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【摘 要】笔者介绍了锦屏二级水电站引水隧洞绿泥石片岩洞段的开挖、支护、二次扩挖、变形处理等方法与措施，特别是二次扩挖变形处理取得的较好的成效，可供类似隧洞工程借鉴。
【关键词】不良地质；绿片岩石；支护措施；变形观测
１．工程概况
锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源和冕宁三县交界的雅砻江干流锦屏大河湾上，为一低闸、长引水、高水头、大容量的引水式电站。水库正常蓄水位1636m，具有日调节能力。电站装机容量3800MW，多年平均年发电量232.3亿kWh。枢纽工程由首部拦河闸坝、引水系统、尾部地下厂房等部分组成。引水系统采用“3洞8机”布置形式，引水隧洞平均长度16.7km，衬后洞径为11.2m～12.6m。
2.引水隧洞工程地质条件
引水隧洞横穿锦屏山，区内地层经历了多次构造运动，褶皱及断裂构造发育。其中褶皱多为近南北向展布的复式褶皱，且多呈紧密线状排列，岩层陡倾甚至倒转，致使引水线路上地层层序变化较大，同时各地层中岩相变化也较大，使得引水线路西端岩性分布具有一定的不确定性。
3.引水隧洞施工方法
3.1施工工艺
液压锤松动拱架及拱架两侧喷混凝土，采用液压锤（PC300）锤击直接松动拱架与其两侧钢纤维混凝土喷层。拱顶90°范围和局部台车钻孔爆破受液压锤臂长及摆臂角度限制，拱顶900范围喷混凝土层为液压锤施工盲区，该盲区使用弱爆破方式处理，而在其坚硬的岩石部位，由于机械效率低，宜使用弱爆破处理。
弱爆破原则采用多眼少药，合理布置起爆网络，降低对围岩扰动为目的。由于二次扩挖深度一般在0.2～0.6m，平均在0.3m以下，属于小抵抗线爆破，同时存在钢筋网片与格栅拱的影响，因此炸药单耗较常规土岩爆破要大。根据试验段经验，钻爆参数选定为：孔间距a=30～30cm（或w）、排距b=1.3～1.5a(宽孔距爆破参数)、孔深l=h+h0，其中h为钻孔部位台阶高度，h0为超深，单位m。当抵抗线W小于0.3m时，按小抵抗线原则确定炸药单耗，即q=600～1000g/m3，拱架和W偏小时其单耗偏大取值；当W大于0.3m时，q=200～600g/m3，W偏大单耗取小。
单孔装药量按体积公式计算：即Q前=q×a×W×l、Q后=q×a×b×l,原则单孔装药控制在25～100g之间。
爆破网路要求：同段雷达起爆孔数不得超过5孔，且段间时差大于50ms。单段最大起爆药量小于500g，按U.Langefors提出的近距离振动速度公式计算，在距爆源5m处的振动速度小于3cm/s。根据经验表明，该振动速度不会对围岩与支护构成破坏。
3.2引水隧洞二次扩挖处理施工措施
受液压锤臂长及摆臂角度限制，部分范围喷混凝土层为液压锤施工盲区，加之喷射的钢纤维混凝土强度大，液压锤根本无法实施，风镐处理不能保证安全，且效果不甚理想，只能采用弱爆破方式进行松动拱顶90°范围混凝土喷层及机械处理困难的局部围岩（主要为局部夹大理岩洞段）。通过试验段原型观测测试数据表明，应用于试验段的爆破设计参数完全合理，对围岩扰动极小。
因此，二次扩挖处理措施为，以总体贯彻以机械方式为主，在拱顶90°范围及机械处理困难的局部洞段使用弱爆破进行辅助处理，但在坍方段或变形大的洞段扩挖后及时进行锚网喷临时支护。
3.3装药联管放炮施工
