田作印?鄭以寶?朱金來(lái)?呂赫

【摘要】蒲石河抽水蓄能電站最主要的特點(diǎn)是地下洞室多，是由一個(gè)龐大的洞室群組成，空間相互交叉比較多，而且地質(zhì)條件復(fù)雜。所以開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】抽水蓄能電站；地下廠房洞室群；交叉部位；支護(hù)措施

1、前言

遼寧蒲石河抽水蓄能電站為Ⅰ等工程，工程規(guī)模為大（1）型，樞紐主要建筑物有上、下庫(kù)壩、地下廠房及引水發(fā)電系統(tǒng)。下水庫(kù)位于鴨綠江右岸支流蒲石河下游的小孤山村王家街，上水庫(kù)位于東洋河村泉眼溝溝首，均隸屬寬甸縣長(zhǎng)甸鎮(zhèn)。站址區(qū)距丹東市約60km，距寬甸縣長(zhǎng)甸火車站約10km，對(duì)外交通方便。

引水發(fā)電系統(tǒng)位于上水庫(kù)泉眼溝與蒲石河左岸間一走向N60～70°W的條形山體內(nèi)。山體較寬厚。地勢(shì)自東南向西北逐漸降低，地面高程180～464m。山體南坡（黃草溝）沖溝發(fā)育，較大的沖溝有4條，走向均為NE～SW，切割深度一般為40～70m，溝底高程為80～225m，溝底地形坡度約7～15°，普遍見(jiàn)有基巖出露，沖溝兩側(cè)山坡坡度為35～45°。

引水發(fā)電系統(tǒng)基巖主要為早元古代混合花崗巖（Mγ2），屬塊狀巖石，引水線路地下建筑物大部分埋藏在新鮮巖石中?；鶐r中局部見(jiàn)有石墨片巖和變粒巖殘留體，后期穿插有閃長(zhǎng)玢巖、煌斑巖和閃斜煌斑巖脈。巖脈一般較完整、堅(jiān)硬，與圍巖多呈裂隙接觸。

輸水發(fā)電系統(tǒng)由一個(gè)龐大的洞室群組成，洞室交叉部位更多，且相互之間有功能的密切聯(lián)系。蒲石河抽水蓄能電站地下廠房開(kāi)挖尺寸為173.3×25.7×54.6m（長(zhǎng)×寬×高），僅上、下游邊墻洞室交叉口就有16處。抽水蓄能電站地下洞室規(guī)模比較大，地質(zhì)條件復(fù)雜，地下洞室的交叉部位及進(jìn)出口的穩(wěn)定受地質(zhì)構(gòu)造的影響，如果發(fā)生塌方，不僅耽誤工期，還會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

2、地下洞室交叉部位巖體穩(wěn)定及處理

2.1地下廠房下游邊墻與#1母線洞交叉部位

#1母線洞洞徑較大，與地下廠房相交處頂拱高程約17m，高度約10m，高程21.7m為廠房巖錨梁，該部位由新鮮的混合花崗巖組成，斷層節(jié)理發(fā)育，巖體破碎。發(fā)育有Fj34-1、f20 、 fm9、fc2、fc5等斷層，斷層多由碎屑夾泥組成，性狀差，且多與洞軸線近于平行。同時(shí)受節(jié)理切割，形成不穩(wěn)定塊體。開(kāi)挖前進(jìn)行了地質(zhì)條件分析預(yù)報(bào)，施工中及時(shí)采取了支護(hù)措施。開(kāi)挖時(shí)采用先挖上導(dǎo)洞，待頂拱成形后，采用噴混凝土和鋼拱架相結(jié)合的支護(hù)方式，避免了塌方。如該處不及時(shí)采取支護(hù)措施，發(fā)生塌方后直接影響巖描梁的穩(wěn)定及施工道路的暢通。對(duì)經(jīng)濟(jì)損失影響也是非常大的。

