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【摘 要】 在以Ⅳ类围岩为主的沙坪水电站引水隧洞工程中，根据实际地质情况，灵活采用了新奥法一期支护施工，如型钢、钢格栅支撑、型钢附拱、超前管棚等，经时间检验，已满足并超出了设计标准。
【关键词】 围岩；引水隧洞；新奥法；支护施工
新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，即在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。
1 新奥法施工基本原理
新奥法施工的基本原理是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工。新奧法的主要原则可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”。
2 新奥法在沙坪水电站引水系统中的应用
沙坪水电站位于四川雅安青衣江一级支流周公河中下游，隧洞轴线基本沿沙坪背斜西翼展布。隧洞出口洞段处于四方石Ⅱ级阶地之下，地面高程677～690m，所处地段为一缓坡平台，地形坡度小于10°，台面上部为厚5～12m阶地堆积层，下伏基岩为J2s泥岩夹砂岩，隧洞上伏基岩厚约20～30m，多属弱～微风化岩体，层部夹层发育，属Ⅴ类围岩，开挖后洞室稳定性差，需及时进行支护处理。出口边坡为J2s泥岩夹砂岩构成，斜-顺向坡，边坡上部有厚大于5.0m松散堆积层。上部强风化岩体及松散堆积层强度低，开挖边坡稳定性差，应采取相应处理措施。
2.1 一般地质洞段
（1）Ⅲ类围岩洞段
采用锚喷支护：Φ25砂浆锚杆，L=3m，外露0.4m，排距3m，环间距45°，顶拱120°范围梅花型布置；顶拱120°范围喷10cm厚C20混凝土，布置形式如图1所示。
（2）Ⅳ类围岩洞段
采用挂网喷锚支护：Φ25砂浆锚杆，L=4.5m，外露0.5m，排距3m，环间距45°，顶拱270°范围梅花型布置；顶拱270°范围喷10cm厚C20混凝土；顶拱90°范围挂Φ6.5@15×15cm钢筋网片，布置形式如图2所示。
（3）Ⅴ类围岩洞段
采用挂网锚喷钢格栅支护：Φ25砂浆锚杆，L=4.5m，外露0.5m，排距1.5m，环间距21°，顶拱270°范围梅花型布置；顶拱270°范围喷10cm厚C20混凝土；顶拱270°范围挂Φ6.5@15×15cm钢筋网片；钢格栅或型钢拱架榀距80cm，布置形式如图3所示。
图3 D3型支护剖面图
2.2 特殊地质洞段
2.2.1 掉块洞段的开挖和支护
开挖揭露的岩层为砂岩和泥岩互层薄层带，围岩十分破碎，层间粘结力较低，顶拱左侧有掉块现象，稳定性极差。
支护方式：
1、开挖进尺控制在1.0 m左右；
2、桩号引5+380.00掌子面顶拱180°范围内布设Φ48@40cm、L=4.5m的超前管棚，超前管棚搭在型钢拱架上方并与型钢拱架焊接；
3、采用型钢拱架支撑，榀距50cm；
4、其它支护形式按一般地质洞段进行。
2.2.2 渗水洞段的开挖和支护
开挖揭露的岩层为均薄层砂岩、泥岩、岩层破碎，风化严重，且层间夹泥，围岩右侧弧段部位伴有线状渗水，对围岩稳定性极其不利。
支护方式：
1、洞段出渣后先对两侧墙及拱顶弧段部位掌子面素喷3cm厚C20混凝土；
2、桩号引5+355.00与桩号引5+382.00掌子面顶拱120°范围内布设Φ25@50cm、L=4.5m的超前锚杆，其外露0.5cm，仰角10°～15°；
3、局部有渗水部位，布设Φ50mm、L=4.5m排水孔。
2.2.3 既有掉块又有渗水洞段的开挖和支护
开挖揭露的岩层为砂岩和泥岩薄层带，层间夹泥，风化严重，岩体破碎，且拱顶及直墙部位伴有线状渗水，局部掉块严重，稳定性极差。
支护方式：
1、洞挖出渣后先对两侧墙及拱顶弧段部位素喷3cm厚C20混凝土封闭掌子面；
2、该洞段采用I18型钢拱架支撑，榀距50cm；
