(四川省水利水電勘測設計研究院，成都，610072)

1 工程概況

四川紫坪鋪水利樞紐工程位于成都市西北60余km的岷江上游，樞紐距都江堰市9km，工程壩址以上控制流域面積22662km2，占岷江上游面積的98%；工程是以灌溉和供水為主，兼有發(fā)電、防洪、環(huán)境保護、旅游等綜合效益的大型水利樞紐工程。樞紐主要建筑物包括壩高156m的鋼筋混凝土面板堆石壩、1#、2#泄洪排砂洞、溢洪道、引水發(fā)電系統(tǒng)、沖砂放空洞等。工程等別為Ⅰ等，主要建筑物為1級。水庫校核洪水標準為可能最大洪水，流量12700m3/s；設計洪水標準為1000年一遇，流量為8300m3/s；正常蓄水位877.00m，水庫總庫容11.12億m3，正常水位庫容9.98億m3，電站裝機4×190MW。

工程建設主要作用是提高枯水期都江堰灌區(qū)灌溉供水保證率，增加枯水期向成都市工業(yè)及生活用水的供水量，提高下游金馬河兩岸的防洪標準，為川西電網(wǎng)提供較為經(jīng)濟的調(diào)峰調(diào)頻電源，枯水期向成都市提供環(huán)境保護用水。

2 隧洞工程布置及地質(zhì)條件

岷江在壩址區(qū)沙金壩河段形成180°轉(zhuǎn)彎的河曲，使右岸形成一長約1000m，底寬400m～650m的條形山脊。河谷呈不對稱“Ⅴ”形谷，左岸以基巖斜坡為主，自然坡度40°～50°，右岸條形山脊地表多為覆蓋層，自然坡度20°～25°，谷寬約640m(正常蓄水位877.00m)。工程區(qū)位于龍門山斷裂構造帶南段，北川～映秀與灌縣～安縣斷裂之間，屬構造相對穩(wěn)定區(qū)，地震基本烈度為Ⅶ度。

紫坪鋪水利樞紐布置在河道彎段，左岸處于凹岸，且受強烈擠壓和F2-1斷層破壞，結合地形條件，左岸不宜布置建筑物。為此，各建筑物集中布置在右岸條形山脊，在長約1000m，底寬400m～650m的右岸條形山脊布置了2條導流泄洪隧洞、4條引水隧洞和1條沖砂放空隧洞，共9條隧洞(含導流洞非結合段)，隧洞總長度達4.139km(未包括永久排水洞及施工支洞長度)。1#～4#引水隧洞洞徑8m；1#、2#泄洪排沙隧洞布置在引水隧洞上游側(cè)，利用1#、2#導流洞改造成“龍?zhí)ь^”型式，導泄結合段洞徑10.7m×10.7m，洞身斷面為馬蹄型，襯砌厚度80cm～150cm，導流堵頭段最大開挖斷面為16.2m×15.1m；沖沙放空隧洞布置在引水隧洞2#、3#進水塔下方，洞徑4.4m。隧洞群通過的地層有三疊系上統(tǒng)須家河組、以及層間剪切破碎帶L11～L7、Lc和F3斷層帶，其巖性以中～厚層狀含煤屑中細粒砂巖為主，夾粉砂巖及煤質(zhì)頁巖。右岸條形山脊主要工程地質(zhì)問題如下。

(1)層間剪切破碎帶

各條隧洞在不同洞段和不同高程都會遇見層間剪切破碎帶。層間剪切破碎帶順層展布，延伸很遠，一般厚度2m～25m，由煤質(zhì)頁巖后期受構造擠壓而成，組成物質(zhì)多為片狀頁巖、角礫巖、斷層泥等。結構松散，巖性軟弱，屬Ⅴ類圍巖范疇，成洞條件極差。

(2)穿越向斜軸部

各條隧洞在穿越沙金壩向斜軸部時，由于巖層產(chǎn)狀平緩(傾角最大35°)，向山外(北東向)傾伏，巖層走向與隧洞軸線小角度相交，裂隙也較發(fā)育，特別是軟弱的層間剪切破碎帶時，出露寬度變大，圍巖穩(wěn)定條件較差。

