新奥法在石龙水电站引水洞施工中的探索与实践

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 新奥法在石龙水电站引水洞施工中 的探索与实践 【摘要】松江河梯级电站的石龙 引水洞围岩地质条件复杂，洞挖施工难 度大；为预防施工过程中发生安全事故， 在围岩不良地质段采用新奥法指导施工， 经过实践施工效果良好。本文以工程实 例对新奥法工程施工工艺方法在隧洞工 程中的实际应用进行了总结和探索。 中国论文网 /2/view-12908832.htm 【关键词】隧洞；新奥法；实践 Abstract: The surrounding rock in Shilong diversion tunnel of Songjiang River cascade hydropower station is with complex geological conditions and tunnel construction difficulty. For the prevention -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 of accidents in construction process, the New Austrian Tunneling Method was applied to guide the construction in poor geological section in surrounding rock. And it brought good effects. Based on the engineering example of NATM construction method applied in tunnel engineering, the thesis tends to give a conclusion and exploration of the application of NATM. Key words: tunnel; NATM; practice 中图分类号：TV554+.3文献标 识码 A 文章编号： 1 前言 目前对新奥法的定义尚未确定， 按照其支护的特点，称为复合衬砌。基 本的实施方法是：1）开挖时采用光面 爆破或预裂爆破，减弱爆破对围岩原有 裂隙的影响，减小松动圈厚度，以维护 围岩的自承能力；2）开挖后根据出露 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的围岩地质情况对围岩破碎洞段根据围 岩应力变化情况适时地进行以锚喷为主 要支护形式的临时支护，抑制围岩的松 弛和变形；3）利用精密观测仪器对初 期支护洞段进行变形监测，根据变形监 测的结果分析下一步的处理方法。 本文主要介绍石龙引水洞进行锚 喷支护实践和不良地质段的钢支撑的变 形监测实践。 2 工程概况 石龙水电站坝址位于蒲春河口上 游 150m 左右，上距双沟电站约 5.5Km，电站采用混合式开发方式，进 水口位于坝址上游 2.2Km 处的左岸，厂 房位于坝址下游 2.7Km 处，为引水式地 面厂房，是松江河梯级电站中的第三级 电站。本工程以发电为主，兼有防洪任 务的中型水利水电工程。工程等别为 等，电站主要建筑物为 3 级建筑物。相 应施工导流建筑物为级建筑物。厂房 设计洪水为百年一遇(P=1%)，相应洪水 位为 451.31m，校核洪水位为两百年一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 遇(P=0.5%)，相应洪水位 452.21m。引 水隧洞采用单机单洞引水方式。无调压 井，快速工作门设置在进水口。隧洞直 径 6.2m，衬砌厚度 0.5m。本电站采用 引水式厂房。主厂房尺寸(长宽高) 741952m，装机两台，机组安装高程 435.27m，单机引用流量 122.5m3/s,半台 机发电尾水位 444.77m。单机容量 35MW，总装机容量 70MW。引水系统 位于坝体左岸，进水口距离坝轴线约 850m。进水口地形坡度较陡，坡度约 45，覆盖层厚 24m，基岩为安山岩。 岩体中有与洞线呈 6070交角的三条 岩脉和一条小断层分布。岩体裂隙不发 育。引水隧洞洞顶覆盖岩体厚度 35150m，洞身围岩为安山岩，隧洞中 穿越有 10 条陡倾角岩脉和 5 条陡倾角 断层。岩脉和断层仅影响局部岩体稳定。 岩体中有两组较发育的两组裂隙。