采用弱爆破方式，只需起到松动喷混凝土层及围岩的作用，故现场每个孔填装50～100g二号岩石乳化炸药即可，每1m处理循环段共使用5～7.2kg不等。联管采用非电毫秒管，磁电雷管，导爆线连接；爆破工在三臂凿岩台车的配合下完成装药联管，之后所有人员撤离至距爆破处至少300m距离或横向通道内，待爆破后再进行下步工序施工。
3.4拆除旧钢拱架
装载机将开挖台架移至待处理段后，工人在开挖台架上采用氧炔焰切除洞壁上残留的超前小导管、纵向拉杆（影响新钢拱架的安装，必须处理），并将已出露的旧钢拱架分行分割（便于运出）。根据试验段经验，每处理一个循环，平均使用氧气2罐（6m3/罐），乙炔3罐（6m3/罐）。
3.5扩挖支护施工
测工测量已拆除旧钢拱架后的围岩断面，对比扩挖要求的13.3m断面，使用红油漆于侧墙上标出需处理的厚度。现场预备3台风镐，1台Atlas三臂凿岩台车。仍以液压锤为主，对于岩石强度较低和液压锤不能处理的安全部位，工人可站在开挖台架上采用风镐进行扩挖；对于岩石强度较高（局部夹杂大理岩）的部位采用爆破方式处理。
3.6安装新钢拱架
扩挖后或初喷混凝土初凝后立即安装新钢拱架（洞外预制，规格为13.3m跨度，高9.3m），将露出的原系统锚杆及旧钢拱架锁脚锁腰锚杆弯折与新钢拱架焊接牢固。扩挖处理工程中，损坏的系统锚杆经监理同意后可补设，并按照设计要求对系统锚杆外露部分尽量保留，准备同后期衬砌钢筋可靠连接。相邻钢拱架之间设纵向拉杆（Φ25@60cm，长度根据现场确定），与钢拱架主筋焊接连接。
3.7新增锁脚锁腰锚杆
按设计要求每榀钢拱架新增两根锁腰锚杆及两根锁脚锚杆，规格为Φ32，L=9m。新钢拱架安装完毕后，随即安排Atlas三臂凿岩台车于设计部位钻孔，孔径38mm。锁脚锁腰锚杆安装采用“先注浆后插杆”的施工工艺，浆液配合比为水：水泥：沙=0.35：1：1.28，采用GS25EB专用注浆泵注浆。锚杆安装时，保证50cm的外露长度，弯折20cm与钢拱架焊接牢固。
新增锁腰锁脚锚杆布置位置及方式详见后附图一。
3.8复喷25cm厚CF30（硅粉）钢纤维混凝土
新钢拱架及锁脚锁腰锚杆安装完毕后，及时安排复喷25cm厚CF30（硅粉）钢纤维混凝土封闭钢拱架。喷射顺序同初喷，即自下而上，逐渐覆盖至隧洞顶部。
3.9新增系统锚杆
复喷混凝土结束后，于隧洞两侧现有地板往上1.5m位置（标高1622.90m）增设系统锚杆，左右各一根，锚杆规格为Φ32，L=9m，@=1.0m带垫板普通砂浆锚杆。采用Atlas三臂凿岩台车钻孔，孔径38mm。新增系统锚杆安装采用“先注浆后插杆”的施工工艺，浆液配合比为水：水泥：沙=0.35：1：1.28，采用GS25EB专用注浆泵注浆。
3.10预应力锚杆
扩挖段每处理9m后（槽钢出厂长度为9m）便进行预应力锚杆施工，预应力锚杆规格Φ32，L=9m，@1.0m，T=150KN。沿隧洞纵向于中心线位置（高程1623.9m）布置，两侧各一根。为保证预应力锚杆安装精度，测量人员应采用全站仪对其点位进行精确放样，并用红油漆标识于两侧边墙上。采用Atlas三臂凿岩台车钻孔，孔径57mm。
预应力锚杆安装时，孔底1.5m范围作为锚固段，锚固材料采用水泥砂浆，配合比为水：水泥：沙=0.35：1：1（质量比），GS25EB专用注浆泵注浆。锚固段注入砂浆后立即插杆，锚杆上附带ф10注浆管及排气管，注浆管距孔底2m（确保其不被锚固砂浆堵住），排气管距孔口20cm。
4.结束语
良好的支护能够维持围岩的稳定，无论是锦屏山隧道，还是目前的大断面洞室，尤其是软岩洞段，采取围岩预加固措施、锚网拱喷，达到对围岩及时施加支护力（围压），加强变形监测信息分析，是完全能够达到全断面开挖，同时即便有混凝土衬砌，混凝土也可滞后掌子面相当长的距离来组织施工，通过采取合理的支护措施，有效抑制围岩的变形，确保隧洞围岩的稳定。