(3)F3斷層破碎帶

1#、2#導流泄洪洞分別在樁號0+543.00m～0+660.00m、0+640.00m～0+712.00m通過F3斷層，斷層寬度大，分別達117m、72m，隧洞最大開挖斷面尺寸達14.2m×14.2m。F3斷層主要由糜棱巖、角礫巖、斷層泥和片狀煤質(zhì)頁巖等組成，巖體十分軟弱破碎，但擠壓較為緊密。斷層帶內(nèi)較干燥，系一相對隔水層，上盤匯聚較豐富的地下水。1#導流泄洪洞上覆巖體厚117m～145m，2#導流泄洪隧洞上覆巖體厚63m～85m。F3斷層帶土體主要為細粒物質(zhì)，滲透性微弱，抗剪強度很低，遇水后強度迅速降低，屬Ⅴ類圍巖，穩(wěn)定條件極差。

(4)舊煤洞采空區(qū)及瓦斯

前期勘探及工程施工過程中，都發(fā)現(xiàn)在F3斷層帶和層間剪切破碎帶內(nèi)多處舊煤洞、采空區(qū)，極易引起邊坡巖體局部失穩(wěn)，隧洞底板局部塌陷、頂拱塌落，甚至產(chǎn)生冒頂?shù)炔涣嫉刭|(zhì)現(xiàn)象。另外，這些煤洞和采空區(qū)往往又是瓦斯聚集區(qū)，瓦斯?jié)舛群艽蟆?/p>

(5)地下水

3 安全可靠的工程布置和優(yōu)化

3.1 引水發(fā)電系統(tǒng)進水口布置型式優(yōu)化

本工程引水發(fā)電系統(tǒng)進水口的型式，在1994年原初設中通過豎井式和岸塔式的方案比較，推薦了投資較少的豎井式方案。2000年補充初設時，對兩種方案再次進行了全方位的深入比較。其中，施工的安全可靠性對最終方案的選定起到關鍵性的作用。原初設豎井式進水口的豎井高49m～60m，開挖斷面14.4m×18.5m，豎井之間巖柱厚僅4.6m，不足豎井寬的0.5倍，圍巖為Ⅳ類，豎井施工難度極大。因此，施工程序必須按照先開挖、支護和襯砌完成1#、3#豎井后，再施工2#、4#豎井；開挖必須采取極其嚴格的控制爆破技術以減輕對圍巖的擾動，并及時跟進強支護措施。豎井上游側(cè)的四條喇叭口最大洞挖尺寸16m×26m(寬×高)，圍巖為Ⅳ～Ⅴ類，埋深8m～22m，隧洞之間巖體厚6m～14m，施工程序也必須是先完成1#、3#后，再施工2#、4#，喇叭口掛口困難，施工風險大，施工安全性和工期可靠性難以保證。而岸塔式進水口施工主要為土石方明挖，施工難度小，工期容易保證。鑒于2000年補充初設時，國內(nèi)采用通倉岸塔式方案的幾座大型水電站均已經(jīng)成功運行，綜合施工、長遠效益和方便運行管理等方面，補充初設最終采用岸塔式進水口方案。

3.2 引水隧洞洞線布置優(yōu)化

在2000年的補充初設階段，四條引水隧洞在平面上平行布置，立面上也采用常規(guī)的同一布置型式，由上平段、上彎段、斜直段、下彎段、下平段和埋管段組成。原方案四條隧洞中心線間距22m，相鄰兩隧洞間巖體的最小厚度不足12m，且四條隧洞都在上平段和斜直段兩次通過L11層間剪切破碎帶(寬15m～25m)。為保證施工安全，施工程序也必須是先完成1#、3#隧洞的開挖、支護和襯砌后，再施工2#、4#隧洞；為滿足施工進度要求，還專門布置了一條施工支洞聯(lián)通四條隧洞的上彎段，支洞斷面尺寸按照運輸鋼管要求設計。

在招標設計階段，根據(jù)四條隧洞的地質(zhì)特點，為簡化施工程序，降低施工難度，確保施工安全及施工工期，對四條引水隧洞洞線的立面布置進一步優(yōu)化，即取消1#、3#隧洞的上平段，1#、3#隧洞在進口16m長的漸變段之后，緊接上彎段和斜直段與下平段相連，而2#和4#隧洞立面布置保持不變。