3、两侧直墙及拱顶范围内挂Φ6.5@15×15cm钢筋网片、喷15cm厚（含素喷3cm厚C20混凝土）C20混凝土进行支护；
4、Φ25（砂浆锚杆）系统锚杆，顶拱间距30°，边墙间距2m，排距1.5m，L=1.5m，外露0.1m，梅花型布置；
5、其它支护形式按一般地质洞段进行。
2.2.4 支洞与主动交叉特殊洞段的开挖和支护
4#支洞交叉处揭露岩体以中厚层粉砂岩为主（局部岩体泥质含量少，且伴有泥质夹层），走向略顺洞轴线方向，受地质塌方影响，该段下游左、右侧边墙及拱顶部分均出现多组切割裂缝，且无咬合力，自稳性差。经下游超前管棚及锚杆布设施工后，为进行锁口型钢拱架的架立施工，在对压力管道局部欠挖处理时即局部弱爆破后发生连续掉块，掉块情况严重导致该处塌方。
支护方式：
1、对塌方处周边及正对掌子面采用5cm厚C20混凝土素喷封闭处理；
2、根据现场实际情况，垂直层面增设Φ25随机锚杆，L=4.5m、外露0.1m；
3、拱顶及边墙范围内挂Φ8@15×15cm钢筋网片，紧贴岩面架立I18型钢拱架，型钢拱架榀距0.3m，为保证拱架刚度，对拱幅较大部位焊接I18型钢横梁；另紧贴型钢拱架增设一层Φ8@15×15cm钢筋网片，其C20混凝土喷护厚度直至与型钢内表面相平；
4、为保证交叉处整体稳定，对上游锁口段增设一层Φ8@15×15cm钢筋网片，并增喷C20混凝土直至与锁口型钢内表面相平（喷护总厚度约0.45m）。
3 结论
至今，沙坪水电站引水隧洞一期支护后，暴露时间最长的洞段已33个月有余，时间最短的也已13个月有余（因停工，隧洞一期支护后一直处于暴露状态，期间还经历了“5.12”地震考验）。最近一次检查结果是：除个别地方有岩石掉块和喷射混凝土脱落外，其余无异常现象，完全达到了设计规定的半年暴露期要求。
综上所述，在大部分Ⅳ类，少数Ⅲ、Ⅴ类围岩的地质条件下，采用上述新奥法进行引水隧洞一期支护是合理并且超出标准的。
参考文献
[1] 赵河山；新奥法施工及其适用条件探讨[J]；山西水利科技；1997年04期
[2] 何芳志；新奥法隧道施工概念浅析[J]；市政技术；1998年03期
[3] 李治平；新奥法施工特点及施工要点[J]；昆明冶金高等专科学校学报；1999年02期
【关键词】 围岩；引水隧洞；新奥法；支护施工
新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，即在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。
1 新奥法施工基本原理
新奥法施工的基本原理是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工。新奧法的主要原则可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”。
2 新奥法在沙坪水电站引水系统中的应用
沙坪水电站位于四川雅安青衣江一级支流周公河中下游，隧洞轴线基本沿沙坪背斜西翼展布。隧洞出口洞段处于四方石Ⅱ级阶地之下，地面高程677～690m，所处地段为一缓坡平台，地形坡度小于10°，台面上部为厚5～12m阶地堆积层，下伏基岩为J2s泥岩夹砂岩，隧洞上伏基岩厚约20～30m，多属弱～微风化岩体，层部夹层发育，属Ⅴ类围岩，开挖后洞室稳定性差，需及时进行支护处理。出口边坡为J2s泥岩夹砂岩构成，斜-顺向坡，边坡上部有厚大于5.0m松散堆积层。上部强风化岩体及松散堆积层强度低，开挖边坡稳定性差，应采取相应处理措施。
2.1 一般地质洞段
（1）Ⅲ类围岩洞段
采用锚喷支护：Φ25砂浆锚杆，L=3m，外露0.4m，排距3m，环间距45°，顶拱120°范围梅花型布置；顶拱120°范围喷10cm厚C20混凝土，布置形式如图1所示。
（2）Ⅳ类围岩洞段
采用挂网喷锚支护：Φ25砂浆锚杆，L=4.5m，外露0.5m，排距3m，环间距45°，顶拱270°范围梅花型布置；顶拱270°范围喷10cm厚C20混凝土；顶拱90°范围挂Φ6.5@15×15cm钢筋网片，布置形式如图2所示。
