【摘要】溧陽抽水蓄能電站通風洞地質(zhì)條件復雜，圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，存在大量的滲水，為了保證施工安全和開挖質(zhì)量，在開挖施工過程中根據(jù)圍巖的實際情況，適時地采用了超前小導管進行支護，減少了塌方和提高了開挖質(zhì)量。

【關鍵詞】通風洞；超前小導管；支護；溧陽抽水蓄能電站

1、概述

溧陽抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽市，樞紐建筑物主要由上水庫、排水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及下水庫等四部分組成。電站安裝6臺單機容量250MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量1500MW。

通風洞前期為施工支洞，后期作為廠房永久通風洞。隧洞采用城門洞型，開挖斷面尺寸為9.2m×8.1m（寬×高），洞長1084.18m，平均縱坡6.5%。根據(jù)洞室的圍巖分類，對Ⅲ類圍巖采取系統(tǒng)錨桿+掛網(wǎng)噴混凝土支護型式；對Ⅳ、Ⅴ類圍巖采取系統(tǒng)錨桿+掛網(wǎng)噴混凝土支護+鋼支撐拱架+混凝土襯砌的復合支護型式。鋼支撐采用I20工字鋼，Ⅳ類圍巖工字鋼間距1.2m，Ⅴ類圍巖工字鋼間距0.8m。

通風洞地質(zhì)條件復雜，節(jié)理裂隙發(fā)育，很多部位圍巖傾角很緩，加之地下水豐富，巖石的自穩(wěn)能力相對較差，經(jīng)實際統(tǒng)計，Ⅲ類圍巖占6.76%，Ⅳ類圍巖占73.11%，Ⅴ類圍巖占20.13%，而且地下水豐富，最大的涌水量達到6000m3/d。為了保證安全和開挖質(zhì)量，在施工過程中根據(jù)圍巖的實際情況，適時地采用了超前小導管進行支護，減少了塌方和保證了開挖質(zhì)量。

2、超前小導管支護原理

超前小導管支護，主要是沿隧道頂拱部位周邊環(huán)向打一層小導管，通過在小導管里壓注漿液，通過小導管上的梅花小孔擴散至松散巖體，利用漿液來固結(jié)巖體，連同小導管一起形成穩(wěn)定的固結(jié)拱體。小導管在此起雙重作用：一是超前管棚作用；二是注漿加固作用。超前小導管支護與漿液固結(jié)，共同作用于巖體，形成承載拱，共同承受拱上部巖層重量，使拱內(nèi)部圍巖及支護系統(tǒng)處于免壓狀態(tài)，可以防止坍塌。同時由于水泥漿液填充了圍巖裂隙，阻隔了地下水流向掌子面的通道，因此還起到堵水、防水的作用。

3、超前小導管支護施工

3.1超前小導管施工工藝和注漿工藝

超前小導管施工工藝流程見圖1，注漿工藝流程見圖2。

3.2超前小導管制作和布置

小導管采用Φ42mm的鋼管加工而成，鋼管壁厚δ=4.0mm，長度采用了L=4.0m和長度L=6.0m兩種。鋼管尾部焊箍，頂部加工成30°左右尖錐狀，利于鉆進施工。管壁按梅花型布置出漿孔，孔口段1m范圍內(nèi)不需要鉆設出漿孔，出漿孔間距為15cm，孔眼直徑為6.0～8.0mm。

小導管沿隧洞拱頂外廓線范圍內(nèi)進行布置，環(huán)向間距30～40cm，兩排超前小導管之間縱向搭接長度不小于1m、不大于1.5m。在工字鋼鋼拱架上鉆孔，將制作好的鋼管通過鋼拱架上的孔按照5°～10°的傾角插入圍巖內(nèi)，再在鋼管內(nèi)壓注水泥漿，并將鋼管與鋼拱架焊牢，使鋼管與鋼拱架連成整體。

3.3漿液和注漿參數(shù)選擇

灌注漿液配合比和注漿參數(shù)均通過試驗確定。

3.3.1漿液配合比

漿液一般采用了水泥砂漿，配合比為水泥：砂=1：1～1：2（重量比），水泥：水=1：0.5～1：1。對于地下水豐富的部位采用了水泥—水玻璃雙漿液，配合比為水泥漿1：1，水玻璃濃度35Be′，模數(shù)2.4，水泥漿與水玻璃的溶液體積比1：1～1：0.3，漿液膠凝時間控制在1～1.5min。

3.3.2注漿壓力

注漿壓力是保證漿液在巖石裂隙中進行性擴散，使?jié){液填充裂隙，達到加固圍巖的作用，但是壓力過小達不到注漿的效果，壓力過大會破壞巖石本身的結(jié)構(gòu)，也達不到效果。因此注漿壓力既要達到注漿的效果，但是又不能破壞圍巖的結(jié)構(gòu)。根據(jù)總結(jié)最后確定注漿壓力為0.3～0.5MPa。

3.4鉆孔及安裝超前小導管

施工前首先將掌子面采用噴射混凝土進行封閉，所用噴射混凝土材料和設備與系統(tǒng)支護一致。小導管孔使用YT-28手風鉆造孔，按設計的間距、位置、角度，準確成孔，成孔后將孔內(nèi)清理干凈。然后將加工好的超前小導管頂入孔底，外部留出適當長度，以便與輸漿管連接。為防止?jié){液外流，用錨固劑將小導管與注漿孔之間的空隙封死。最后連接好管路。

3.5注漿

為保證注漿效果，防止串漿，注漿順序應隔孔錯開進行，先壓無水孔，后壓有水孔，并從拱頂向下順序?qū)ΨQ進行。注漿采用先稀后濃的方式，如果采用雙液注漿，先單液后雙液，要先開水泥漿泵，用水泥漿把鉆孔中的水壓回巖層，再開水玻璃泵，進行雙液注漿。在注漿初期，圍巖的吸漿量大，要嚴格按合適比例進行雙液注漿，控制擴散范圍，以降低材料消耗和提高堵水效果。到注漿后期，可單注水泥漿，以保證裂隙充填效果。注漿采用連續(xù)灌注，結(jié)束標準采用雙控：第一，注入率小于1升持壓5min后停止注漿；第二，壓力必須達到0.3～0.5MPa。注漿過程應派專人負責，填寫《注漿記錄表》，記錄注漿時間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值，監(jiān)控連通裝置，避免因壓力猛增而發(fā)生異常情況。

4、結(jié)語

超前小導管支護施工對比大管棚施工具有速度快、施工工藝相對簡單、投入費用少等優(yōu)點。但是在實際應用過程中要根據(jù)實際的地質(zhì)條件選擇不同的施工參數(shù)，而且在施工過程中嚴格控制這些參數(shù)才能真正發(fā)揮超前小導管超前支護的作用。在溧陽蓄能電站通風洞開挖施工過程中，根據(jù)圍巖的實際情況，適時采用超前小導管進行支護和灌漿施工，超前小導管主要布置在頂拱120°范圍內(nèi)，對于圍巖較差的部位，部分布置在起拱點以上的全部范圍，每個循環(huán)超前小導管基本上是23根，施工時間在5～6個小時，由于超前小導管的應用，有效的避免了一些塌方的產(chǎn)生，而且保證了安全和開挖質(zhì)量。超前小導管超前支護對于圍巖較差的部位具有很好的效果。

作者簡介

尹成福（1979-），男，黑龍江人，水電五局績溪抽水蓄能電站項目經(jīng)理，工程師，本科，從事工程項目管理工作。