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摘要：通过工程实例分析，介绍在水电站引水洞不良地质段岩体的开挖支护中，采用超前小导管支护技术的前提条件和技术关键，综述关键环节施工技术，为今后水电引水洞工程开挖支护提供借鉴。
关键词：水電站引水洞不良地质超前小导管施工技术
1、 项目概况
石门坎水电站位于云南省思茅市墨江县（左岸）和普洱县（右岸）交界的把边江上，是李仙江干流河段规划的七个梯级电站中的第二个。电站总装机容量130MW，是一座以发电为主的水利水电工程。枢纽引水洞全长386m，其中引水口14m采用方变圆断面形式，其他段落采用直径4.9m、3.3m（出口）的圆形断面。引水洞进口洞中心标高726.750m，出口洞中心标高664.000m。该电站引水洞穿越地区地质条件复杂，引0+000.000（进口）-引0+305.000段为元古代花岗岩，围岩等级为Ⅲ类，引0+305.000-引0+312.000段为两种岩体的不整合接触带，岩体较为破碎，围岩等级为Ⅴ类，沿洞轴线长度约7.00m，引0+312.000-引0+386.000（出口）为三叠纪砂岩，围岩等级为Ⅲ类，洞体最大埋深约180m。整个引水洞开挖采用台阶施工法，支护形式采用锚喷方式，120度以下不进行支护。建设单位要求工期7个月完成。本文主要对Ⅴ类围岩不良地质破碎段施工处理方法进行阐述。
2、不良段处理方法
根据工期要求及引水洞特点，本工程采用台阶发开挖方式。投入造孔手风钻，出渣采用3m3 侧卸装载机并配10t 自卸车。采用喷射机进行湿喷，锚杆、注浆导管施工选用车载架配人工手风钻钻孔为主施工。根据引水洞水文地质资料，开挖过程Ⅲ类围岩段为滴水状态，Ⅴ类围岩不良地质破碎段为淋水状态，岩体破碎。为保证施工安全，项目部决定采用超前小导管预注浆施工方法对该不良地质段岩体进行预处理。
2.1超前地质预报
根据地质资料，当是施工开挖支护至引0+300.000处，采用超前水平地质钻孔手段进行地质预报，进一步验证地质勘探结果推断准确性，为施工处理提供准确的数据。采用φ89地质钻孔水平沿洞轴线方向钻进18m（即引0+318.000处）。预报资料显示：在引0+307.000-引0+313.000段，钻探浆液变稀，且为淡红色，岩体破碎，采芯率低下，RQD=33%，为Ⅳ级差，开挖极易产生掉块和坍塌。且在钻探结束后15分钟，钻孔流出清水。证明和勘探资料推断相符，该地段开挖地下水状态为淋水状。
2.2超前小导管支护方案
项目部决定对引0+305.000-引0+315.000段进行超前小导管注浆处理加固岩体，增强其稳定性。除洞底120°范围外均采用超前小导管注浆支护技术方案，小导管采用外径50mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，前端呈椎状，钢管长度为5m。注浆孔φ10mm，间距15cm，间隔双侧预留。采用3排花管，花管环向间距为40cm，纵向相邻两排的水平投影搭接长度为150cm，每环25根注浆管。花管外插角采用10°布置。超前小导管注浆采用超细水泥砂浆，水泥砂浆水灰比：0.5～0.8（重量比）；注浆压力视岩体完整程度、注浆孔深度、涌水压力调整。本项目最终确定注浆压力不低于0.5Mpa，且随着注浆孔的深度加深，注浆压力逐渐增大。（见图）
根据超前地质钻孔预报情况，掘进过程同时，洞身两侧挖100cm×50cm排水沟，并配备2台抽水机。开挖及衬砌施工尽量缩短各施工工序之间的时间，以减少围岩的暴露、 松动和地压增大。
2.3超前小导管支护施工
由于该处理的不良段地质条件很差，围岩岩体松散破碎，且基岩裂隙水丰富。防止注浆时水泥浆沿掌子面裂隙流走，所以在成孔前，对掌子面及侧壁进行喷射C30混凝土，厚度控制在5-7cm，形成止浆屏障。由于在较为完整花岗岩中施工，故第一排导管施工前止浆屏障喷射混凝土轴向范围要求不小于2m。对第二排、第三排导管施工前，要求喷射混凝土轴向范围不小于5m。
注浆孔成孔位置及成孔质量是小导管支护技术的关键部分。首先，按照设计变更图纸测量放样，采用油漆做出孔位标记。钻机就位，调整钻头钻进方向控制外射角10°，然后固定钻机机身，防止钻进过程中由于轻微移动致使钻孔外射角不满足设计要求。钻孔采用φ89钻孔，钻入深度为5.0m。为防止地下水流加大，加快施工速度，同时调入3台钻机，分区（凸字型）进行钻孔施工。由于岩体为较软岩，成孔速度大概20min/孔，完成每排钻孔成孔时间约为3.5h。