【关键词】不良地质；绿片岩石；支护措施；变形观测
１．工程概况
锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源和冕宁三县交界的雅砻江干流锦屏大河湾上，为一低闸、长引水、高水头、大容量的引水式电站。水库正常蓄水位1636m，具有日调节能力。电站装机容量3800MW，多年平均年发电量232.3亿kWh。枢纽工程由首部拦河闸坝、引水系统、尾部地下厂房等部分组成。引水系统采用“3洞8机”布置形式，引水隧洞平均长度16.7km，衬后洞径为11.2m～12.6m。
2.引水隧洞工程地质条件
引水隧洞横穿锦屏山，区内地层经历了多次构造运动，褶皱及断裂构造发育。其中褶皱多为近南北向展布的复式褶皱，且多呈紧密线状排列，岩层陡倾甚至倒转，致使引水线路上地层层序变化较大，同时各地层中岩相变化也较大，使得引水线路西端岩性分布具有一定的不确定性。
3.引水隧洞施工方法
3.1施工工艺
液压锤松动拱架及拱架两侧喷混凝土，采用液压锤（PC300）锤击直接松动拱架与其两侧钢纤维混凝土喷层。拱顶90°范围和局部台车钻孔爆破受液压锤臂长及摆臂角度限制，拱顶900范围喷混凝土层为液压锤施工盲区，该盲区使用弱爆破方式处理，而在其坚硬的岩石部位，由于机械效率低，宜使用弱爆破处理。
弱爆破原则采用多眼少药，合理布置起爆网络，降低对围岩扰动为目的。由于二次扩挖深度一般在0.2～0.6m，平均在0.3m以下，属于小抵抗线爆破，同时存在钢筋网片与格栅拱的影响，因此炸药单耗较常规土岩爆破要大。根据试验段经验，钻爆参数选定为：孔间距a=30～30cm（或w）、排距b=1.3～1.5a(宽孔距爆破参数)、孔深l=h+h0，其中h为钻孔部位台阶高度，h0为超深，单位m。当抵抗线W小于0.3m时，按小抵抗线原则确定炸药单耗，即q=600～1000g/m3，拱架和W偏小时其单耗偏大取值；当W大于0.3m时，q=200～600g/m3，W偏大单耗取小。
单孔装药量按体积公式计算：即Q前=q×a×W×l、Q后=q×a×b×l,原则单孔装药控制在25～100g之间。
爆破网路要求：同段雷达起爆孔数不得超过5孔，且段间时差大于50ms。单段最大起爆药量小于500g，按U.Langefors提出的近距离振动速度公式计算，在距爆源5m处的振动速度小于3cm/s。根据经验表明，该振动速度不会对围岩与支护构成破坏。
3.2引水隧洞二次扩挖处理施工措施
受液压锤臂长及摆臂角度限制，部分范围喷混凝土层为液压锤施工盲区，加之喷射的钢纤维混凝土强度大，液压锤根本无法实施，风镐处理不能保证安全，且效果不甚理想，只能采用弱爆破方式进行松动拱顶90°范围混凝土喷层及机械处理困难的局部围岩（主要为局部夹大理岩洞段）。通过试验段原型观测测试数据表明，应用于试验段的爆破设计参数完全合理，对围岩扰动极小。
因此，二次扩挖处理措施为，以总体贯彻以机械方式为主，在拱顶90°范围及机械处理困难的局部洞段使用弱爆破进行辅助处理，但在坍方段或变形大的洞段扩挖后及时进行锚网喷临时支护。
3.3装药联管放炮施工
采用弱爆破方式，只需起到松动喷混凝土层及围岩的作用，故现场每个孔填装50～100g二号岩石乳化炸药即可，每1m处理循环段共使用5～7.2kg不等。联管采用非电毫秒管，磁电雷管，导爆线连接；爆破工在三臂凿岩台车的配合下完成装药联管，之后所有人员撤离至距爆破处至少300m距离或横向通道内，待爆破后再进行下步工序施工。