為此，1#、3#隧洞成功避開原方案的兩次穿越L11層間剪切破碎帶，隧洞大部分在Ⅲ類圍巖中通過，通過Ⅴ類圍巖的長度大大減少；四條隧洞僅在進口16m長的漸變段(方變圓)和約45m長的下平段(0+269.876m～0+308.633m)中心距為22m外，四條隧洞其余大部分地段相鄰兩隧洞的中心距變?yōu)?4m，隧洞間巖體的最小厚度由原方案大約1倍洞徑變?yōu)槌^3倍洞徑，施工期初期支護減少，施工難度降低；施工程序大為簡化，僅進出口段須間隔施工，其余大部分洞段可以同時施工，在取消施工支洞的情況下工期反而縮短。

本工程引水系統(tǒng)基于補充初設階段對進水口型式的優(yōu)化和招標設計階段對四條引水隧洞立面布置前瞻性的修改和完善，加之施工承包商通過1#、2#導流隧洞的施工實踐和經(jīng)驗積累，引水系統(tǒng)工程在整個工程的施工中進展順利、安全可靠，達到了預期目標和效果。

4 合理的施工開挖程序

根據(jù)地下工程不同的地質(zhì)條件，選擇合理的開挖程序，可最大限度地利用圍巖的自身承載能力。特別是對于開挖斷面較大，地質(zhì)條件較差的淺埋、軟巖隧洞工程，確定與之相適應的開挖程序至關重要，以便在圍巖極其有限的自穩(wěn)時間內(nèi)，進行必須的初期加固措施，而不至于產(chǎn)生垮塌現(xiàn)象。因此，合理開挖程序的選擇需同時考慮圍巖地質(zhì)特性及自穩(wěn)時間、支護方式及支護工作量、隧洞斷面大小和使用機械設備狀況等綜合因素。1#、2#導流隧洞洞身斷面為馬蹄型，開挖斷面尺寸為12.4m×12.4m～14.1m×14.1m，堵頭段最大開挖斷面為16.2m×15.1m，采用從上向下分兩層開挖的施工程序，頂部分層高度為6m～7m，上部開挖貫通后，再進行下部擴挖。

4.1 上部開挖程序

為充分發(fā)揮機械設備的生產(chǎn)能力，Ⅲ、Ⅳ類圍巖上部采用全斷面一次開挖成形。Ⅴ類圍巖上層開挖需充分考慮其極差的自穩(wěn)能力，合理比選開挖方案：

(1)中導洞法：中導洞貫通后，再進行頂部兩側(cè)擴挖；

(2)邊導洞法：導洞位于頂層的邊側(cè)，導洞貫通后，只須進行頂層另一側(cè)的擴挖；

(3)環(huán)形開挖法：開挖沿上層拱圈周邊進行，中心留核部。

無論是中導洞法還是邊導洞法，均存在上部二次擴挖前，先將導洞周邊已經(jīng)實施的部分初期支護拆除，對圍巖不可避免地會產(chǎn)生二次擾動，既影響圍巖穩(wěn)定，同時又增加初期支護工作量。因此，Ⅴ類圍巖上部開挖程序以環(huán)形開挖法更為合理和經(jīng)濟。

本工程導流隧洞、泄洪洞非結合段以及引水隧洞的施工中，根據(jù)不同的開挖斷面、地質(zhì)條件、承包商的施工習慣和進出口的現(xiàn)場實際情況，盡管上述三種方法都有一定的實踐，但Ⅴ類圍巖的上部開挖程序基本上都以環(huán)形開挖法最為成功和高效，施工中采用得最普遍，特別是在通過自穩(wěn)能力極差的L剪切破碎帶和區(qū)域性大斷層F3地層，幾乎都采用環(huán)形開挖法。

4.2 下部開挖程序

Ⅲ、Ⅳ類圍巖下部采用全斷面開挖，開挖前先沿周邊進行預裂爆破，Ⅴ類圍巖采用先拉中槽(根據(jù)需要)，再錯馬口方法開挖兩邊側(cè)墻。

5 恰當?shù)拈_挖循環(huán)進尺

在地質(zhì)條件較差的情況下，圍巖的自承能力隨開挖循環(huán)進尺、循環(huán)時間及開挖斷面的增大而劇減。因此，要把圍巖看成是主要承載結構，并充分發(fā)揮圍巖的承載能力，就必須重視對開挖循環(huán)進尺的合理選擇。上部開挖，Ⅲ類圍巖具有較長時間的自穩(wěn)能力，可采用深鉆孔、較大循環(huán)進尺以減小輔助作業(yè)時間，加速掘進；Ⅳ類、Ⅴ類圍巖應遵循短進尺、多循環(huán)的原則，下部開挖循環(huán)進尺視圍巖條件而定。本工程Ⅲ類圍巖的循環(huán)進尺以充分發(fā)揮鉆孔設備的性能，精確控制隧洞開挖輪廓為主要目標，Ⅲ類圍巖的循環(huán)進尺一般為3.0m～3.2m，Ⅳ類循環(huán)進尺一般為1.5m～2.0m，Ⅴ類圍巖循環(huán)進尺一般為0.5m～1.2m。