（3）Ⅴ类围岩洞段
采用挂网锚喷钢格栅支护：Φ25砂浆锚杆，L=4.5m，外露0.5m，排距1.5m，环间距21°，顶拱270°范围梅花型布置；顶拱270°范围喷10cm厚C20混凝土；顶拱270°范围挂Φ6.5@15×15cm钢筋网片；钢格栅或型钢拱架榀距80cm，布置形式如图3所示。
图3 D3型支护剖面图
2.2 特殊地质洞段
2.2.1 掉块洞段的开挖和支护
开挖揭露的岩层为砂岩和泥岩互层薄层带，围岩十分破碎，层间粘结力较低，顶拱左侧有掉块现象，稳定性极差。
支护方式：
1、开挖进尺控制在1.0 m左右；
2、桩号引5+380.00掌子面顶拱180°范围内布设Φ48@40cm、L=4.5m的超前管棚，超前管棚搭在型钢拱架上方并与型钢拱架焊接；
3、采用型钢拱架支撑，榀距50cm；
4、其它支护形式按一般地质洞段进行。
2.2.2 渗水洞段的开挖和支护
开挖揭露的岩层为均薄层砂岩、泥岩、岩层破碎，风化严重，且层间夹泥，围岩右侧弧段部位伴有线状渗水，对围岩稳定性极其不利。
支护方式：
1、洞段出渣后先对两侧墙及拱顶弧段部位掌子面素喷3cm厚C20混凝土；
2、桩号引5+355.00与桩号引5+382.00掌子面顶拱120°范围内布设Φ25@50cm、L=4.5m的超前锚杆，其外露0.5cm，仰角10°～15°；
3、局部有渗水部位，布设Φ50mm、L=4.5m排水孔。
2.2.3 既有掉块又有渗水洞段的开挖和支护
开挖揭露的岩层为砂岩和泥岩薄层带，层间夹泥，风化严重，岩体破碎，且拱顶及直墙部位伴有线状渗水，局部掉块严重，稳定性极差。
支护方式：
1、洞挖出渣后先对两侧墙及拱顶弧段部位素喷3cm厚C20混凝土封闭掌子面；
2、该洞段采用I18型钢拱架支撑，榀距50cm；
3、两侧直墙及拱顶范围内挂Φ6.5@15×15cm钢筋网片、喷15cm厚（含素喷3cm厚C20混凝土）C20混凝土进行支护；
4、Φ25（砂浆锚杆）系统锚杆，顶拱间距30°，边墙间距2m，排距1.5m，L=1.5m，外露0.1m，梅花型布置；
5、其它支护形式按一般地质洞段进行。
2.2.4 支洞与主动交叉特殊洞段的开挖和支护
4#支洞交叉处揭露岩体以中厚层粉砂岩为主（局部岩体泥质含量少，且伴有泥质夹层），走向略顺洞轴线方向，受地质塌方影响，该段下游左、右侧边墙及拱顶部分均出现多组切割裂缝，且无咬合力，自稳性差。经下游超前管棚及锚杆布设施工后，为进行锁口型钢拱架的架立施工，在对压力管道局部欠挖处理时即局部弱爆破后发生连续掉块，掉块情况严重导致该处塌方。
支护方式：
1、对塌方处周边及正对掌子面采用5cm厚C20混凝土素喷封闭处理；
2、根据现场实际情况，垂直层面增设Φ25随机锚杆，L=4.5m、外露0.1m；
3、拱顶及边墙范围内挂Φ8@15×15cm钢筋网片，紧贴岩面架立I18型钢拱架，型钢拱架榀距0.3m，为保证拱架刚度，对拱幅较大部位焊接I18型钢横梁；另紧贴型钢拱架增设一层Φ8@15×15cm钢筋网片，其C20混凝土喷护厚度直至与型钢内表面相平；
4、为保证交叉处整体稳定，对上游锁口段增设一层Φ8@15×15cm钢筋网片，并增喷C20混凝土直至与锁口型钢内表面相平（喷护总厚度约0.45m）。
3 结论
至今，沙坪水电站引水隧洞一期支护后，暴露时间最长的洞段已33个月有余，时间最短的也已13个月有余（因停工，隧洞一期支护后一直处于暴露状态，期间还经历了“5.12”地震考验）。最近一次检查结果是：除个别地方有岩石掉块和喷射混凝土脱落外，其余无异常现象，完全达到了设计规定的半年暴露期要求。
综上所述，在大部分Ⅳ类，少数Ⅲ、Ⅴ类围岩的地质条件下，采用上述新奥法进行引水隧洞一期支护是合理并且超出标准的。
参考文献
[1] 赵河山；新奥法施工及其适用条件探讨[J]；山西水利科技；1997年04期
[2] 何芳志；新奥法隧道施工概念浅析[J]；市政技术；1998年03期
[3] 李治平；新奥法施工特点及施工要点[J]；昆明冶金高等专科学校学报；1999年02期