某水電站公路隧洞圍巖分類及施工技術(shù)探討

　　摘要：某水電站所處的場內(nèi)地形陡峻、河谷狹窄，地質(zhì)條件差。為完善和建立場內(nèi)交通，左右岸分別布置有四個高程的公路，場內(nèi)公路全長38km，其中隧道總長26km，其比例約為70%。在隧洞施工過程中存在掉塊塌方，成洞困難，部分臨時支護(hù)損壞，影響了工程的順利進(jìn)行。通過對出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害情況調(diào)查分析，隧洞圍巖的類別需要調(diào)整，同時調(diào)整臨時支護(hù)措施，保證工程安全和工程的進(jìn)度。

　　關(guān)鍵詞：圍巖分類 工程安全 水電站

　　1 概況

　　該水電站場內(nèi)6號公路的4號隧洞的出口、5號隧洞進(jìn)口自開工以來4個月進(jìn)尺分別為91m、63m，洞室圍巖條件差，除巖石層面外還存在2組順坡的陡傾卸荷裂隙，該2組節(jié)理產(chǎn)狀為：①N50～70°E，SE∠50～80°，②N50～70°W，NW（SE）∠80～90°。設(shè)計方案按交通規(guī)范98版，圍巖的類別為Ⅲ類圍巖，屬中等巖體，按此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行臨時支護(hù)（詳見該水電站場內(nèi)公路2號、6號路大壩下游施工圖設(shè)計）。

　　隧洞施工過程中出現(xiàn)了一定規(guī)模的塌方掉塊現(xiàn)象，施工困難；部分已作臨時支護(hù)的洞頂有繼續(xù)塌方，并擊穿頂拱的情況。解決4號隧洞、5號隧洞施工進(jìn)度遲緩問題，同時確保施工安全，成為工程急需解決的技術(shù)問題。

　　2 地下洞室圍巖分類

　　考慮到《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ064—98）的地下洞室圍巖分類沒能對某工程中特有的深部集中卸荷情況進(jìn)行反映，故在利用《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70—2004）分類時，再參考《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-99）的標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整巖石的圍巖類別。

　　（1）巖體的完整性

　　巖體完整性系數(shù)Kv是表征巖體完整性程度的定量指標(biāo)見表1、表2，強卸荷巖體評分為10分。

　?。?）巖石的飽和單軸抗壓強度

　　考慮巖石的飽和單軸抗壓強度，根據(jù)前期與本階段補充開展的試驗成果，某采用的各類巖石飽和單軸抗壓強度取值見表3，強卸荷巖體評分為15分。

　?。?）結(jié)構(gòu)面間距、裂面性狀及地下水狀態(tài)

　　按現(xiàn)場實測結(jié)果取相應(yīng)測線范圍內(nèi)的值，見表4，強卸荷巖體評分為12分。

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　　按現(xiàn)場實際地下水活動情況的折減取值，見表5，強卸荷巖體評分為-6分?；疽蛩卦u分T′=37。

　?。?）結(jié)構(gòu)面校正


　　按現(xiàn)場平硐中實測的裂隙產(chǎn)狀資料進(jìn)行分析，工程地質(zhì)分段中的裂隙優(yōu)勢方向，確定與硐軸線的關(guān)系，取相應(yīng)的修正值。

　　巖體評分T=21<25，屬V類巖體。

　　（5）地應(yīng)力

　　應(yīng)力折減系數(shù)SRF根據(jù)巖石的風(fēng)化卸荷特征來確定，見表6，對卸荷帶部位取2.5。

　?。?）圍巖工程地質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)及物理力學(xué)參數(shù)建議值

　　根據(jù)上述圍巖工程地質(zhì)分類，將6號路4號、5號隧洞的地下洞室區(qū)圍巖劃分為Ⅴ類圍巖。

　　Ⅴ類圍巖：寬度較大的強風(fēng)化夾層或斷層破碎帶，巖體破碎，嵌合較緊密—松弛，呈碎裂—散體結(jié)構(gòu)，圍巖極不穩(wěn)定。

　　圍巖的特征及物理力學(xué)參數(shù)建議值見表8。

　　3 圍巖類別的調(diào)整 [Page]

　　考慮到該水電站地下洞室區(qū)特殊的工程地質(zhì)條件（巖體強度差異大、結(jié)構(gòu)面較發(fā)育、地應(yīng)力高），最終參考《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》建議的方法，對地下洞室區(qū)圍巖進(jìn)行工程地質(zhì)分類，并用此結(jié)果調(diào)整了圍巖類別，見表9。該段隧道的支護(hù)按《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70—2004）調(diào)整為V類。《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》與《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70—2004）地下洞室區(qū)圍巖結(jié)果有可比性。

　　4 采用的施工措施

　　實例中6號路4號、5號隧洞的圍巖調(diào)整為Ⅴ類，為保證施工期的安全和正常使用的穩(wěn)定，開挖支護(hù)方案同步調(diào)整為：

　?。?）對已作臨時支護(hù)后頂拱塌方的洞段處理措施為：首先清理塌方段的石渣、平整場地，接著對塌方的洞段采用長至8.0～9.0m的長錨桿加固，逐步向塌方的中心地段推進(jìn)；接著噴 C25混凝土，厚度為8～10cm封閉塌方區(qū)；其次輔以間距0.5～0.8m鋼格柵拱架加強，并將錨桿與鋼格柵拱架焊接；對塌方形成的空腔回填混凝土塊石，形成有效的傳力拱，對較大的塌方以復(fù)拱的方式進(jìn)行支護(hù)。

　?。?）在進(jìn)行新的開挖時，按公路Ⅴ類圍巖施工，采取短進(jìn)尺、弱爆破、勤觀察、強支護(hù)。對頂拱的集中張開裂隙進(jìn)行超前小導(dǎo)管預(yù)灌漿，增加巖體的強度和自穩(wěn)能力，并作鋼格柵拱架和系統(tǒng)錨桿支護(hù)。

　　（3）永久支護(hù)類型采用Ⅴ類圍巖標(biāo)準(zhǔn)。

　　5 結(jié)論

　　公路隧道的支護(hù)按《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70—2004）的圍巖分類標(biāo)準(zhǔn)，但鑒于某水電站地下洞室區(qū)特殊的工程地質(zhì)條件（巖體強度差異大、結(jié)構(gòu)面較發(fā)育、地應(yīng)力高），參考《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》建議的方法，對地下洞室區(qū)圍巖進(jìn)行工程地質(zhì)分類，并用此結(jié)果調(diào)整了圍巖類別。該段隧道的支護(hù)按《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70—2004）調(diào)整為V類。同時調(diào)整臨時支護(hù)措施，保證工程安全和施工進(jìn)度。