6 優(yōu)良的控制爆破技術

從理論上講，新奧法可以歸納為一句話——“充分利用隧洞自身抗力形成承載主體”。為達此目的，除采用薄壁柔性支護將圍巖聯(lián)成整體外，在隧洞開挖時盡量減少對圍巖的擾動，縮小隧洞圍巖的初始松動圈是至關重要的。因此，根據(jù)客觀條件選擇最適宜的爆破參數(shù)，取得該條件的最佳控制爆破效果，對圍巖穩(wěn)定非常有利。

6.1 選擇合適的炸藥品種

炸藥爆速越高，爆破產(chǎn)生的震動越大。因此，應選擇恰當?shù)恼ㄋ幤贩N。掏槽眼和掘進眼宜選用抗水性較好的乳化類炸藥，而周邊眼要求小直徑、低爆速的光爆炸藥。本工程煤洞和采空區(qū)往往又是瓦斯聚集區(qū)，還必須同時考慮瓦斯影響因素，符合煤礦許用炸藥的要求。

6.2 選擇合理的掏槽形式和起爆時差

隧洞爆破的掏槽是爆破成敗的關鍵，掏槽也是產(chǎn)生最大震速的部位。因此，必須選擇減震效果較好的掏槽形式。實測資料表明：爆破震速的大小只與同時起爆的炸藥量有關。只要使每段雷管的起爆時差足夠大，使爆破震動波形不疊加，則爆破震動速度只與最大段裝藥量有關，而與總裝藥量無關，但起爆時差過大會影響爆破效果。因此，應選擇合理的雷管起爆時差。本工程還必須考慮瓦斯影響因素，選用煤礦許用雷管，起爆網(wǎng)絡延遲時間還應遵循瓦斯隧洞施工爆破的規(guī)定和要求。

6.3 選擇合理的鉆爆參數(shù)

鉆爆參數(shù)不合理，如鉆孔間距過大、裝藥量過小等，既達不到設計的循環(huán)進尺、也會因炮眼底部炸藥夾制作用過大而產(chǎn)生較大震動。因此，應根據(jù)工程類比及通過試驗選擇合理的鉆爆參數(shù)。本工程Ⅲ類圍巖地段巖性以中～厚層狀含煤屑中細粒砂巖為主，在本工程地下隧洞群實際施工中，承包商通過鉆爆試驗，及時調(diào)整并獲得了合理的參數(shù)鉆爆，在較好的Ⅲ類圍巖地段，現(xiàn)場周邊孔半孔率實際可以達到95%～98%，爆破對圍巖的擾動可減輕到很低的程度，圍巖變形在短時間內(nèi)即收斂，少數(shù)洞段僅需局部噴錨支護。

7 適時實施合理的支護

新奧法提出之初，錨噴支護就被譽為新奧法的三大支柱之一。近30多年來，新奧法支護體系的具體內(nèi)容與形式、支護時機、支護程序及支護理論不僅在地質(zhì)條件較好的隧洞有了更進一步的發(fā)展，同時，在地質(zhì)條件特差的斷層破碎帶、地下涌水、地下碎屑流以及膨脹巖等軟巖隧洞的研究與應用中，也取得了較大的突破和發(fā)展。本工程合理應用這些理論和經(jīng)驗，結合各隧洞的地質(zhì)特點，初步選定各隧洞不同圍巖條件的初期支護參數(shù)，并根據(jù)施工現(xiàn)場監(jiān)測反饋對原支護設計進行及時和必要的修正。

(1)對于隧洞進出口及向斜軸部的Ⅴ類圍巖：支護范圍為邊墻及頂拱，錨桿直徑φ25mm，長L=5.0m，@1.0m×1.0m；噴C30鋼纖維混凝土厚度14cm～16cm。鋼支撐間距0.8m～1.2m。