3.4拆除旧钢拱架
装载机将开挖台架移至待处理段后，工人在开挖台架上采用氧炔焰切除洞壁上残留的超前小导管、纵向拉杆（影响新钢拱架的安装，必须处理），并将已出露的旧钢拱架分行分割（便于运出）。根据试验段经验，每处理一个循环，平均使用氧气2罐（6m3/罐），乙炔3罐（6m3/罐）。
3.5扩挖支护施工
测工测量已拆除旧钢拱架后的围岩断面，对比扩挖要求的13.3m断面，使用红油漆于侧墙上标出需处理的厚度。现场预备3台风镐，1台Atlas三臂凿岩台车。仍以液压锤为主，对于岩石强度较低和液压锤不能处理的安全部位，工人可站在开挖台架上采用风镐进行扩挖；对于岩石强度较高（局部夹杂大理岩）的部位采用爆破方式处理。
3.6安装新钢拱架
扩挖后或初喷混凝土初凝后立即安装新钢拱架（洞外预制，规格为13.3m跨度，高9.3m），将露出的原系统锚杆及旧钢拱架锁脚锁腰锚杆弯折与新钢拱架焊接牢固。扩挖处理工程中，损坏的系统锚杆经监理同意后可补设，并按照设计要求对系统锚杆外露部分尽量保留，准备同后期衬砌钢筋可靠连接。相邻钢拱架之间设纵向拉杆（Φ25@60cm，长度根据现场确定），与钢拱架主筋焊接连接。
3.7新增锁脚锁腰锚杆
按设计要求每榀钢拱架新增两根锁腰锚杆及两根锁脚锚杆，规格为Φ32，L=9m。新钢拱架安装完毕后，随即安排Atlas三臂凿岩台车于设计部位钻孔，孔径38mm。锁脚锁腰锚杆安装采用“先注浆后插杆”的施工工艺，浆液配合比为水：水泥：沙=0.35：1：1.28，采用GS25EB专用注浆泵注浆。锚杆安装时，保证50cm的外露长度，弯折20cm与钢拱架焊接牢固。
新增锁腰锁脚锚杆布置位置及方式详见后附图一。
3.8复喷25cm厚CF30（硅粉）钢纤维混凝土
新钢拱架及锁脚锁腰锚杆安装完毕后，及时安排复喷25cm厚CF30（硅粉）钢纤维混凝土封闭钢拱架。喷射顺序同初喷，即自下而上，逐渐覆盖至隧洞顶部。
3.9新增系统锚杆
复喷混凝土结束后，于隧洞两侧现有地板往上1.5m位置（标高1622.90m）增设系统锚杆，左右各一根，锚杆规格为Φ32，L=9m，@=1.0m带垫板普通砂浆锚杆。采用Atlas三臂凿岩台车钻孔，孔径38mm。新增系统锚杆安装采用“先注浆后插杆”的施工工艺，浆液配合比为水：水泥：沙=0.35：1：1.28，采用GS25EB专用注浆泵注浆。
3.10预应力锚杆
扩挖段每处理9m后（槽钢出厂长度为9m）便进行预应力锚杆施工，预应力锚杆规格Φ32，L=9m，@1.0m，T=150KN。沿隧洞纵向于中心线位置（高程1623.9m）布置，两侧各一根。为保证预应力锚杆安装精度，测量人员应采用全站仪对其点位进行精确放样，并用红油漆标识于两侧边墙上。采用Atlas三臂凿岩台车钻孔，孔径57mm。
预应力锚杆安装时，孔底1.5m范围作为锚固段，锚固材料采用水泥砂浆，配合比为水：水泥：沙=0.35：1：1（质量比），GS25EB专用注浆泵注浆。锚固段注入砂浆后立即插杆，锚杆上附带ф10注浆管及排气管，注浆管距孔底2m（确保其不被锚固砂浆堵住），排气管距孔口20cm。
4.结束语
良好的支护能够维持围岩的稳定，无论是锦屏山隧道，还是目前的大断面洞室，尤其是软岩洞段，采取围岩预加固措施、锚网拱喷，达到对围岩及时施加支护力（围压），加强变形监测信息分析，是完全能够达到全断面开挖，同时即便有混凝土衬砌，混凝土也可滞后掌子面相当长的距离来组织施工，通过采取合理的支护措施，有效抑制围岩的变形，确保隧洞围岩的稳定。