2.2廠房與主變運(yùn)輸洞交叉部位

地下廠房與主變運(yùn)輸洞交叉部位分布有軸向?yàn)镹70°E的三條洞室，即主變運(yùn)輸洞、#1母線洞、#1尾水支洞。圍巖為混合花崗巖，巖體節(jié)理發(fā)育。主要有三組，①N10～50°E/SE或NW∠60～70°；②N60°W /NE∠60°；③N10°W/NE∠40°，間距10～100cm，多閉合，部分微張。見(jiàn)有5條閃長(zhǎng)玢巖巖脈通過(guò)。分布Fj34、Fj34-1、fc2、fm9、fc16、fc22、fc45、fc51等15條斷層破碎帶，其中Fj34寬1.6～2.5m，斷層影響帶寬約9m，F(xiàn)j34-1寬30～50cm，局部達(dá)1m，兩斷層與邊墻交角較大（75°）。Fj34從主變運(yùn)輸洞頂拱延伸至#1尾水支洞洞口，F(xiàn)j34-1、fc2等斷層從#1母線洞穿過(guò)。受斷層及節(jié)理切割影響，巖體主要為碎裂巖和糜棱巖組成，巖石軟弱，開(kāi)挖時(shí)多處掉塊，局部塌方，圍巖穩(wěn)定性差，為Ⅳ類圍巖。

2007年5月3日開(kāi)挖廠房邊墻時(shí)，已經(jīng)貫通廠房的主變運(yùn)輸洞先后發(fā)生兩次較大面積塌方，造成主變運(yùn)輸洞樁號(hào)0-25～0-50m塌頂及廠房下游邊墻樁號(hào)約0-030～0-043m段坍塌。主變運(yùn)輸洞最大塌落拱高8.6m，塌方頂高程為30.3m。塌方原因主要受主變運(yùn)輸洞與廠房貫通部位的Fj34、fc45、fc16斷層破碎帶相互切割、錯(cuò)動(dòng)造成，F(xiàn)j34斷層傾角35～40°，影響帶寬約10m，與廠房邊墻夾角約60～70°，與主變運(yùn)輸洞夾角約10～20°，近于平行。Fj34于廠房樁號(hào)0-020～0-050m通過(guò)，當(dāng)主變運(yùn)輸洞與下游邊墻貫通時(shí)使Fj34斷層沿傾向形成臨空面，致使Fj34斷層帶內(nèi)破碎巖石沿?cái)鄬用嫠拢ㄒ?jiàn)圖1）。

在塌方前設(shè)計(jì)與地質(zhì)曾多次發(fā)出預(yù)報(bào)和提出處理建議。但由于這些意見(jiàn)沒(méi)有被重視。塌方后對(duì)塌方范圍、周面裂縫進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)行塌方原因分析。并提出了塌方處理措施。①下游邊墻與主變運(yùn)輸洞相交部位樁號(hào)0+37m的塌方：該段Fj34、fc45、fc16斷層破碎帶相互切割，當(dāng)主變運(yùn)輸洞與下游邊墻貫通時(shí)使Fj34斷層沿傾向形成臨空面，致使Fj34斷層帶內(nèi)破碎帶沿?cái)鄬用嫠?，并造成廠房下游邊墻及上層排水廊道附近出現(xiàn)多處裂縫或變形。對(duì)塌方部位采取混凝土回填、預(yù)應(yīng)力錨索、對(duì)穿錨桿、加強(qiáng)錨桿加固、工字鋼鋼拱架支護(hù)、混凝土襯砌、加厚貼壁混凝土墻、固結(jié)灌漿等處理措施；②下游邊墻與#1母線洞相交部位的塌方：受Fj34-1、fc2、fc20斷層及一組近于平行廠房邊墻的節(jié)理面切割影響，當(dāng)母線洞開(kāi)挖至邊墻時(shí)#1母線洞洞口頂部及左側(cè)洞壁發(fā)生塌方，在母線洞內(nèi)采取鋼支撐和噴混凝土支護(hù)處理。③下游邊墻與#1尾水支洞相交部位的塌方：Fj34斷層延至#1尾水支洞頂拱，走向與該洞近平行，當(dāng)#1尾水支洞開(kāi)挖至下游邊墻時(shí)，洞頂發(fā)生塌方。施工中采取了噴錨處理。