(2)對于F3斷層及L剪切破碎帶的Ⅴ類圍巖：頂拱120°～150°范圍布置超前預注漿管棚(管棚直徑φ42mm，壁厚δ=5mm～6mm，L=5.0m～6.0m，間距25cm～40cm，外插角α=15°～18°)；邊墻及頂拱噴C30鋼纖維混凝土厚度14cm～16cm；鋼支撐間距0.6m～1.0m；鎖腳錨桿直徑φ25mm，長L=5.0m～8m。

鋼支撐優(yōu)先選用正方形截面、由主筋和加強筋按適當形式構造的二向剛度的格柵拱，要求噴鋼纖維混凝土填滿格柵拱。在上部環(huán)形開挖后，快速噴射第一次鋼纖維混凝土封閉暴露的圍巖，并及時架設鋼支撐，再通過噴射第二、三次鋼纖維混凝土填滿格柵拱肋后，與圍巖聯(lián)成整體共同承載。

實際施工中也有承包商習慣使用傳統(tǒng)的剛度較大的18號工字鋼加工而成的鋼支撐。格柵拱與工字鋼相比，格柵拱對跨度具有更好的適應性，易于安裝，更能緊貼圍巖并緊靠掌子面，與噴鋼纖維混凝土結合較好，先柔后剛、性能好，與圍巖較好地共同工作。也能在格柵構架中穿插各種尺寸鋼管，組成噴混凝土鋼筋桁架管棚復合式支護結構，在適應圍巖變形調(diào)整過程中，其強度、剛度和穩(wěn)定性能夠較好的匹配。多年來，在鐵路和公路等行業(yè)，該復合式支護結構在未膠結的松散地層、斷層破碎帶、膨脹性巖體、有嚴重濕陷性黃土等松軟淺埋的特殊地層中被廣泛采用，且發(fā)揮了積極和有效的作用。且在富水的情況，采用單液或雙液超前預注漿管棚順利穿越地下碎屑流。

本工程在施工前期，右岸國道213公路改道在馬鞍山隧道段施工中，通過破碎且富水的Ⅴ類圍巖煤層地段，采用管棚+環(huán)形開挖+格柵拱+噴錨掛網(wǎng)支護，非常成功和順利地通過該不利地層。

8 特種噴混凝土的應用

特種噴混凝土的種類很多，如硅粉噴混凝土、鋼纖維噴混凝土、鋼纖維硅粉噴混凝土等。在軟巖隧洞(Ⅳ類、Ⅴ類圍巖)施工中，當爆破或人工開挖后，掌子面及洞頂圍巖的自穩(wěn)條件極差，自穩(wěn)時間短，而高空掛網(wǎng)作業(yè)難度大、時間長，安全威脅極為突出，采用鋼纖維噴混凝土代替掛網(wǎng)噴混凝土，在0.5h～1.0h左右一般可完成一次噴層支護，并逐漸使洞室圍巖提高支護強度。由于鋼纖維噴混凝土與素噴混凝土及掛網(wǎng)噴混凝土相比，有較好的延展性和韌性，以及較高的抗折強度、疲勞強度、抗沖擊能力等重要特性，不僅技術安全可靠，還可減薄噴層厚度，比掛網(wǎng)噴混凝土更經(jīng)濟，因此，鋼纖維噴混凝土在軟巖隧洞新奧法支護中起著重要的作用。

本工程參照國內(nèi)外鋼纖維噴混凝土規(guī)范，通過現(xiàn)場試驗，各隧洞在Ⅳ類、Ⅴ類圍巖的初期支護體系中普遍采用鋼纖維噴混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的掛網(wǎng)噴混凝土，鋼纖維噴混凝土的標號為C30，韌度指標Re3=65～80，鋼纖維采用冷拉型碳素鋼，型號RC-65/35-BN，其主要性能指標：單根抗拉強度1100MPa，長度35mm，直徑0.55mm，摻量40kg/m3。實際施工中，只要拌和均勻，不出現(xiàn)鋼纖維成團，一般不會出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，且混凝土回彈率顯著降低。

