層開挖，建基面預(yù)留1～2 m厚保護(hù)層。保護(hù)層開挖采用分層淺孔、孔底設(shè)柔性墊層電火花起爆。

邊坡支護(hù)在分層開挖過程中逐層進(jìn)行，上層支護(hù)保證下層開挖安全，巖石狀況較好部位可滯后一個(gè)開挖梯段，巖石差的部位緊跟開挖工作面及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。每層邊坡開挖完成后，立即進(jìn)行腳手架的搭設(shè)，然后在腳手架上進(jìn)行各類支護(hù)作業(yè)施工。利用錨桿外露部分掛鋼筋網(wǎng)，噴混凝土在該部位各類錨桿施工結(jié)束后進(jìn)行。錨索施工在每一級邊坡馬道開挖形成后預(yù)留工作面搭設(shè)專門排架進(jìn)行施工。

4 混凝土施工

4.1 進(jìn)水口混凝土施工

4.1.1 進(jìn)水塔1 723 m高程以下混凝土施工

閘室底板厚4 m，分兩層通倉澆筑，先澆筑1 696m高程以下底板及齒槽混凝土，然后進(jìn)行邊墩和中墩部位固結(jié)灌漿施工，隨后澆筑1 698 m高程以下底板混凝土。塔身混凝土施工實(shí)行中墩、邊墩流水作業(yè)，澆筑分層厚度為3～4 m。進(jìn)水塔底板和1 706 m高程以下中墩、邊墩混凝土澆筑采用自卸汽車運(yùn)輸、長臂反鏟入倉，邊角部位采用6～9 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸、HBT60混凝土泵入倉，鋼筋、模板以20 t汽車吊吊裝為主、人工搬運(yùn)為輔。1 706m高程以上中墩、邊墩以及塔身混凝土澆筑，采用6～9 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸、汽車泵入倉，鋼筋、模板采用20 t建筑塔機(jī)吊運(yùn)入倉。

4.1.2 進(jìn)水塔1 723 m高程以上混凝土施工

在閘室段1 723 m高程以下混凝土澆筑完成后，導(dǎo)流洞已具備過流條件。對1 723 m高程閘門槽孔洞做好封閉措施，再進(jìn)行1 723 m高程以上的混凝土澆筑。采用6～9 m3混凝土罐車運(yùn)輸，溜槽配合混凝土泵、真空溜管入倉，鋼筋、模板采用20 t建筑塔機(jī)吊運(yùn)入倉。

4.2 洞身段混凝土施工

4.2.1 底板混凝土施工

經(jīng)設(shè)計(jì)同意，洞身底板與兩側(cè)邊墻混凝土施工分縫部位低于底板表面15 cm，有利于保證洞身襯砌的外觀質(zhì)量。除漸變段外，底板混凝土施工分塊標(biāo)準(zhǔn)長度為12 m，與鋼模臺車相適應(yīng)。在洞身圍巖類別變化處設(shè)置變形縫，變形縫一側(cè)存在分塊長度為5.84～12.4 m的非標(biāo)準(zhǔn)長度。底板混凝土由6～9 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸，泵送入倉，人工抹面收光。

4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)洞段邊頂拱混凝土

直線段邊頂拱混凝土襯砌采用12 m鋼模臺車施工，鋼筋臺車超前鋼模臺車至少12 m。混凝土由6～9 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸，泵送入倉。澆筑速度控制在每小時(shí)1 m以內(nèi)，兩側(cè)邊墻混凝土上升應(yīng)均衡，澆筑高差小于80 cm。洞身轉(zhuǎn)彎段邊頂拱混凝土襯砌施工時(shí)，將12 m鋼模臺車拆分為2個(gè)6 m鋼模臺車，彎段內(nèi)側(cè)兩臺車并攏，外側(cè)兩臺臺車間的空隙采用預(yù)制的異形模板銜接。