引水 隧洞围岩多数为 IV 类围岩外，其余为 类围岩。 3 锚喷支护 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 本临时支护形式主要应用于 1#引 水洞 0+0780+094 和 2#引水洞 0+0660+84 洞段，对设计地质预报围 岩较破碎有塌方危险洞段进行此类支护。 为此，施工过程首先对开挖方法进行了 调整，主要以光面爆破开挖修正爆破参 数，最大限度降低对围岩的扰动，降低 塌方的可能性。以下介绍锚喷支护的具 体方法。 3.1 锚喷支护的原理 隧道开挖后适时（开完后 8h 左 右）喷射混凝土，可以抵消松动压力， 使喷混凝土层和围岩共同构成承载体系， 承载山岩应力，防止围岩内岩块的松动、 剥离和坠落。 3.2 初期支护的设计参数（见表 1） 3.3 喷砼配比的选择 水泥用量选择： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 根据工程试验及施工经验，我们 取水泥用量 350kg/m3。 水灰比及用水量： 采用干式喷射混凝土，水灰比在 45%，折算出用水量为 157.5kg/m3。 粗骨料级配及用量：粗骨料的级 配选一级配，骨料直径全部小于 1cm， 不允许有超径砾石，同时粗骨料影响混 凝土喷射时的回弹率及粉尘量的大小， 粗骨料用的多粉尘量相对较小，若粗骨 料用量少，回弹率就小，但粉尘大，根 据试验结果，粗骨料用量与回弹率及粉 尘量关系如图 1。 从图 1 中可以看出，粗骨料的最 适宜的用量为每方喷砼含粗骨料 500600kg，在施工中采用每方喷砼含 粗骨料 520kg。 砂、水泥比和用砂量：喷混凝土 中，砂与水泥的重量比对回弹率和粉尘 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 量影响也非常大，由试验结果得出下面 关系，如图 2。 从图 2 中可以看出，使粉尘量和 回弹率保持较低值的砂、水泥重量比为 33.5 的范围，根据砂水泥比计算出每 方喷砼中含砂约 1150kg。 速凝剂用量：因使用速凝剂种类 不同，用量也不相同，施工中选用的速 凝剂为水泥重量的 5%。 3.4 锚杆施工 材料选用及配合比：钢筋：25 螺 纹钢；水泥：选用 42.5 级普通硅酸盐水 泥；砂：粒度小于 3mm，含云母量不 超过 0.5%，含泥量不超过 3%的优质河 沙；水：松江河河水，PH 值 7.5；早强 剂：氯化钙，掺入水泥重量的 5%；灰 砂比：1：1；水灰比：0.45。 施工工艺流程见图 3： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 3.5 支护效果 通过及时的锚喷支护，没有发生 掉块、塌方等现象，制止了塌方的发展 趋势，保证了施工安全，节约了工程造 价，更重要的是没有影响工期，使这两 段开挖按计划完成，为石龙引水洞的按 期通水奠定了基础。 4 变形监测 在 2洞 0+0660+084 段，洞 顶出现夹泥断层，断层在拱部进出洞段， 开挖时采用了“ 短进尺、弱爆破、超前 锚杆、下导洞” ，并且紧跟掌子面用钢 拱架（钢拱架间距 1.25m）及时支护的 施工方法，顺利通过了该段。但是为了 后期混凝土衬砌及施工安全，对该钢拱 架段进行了变形观测，以便及时掌握钢 拱架变形情况，及时采取措施。下面介 绍变形监测的实践。 4.1 监测断面 监测点选在桩号 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 0+066、0+071、0+076 三个临时钢支护 断面，以监测其拱顶下沉量、拱角及边 墙变形量为主。 4.2 主要监测设备 变形监测采用美国基康公司振弦 系列产品，仪器精度 10-3mm，主要由 监测计算机、数据采集器和钢筋变形计 组成，钢筋变形计一段连接钢筋埋设于 所测岩体的钻孔中，一段连接钢筋焊接 在钢拱架上，中间形成自由体。 4.3 监测结果见表 2 4.4 监测结论 0+066 处和 0+071 处顶拱有下沉 趋势，但速率变化不大，其它几处下沉 不明显，经研究该处洞段必须尽快做二 次永久衬砌。 根据此监测结果，我们马上组织 对 2洞 0+0660+184 段进行了永久 混凝土衬砌，保证了洞室结构安全和人 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 员设备安全，预防了事故的发生，保证 了工期不受影响。 5 实践效果 通过石龙引水洞对新奥法施