9 地層預加固技術

新奧法與傳統(tǒng)的施工方法根本區(qū)別在于它把圍巖看成是主要的承載結構，一切措施都是圍繞著改善圍巖，充分發(fā)揮圍巖的承載能力來擬定和實施，軟巖隧洞地層預加固技術正是基于上述出發(fā)點。30多年來，我國鐵路、公路及水工隧洞的這種預加固技術發(fā)展非常迅速，對不良地質(zhì)條件下隧洞施工中防止塌方、涌水災害獲得了顯著的技術經(jīng)濟效果，目前已經(jīng)達到比較成熟的階段。

根據(jù)本工程地下隧洞群的水文地質(zhì)特點，在地下水較少區(qū)域(F3斷層下盤及L剪切破碎帶)，采用不注漿或單液注漿管棚；在富水區(qū)域采用單液或CS(水泥-水玻璃)雙液預注漿管棚。F3斷層上盤富水，要求開挖盡量從出口向進口方向(即F3下盤)推進，并避開雨季施工。實際施工中，由于出口工作面受到滑坡治理的影響，考慮到工期等因素，F(xiàn)3斷層的開挖被迫在雨季從上游方向推進。在隧洞開挖之前，根據(jù)圍巖地下水情況，對軟弱圍巖進行預注漿，在隧洞頂拱120°～150°范圍布置超前預注漿管棚(鋼花管)。通過預注漿超前加固圍巖，以截斷滲水通道，使裂隙、空洞封閉，使原來松散軟弱結構的圍巖得到膠結硬化，變得相對密實，獲得較好的整體性，達到防止施工中涌水、塌方的目的。

本工程在F3斷層施工初期，承包商希望加大循環(huán)進尺，加快施工進度，還進行了大管棚的艱難探索和實踐，超前大管棚采用鋼管直徑φ140mm，壁厚δ=7mm，長L=12m～21m，外插角α=2°～5°，但嘗試的效果不理想，最終放棄大管棚方案。

在本工程的1#、2#導流隧洞出口、1#、2#泄洪隧洞進口、1#～4#引水隧洞的進出口段，地質(zhì)條件較差，圍巖多數(shù)為Ⅴ類，且開挖斷面大，1#、2#泄洪隧洞進口漸變段最大開挖斷面尺寸達14.6m×22.1m(寬×高)。在隧洞開挖前均對圍巖進行了水平向或垂直向的超前加固，即在隧洞頂拱及邊墻開挖線外布置兩排平行于洞軸線的水平注漿孔，孔深10m，間排距@1.0m×1.0m，第一排(內(nèi)側(cè)孔)距離開挖輪廓線0.8m，注漿完成后，插入超前錨桿φ28mm，L=9m～10m。

在1#、2#導流隧洞進口800m高程有5#公路通過，圍巖厚度僅約1倍洞徑，巖體破碎，裂隙發(fā)育，為Ⅴ類圍巖。隧洞開挖前，在洞頂?shù)?#公路平臺上，布置垂直灌漿孔并加豎向錨筋對洞頂及邊墻圍巖進行超前預加固處理。

上述地層預加固技術和指導思想，就是把圍巖看成是主要的承載結構，一切措施都是圍繞著改善圍巖，充分發(fā)揮圍巖的承載能力來擬定和實施，在本工程的施工中取得了較好的實踐和成功，確保了工程的施工進度和安全。

10 不可缺少的圍巖監(jiān)測反饋

圍巖變形監(jiān)測是新奧法施工的重要內(nèi)容，是新奧法“三大支柱”之一。采用工程類比、理論分析、現(xiàn)場監(jiān)控相結合的設計方法，更適合地下工程的特點，更符合新奧法現(xiàn)代支護理論。根據(jù)本工程實際情況和特點，在施工期，我院聘請西安理工大學共同制定了詳細的圍巖變形監(jiān)測及反饋分析系統(tǒng)。對“圍巖-支護”力學動態(tài)進行必要的、有效的現(xiàn)場監(jiān)控量測，反饋設計和施工，再修改、調(diào)整原設計和施工，使之更適合現(xiàn)場實際。