4.2.3 漸變段邊頂拱混凝土

進(jìn)口漸變段混凝土分兩倉施工，一倉長15 m，一倉長10 m。邊頂拱混凝土襯砌采用滿堂腳手架支撐鋼木組合模板?；炷劣?～9 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸，泵送入倉。邊墻和中墩每倉上升高度為3～4 m，中墩先行澆筑至拱頂，中墩兩側(cè)頂拱分兩倉澆筑，分縫位置距離中墩外緣約20 cm。邊墻頂部預(yù)留50 cm與頂拱一起澆筑。

4.2.4 堵頭段邊頂拱混凝土施工

堵頭段長45 m，分4段澆筑，襯砌分段長度為6～12 m。邊頂拱混凝土襯砌采用滿堂腳手架支撐，兩側(cè)邊墻模板采用1.5 m×1 m鋼模板拼裝，頂拱采用30 cm和10 cm寬的小型鋼模板拼裝?；炷劣?～9 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸，泵送入倉。兩側(cè)邊墻分倉高度為3～4 m，邊墻上部預(yù)留1 m與頂拱同倉澆筑。

4.3 出口明渠混凝土施工

出口明渠底板和兩側(cè)邊墻混凝土分開施工。底板按照設(shè)計(jì)分塊長度通倉澆筑，邊墻分倉高度為3～5 m?；炷劣?～9 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸，混凝土泵送入倉為主，有條件的倉位輔以溜槽入倉。

5 灌漿工程施工

同一施工部位的鉆孔灌漿遵循先回填灌漿、后固結(jié)灌漿的程序?；靥罟酀{采用在預(yù)埋管中鉆孔的方法，YT28手風(fēng)鉆鉆孔，待混凝土達(dá)到70%強(qiáng)度后進(jìn)行灌漿。固結(jié)灌漿在回填灌漿結(jié)束7 d后進(jìn)行，采用YT28手風(fēng)鉆或圓盤鉆機(jī)鉆孔，淺孔采取全孔一次灌漿的方式，深度超過6 m的固結(jié)灌漿采用自上而下分段灌漿法，每孔分為2段，先灌靠近襯砌側(cè)，均采用L－800型高速制漿機(jī)制漿，送漿泵TTB180/10送漿，3SNS－A高壓注漿泵灌漿，灌漿自動記錄儀記錄灌漿全過程。

6 質(zhì)量檢測與評價(jià)

根據(jù)監(jiān)理測量復(fù)核，導(dǎo)流洞上下段洞挖貫通誤差均在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，其中1#洞軸線橫向偏差19 mm、縱向誤差31 mm、豎向偏差6 mm，2#洞軸線橫向偏差11 mm、縱向誤差25 mm、豎向偏差15 mm。根據(jù)圍巖松動圈聲波檢測及鉆孔全景成像對比分析，洞身圍巖松弛圈深度一般為2～4 m，說明開挖爆破對圍巖損傷不大。

混凝土澆筑外觀質(zhì)量總體較好，無蜂窩、麻面。根據(jù)對混凝土試驗(yàn)檢測結(jié)果進(jìn)行分析，混凝土抗壓強(qiáng)度、抗沖磨指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)物探檢測分析，洞身襯砌混凝土總體振搗密實(shí)，與圍巖結(jié)合較好?；靥罟酀{與固結(jié)灌漿質(zhì)量經(jīng)檢查孔取芯及壓水試驗(yàn)檢測分析，各主要指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

分流驗(yàn)收前國家電力建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站的質(zhì)量監(jiān)督意見為:猴子巖水電站導(dǎo)流洞工程共評定單元工程質(zhì)量3 118個(gè)，合格率100%，優(yōu)良率92.8%。

7 結(jié)語

猴子巖水電站兩條導(dǎo)流洞合計(jì)長達(dá)3.5 km，開挖斷面較大。由于受進(jìn)口順層坡面裂隙發(fā)育、洞身段地應(yīng)力高且擠壓破碎帶分布密集等不利地質(zhì)條件影響，施工難度較大。猴子巖水電站導(dǎo)流洞于2008年9月開始施工，2011年3月底順利通過分流前驗(yàn)收并如期實(shí)現(xiàn)過流。施工過程中，克服了進(jìn)口邊坡變形、洞身段多處塌方、變形等困難，為類似地下洞室工程的施工積累了一定經(jīng)驗(yàn)。