3、洞臉邊坡穩(wěn)定及處理

下庫(kù)進(jìn)出口位于下水庫(kù)蒲石河左岸、黃草溝溝口右側(cè)，該洞臉比高約50m ，邊坡頂部高程為90m，屬高邊坡，開(kāi)挖坡比由上往下依次為1：0.5，至67m高程為寬2m的馬道，然后為直立坡。進(jìn)出口洞臉型式由方型漸變成圓型，方型最大洞徑為16×15.7m，這種方洞型式對(duì)圍巖的穩(wěn)定極其不利。而且邊坡頂部為一條通往于家堡公路，是該址區(qū)的一條重要公路，該洞臉的穩(wěn)定顯得尤為重要。

洞臉巖石為中等風(fēng)化～新鮮的混合花崗巖，坡內(nèi)斷層、節(jié)理發(fā)育，特別是發(fā)育一條F10斷層，寬10～50cm，由碎屑巖、糜棱巖夾泥組成，性狀差，該斷層由坡頂斜穿邊坡延伸至洞頂。同時(shí)受f20斷層切割，形成“屋脊”型塊體。

對(duì)圍巖穩(wěn)定極其不利，該塊體正處于洞頂拱部位和67m高程的馬道部位，經(jīng)設(shè)計(jì)穩(wěn)定計(jì)算，該塊體不穩(wěn)定。如不及時(shí)處理，對(duì)馬道形成和整個(gè)邊坡的穩(wěn)定影響非常大。為此，對(duì)該部位布置了7根錨索（見(jiàn)圖2），深度分別為15m、20m，并且進(jìn)行了噴混凝土和系統(tǒng)錨桿處理，保證了此部位的穩(wěn)定。但下一步進(jìn)洞時(shí)，由于該不穩(wěn)定塊體正處于洞的頂拱，如果不采取好措施，開(kāi)挖將會(huì)影響到上部處理的“屋脊”型塊體。

首先開(kāi)挖上半洞的左導(dǎo)洞，這樣可以使開(kāi)挖洞徑變小，使圍巖的穩(wěn)定性增加，采用短進(jìn)尺弱爆控制藥量。同時(shí)邊開(kāi)挖邊支護(hù)，主要是打描桿、噴混凝土結(jié)合掛網(wǎng)，地質(zhì)條件較差時(shí)采用鋼拱架或鋼格柵進(jìn)行支護(hù)。當(dāng)開(kāi)挖至巖石條件變好時(shí)進(jìn)行支護(hù)，然后由洞內(nèi)向洞外開(kāi)挖另一導(dǎo)洞，而且必須使兩個(gè)導(dǎo)洞之間保留一定厚度的巖柱，在開(kāi)挖另一半洞時(shí)，同樣采用上述開(kāi)挖和支護(hù)方式。當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)洞開(kāi)挖結(jié)束后，先不急于開(kāi)挖巖柱，如果開(kāi)挖巖柱可能導(dǎo)致67m馬道部位的“屋脊”型塊體發(fā)生塌方，導(dǎo)致整個(gè)邊坡失穩(wěn)。

為此，為保證整個(gè)馬道在開(kāi)挖巖柱時(shí)不受影響，從馬道上部向洞內(nèi)打錨筋束，使整個(gè)巖體被錨筋束固結(jié)起來(lái)，增強(qiáng)巖體的完整性。 然后，再開(kāi)挖巖柱，開(kāi)挖巖柱時(shí)控制好爆破參數(shù)，使開(kāi)挖不影響上部的錨索，確保施工安全。

結(jié)語(yǔ)

洞室交叉部位，開(kāi)挖臨空面增加，巖壁較薄，應(yīng)力集中度高，往往是容易出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)的部位。施工中一定要高度警惕，絕對(duì)不能掉以輕心。交叉段的位置應(yīng)盡量選擇在巖石堅(jiān)硬完整的地段，避免在斷層破碎帶、節(jié)理密集帶以及巖石松軟破碎地段。施工中要重視施工地質(zhì)預(yù)報(bào)，為施工中提供準(zhǔn)確信息，無(wú)法避免時(shí)則要做好及時(shí)支護(hù)等措施。

作者簡(jiǎn)介：姓名：田作印 ，籍貫吉林省磐石縣、生日1972年12月5日、職稱：高級(jí)工程師、從事專業(yè)：工程地質(zhì)專業(yè)。