現(xiàn)場監(jiān)測組根據(jù)1#、2#導流隧洞的地質(zhì)條件和現(xiàn)場實際施工進展情況，在不同的洞段和不同類別的圍巖段分散布置測點，并在圍巖破碎地段加密布置和加強監(jiān)測。采用多種監(jiān)測儀器和監(jiān)測手段進行及時和綜合的監(jiān)測，包括洞周收斂變形監(jiān)測、噴層應力、錨桿應力、鋼支撐應力監(jiān)測，在1#導流隧洞出口公路平臺、樁號0+814.5m處和2#導流隧洞的進口公路平臺、樁號0+083.0m處埋設多點位移計(每孔8個測點)；在F3斷層埋設滲壓應力計監(jiān)測地下水情況。通過施工全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)收集、處理和分析，獲得各斷面的變形收斂時程曲線、鋼支撐內(nèi)力時程曲線、錨桿軸力時程曲線、混凝土噴層應力時程曲線、多點位移計各測點位移時程曲線、多點位移計各測點位移隨掌子面推進過程的變化曲線等等。監(jiān)測組根據(jù)監(jiān)測資料及時對圍巖的穩(wěn)定性進行評價，并在此基礎上開展模擬實際施工開挖和支護過程的反演分析，得到宏觀力學參數(shù)，針對已經(jīng)實施的支護方案，校核、驗證支護強度，并及時預測當前圍巖和支護體系的變形和穩(wěn)定性，反饋設計和施工。

特別是在穿越F3斷層洞段的監(jiān)測、預報、反演分析，及時加固初期支護體系，對預防災難性的大塌方，起到重要的安全指導作用。F3斷層開挖過程中，曾多次出現(xiàn)不同程度的塌方，承包商根據(jù)圍巖變形監(jiān)測反饋，及時采取了補強支護措施，這些加固措施嚴重侵占了二次襯砌設計斷面，部分洞段原來1.5m的頂拱襯砌厚度侵占到0.6m～0.8m。鑒于F3斷層破碎帶，圍巖穩(wěn)定性極差，在確保施工期洞身穩(wěn)定和工程永久運行安全的前提下，盡量適應實際施工狀況，減少施工難度，保證施工進度，設計及時調(diào)整了永久支護型式，為改善受力，將底板做成反弧型，加大配筋量，提高混凝土標號，全斷面采用C50硅粉混凝土，且加強襯砌后對圍巖的固結灌漿。

西安理工大學還根據(jù)F3斷層洞段的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，開展了模擬實際開挖和支護過程的反演分析，通過仿真反演分析得到的圍巖力學參數(shù)，對結構較薄的襯砌結構進行運行期各種不利工況的強度和穩(wěn)定分析，對隧洞永久運行的安全性作了必要的計算和驗證。

11 結語

紫坪鋪水利樞紐工程的勘測設計工作始于20世紀50年代，并于1958年破土動工。當時的開發(fā)任務是以發(fā)電為主，正常蓄水位814.00m，混凝土重力壩高93m，裝機290MW。由于種種原因，于1960年停建。至上世紀70年代末，成都勘測設計院、水電部第六工程局設計隊及四川省對岷江上游開發(fā)方案相繼做了很多研究工作。1980年水電總局領導重新查勘紫坪鋪現(xiàn)場，提出在原壩址上游興建高土石壩的設想。1984年4月水電建設總局以(84)水建計字第164號文進一步明確紫坪鋪水庫的規(guī)劃設計工作由四川院承擔，地勘工作由成勘院負責。四川院1994年4月完成初步設計，之后通過總院審查；于2000年6月完成了補充初設，同年通過總院審查；2001年3月29日，工程正式開工，2002年11月23日，實現(xiàn)了工程截流，2004年9日27日，1#導流隧洞順利下閘，2005年10月，首臺機組發(fā)電，2006年10月，完工投入正常運行。整個設計建設跨越半個世紀，傾注了整整兩代水利人的心血。工程設計在大壩、廢舊煤洞群處理、超高速水流無壓隧洞、高邊坡處理、高水頭弧形閘門止水充壓等方面具有重要的技術突破和創(chuàng)新。

紫坪鋪水利樞紐工程已安全運行十年多時間，期間經(jīng)歷了“5.12”大地震。2008年5月12日發(fā)生的汶川里氏8級大地震，壩址距震中僅約17km，整個工程震損程度較輕，大壩整體穩(wěn)定，基本蓄水功能沒有受到大的影響，高邊坡基本沒有發(fā)現(xiàn)震損，各泄水、引水發(fā)電建筑物在震后第二天便投入使用，大壩成為世界上“遭高烈度地震第一壩”。國際大壩委員會于2009年10月19日授予我院設計的紫坪鋪面板堆石壩特別貢獻獎。