由于超前加固地段岩土破碎、地下水较为丰富，所以导管的安设要迅速。成孔结束后迅速洗孔，将孔中岩粉清除。采用带冲击的YT-28型风钻将小导管顶入孔中。花管逐节顶入，采用丝扣连接，保证钢管间的连接强度。防止孔口漏浆，采用麻线混塑胶泥封堵导管孔口周围。
注浆过程是关键。注浆次序由两侧对称向中间进行，同一圈间隔注浆。由下而上。一孔注浆连续进行，不中断。注浆量由大到小，由稀到稠。注浆过程中由于局部岩体裂隙发育，发生跑浆，采用间隔多孔进行注浆。待强度达到设计强度后再进行开挖和初衬施工。
3、结束语
本项目在对该引水洞10m不良地质段围岩进行小导管注浆支护加固中，综合效果显著。在后期开挖和衬砌过程中未发生坍塌、涌水现象。保证了施工安全，缩短了工期，加快了施工进度。
参考资料：
【1】 彭琼.小导管超前支护技术在隧洞施工中的应用【J】.水利水电施工，2009（06）：49-54；
【2】 李怀国.不良地质隧洞施工技术方案研究【J】.中国新技术新产品，2010（14）：100-101；
关键词：水電站引水洞不良地质超前小导管施工技术
1、 项目概况
石门坎水电站位于云南省思茅市墨江县（左岸）和普洱县（右岸）交界的把边江上，是李仙江干流河段规划的七个梯级电站中的第二个。电站总装机容量130MW，是一座以发电为主的水利水电工程。枢纽引水洞全长386m，其中引水口14m采用方变圆断面形式，其他段落采用直径4.9m、3.3m（出口）的圆形断面。引水洞进口洞中心标高726.750m，出口洞中心标高664.000m。该电站引水洞穿越地区地质条件复杂，引0+000.000（进口）-引0+305.000段为元古代花岗岩，围岩等级为Ⅲ类，引0+305.000-引0+312.000段为两种岩体的不整合接触带，岩体较为破碎，围岩等级为Ⅴ类，沿洞轴线长度约7.00m，引0+312.000-引0+386.000（出口）为三叠纪砂岩，围岩等级为Ⅲ类，洞体最大埋深约180m。整个引水洞开挖采用台阶施工法，支护形式采用锚喷方式，120度以下不进行支护。建设单位要求工期7个月完成。本文主要对Ⅴ类围岩不良地质破碎段施工处理方法进行阐述。
2、不良段处理方法
根据工期要求及引水洞特点，本工程采用台阶发开挖方式。投入造孔手风钻，出渣采用3m3 侧卸装载机并配10t 自卸车。采用喷射机进行湿喷，锚杆、注浆导管施工选用车载架配人工手风钻钻孔为主施工。根据引水洞水文地质资料，开挖过程Ⅲ类围岩段为滴水状态，Ⅴ类围岩不良地质破碎段为淋水状态，岩体破碎。为保证施工安全，项目部决定采用超前小导管预注浆施工方法对该不良地质段岩体进行预处理。
2.1超前地质预报
根据地质资料，当是施工开挖支护至引0+300.000处，采用超前水平地质钻孔手段进行地质预报，进一步验证地质勘探结果推断准确性，为施工处理提供准确的数据。采用φ89地质钻孔水平沿洞轴线方向钻进18m（即引0+318.000处）。预报资料显示：在引0+307.000-引0+313.000段，钻探浆液变稀，且为淡红色，岩体破碎，采芯率低下，RQD=33%，为Ⅳ级差，开挖极易产生掉块和坍塌。且在钻探结束后15分钟，钻孔流出清水。证明和勘探资料推断相符，该地段开挖地下水状态为淋水状。
2.2超前小导管支护方案
项目部决定对引0+305.000-引0+315.000段进行超前小导管注浆处理加固岩体，增强其稳定性。除洞底120°范围外均采用超前小导管注浆支护技术方案，小导管采用外径50mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，前端呈椎状，钢管长度为5m。注浆孔φ10mm，间距15cm，间隔双侧预留。采用3排花管，花管环向间距为40cm，纵向相邻两排的水平投影搭接长度为150cm，每环25根注浆管。花管外插角采用10°布置。超前小导管注浆采用超细水泥砂浆，水泥砂浆水灰比：0.5～0.8（重量比）；注浆压力视岩体完整程度、注浆孔深度、涌水压力调整。本项目最终确定注浆压力不低于0.5Mpa，且随着注浆孔的深度加深，注浆压力逐渐增大。（见图）
根据超前地质钻孔预报情况，掘进过程同时，洞身两侧挖100cm×50cm排水沟，并配备2台抽水机。开挖及衬砌施工尽量缩短各施工工序之间的时间，以减少围岩的暴露、 松动和地压增大。
2.3超前小导管支护施工
由于该处理的不良段地质条件很差，围岩岩体松散破碎，且基岩裂隙水丰富。防止注浆时水泥浆沿掌子面裂隙流走，所以在成孔前，对掌子面及侧壁进行喷射C30混凝土，厚度控制在5-7cm，形成止浆屏障。由于在较为完整花岗岩中施工，故第一排导管施工前止浆屏障喷射混凝土轴向范围要求不小于2m。对第二排、第三排导管施工前，要求喷射混凝土轴向范围不小于5m。
注浆孔成孔位置及成孔质量是小导管支护技术的关键部分。首先，按照设计变更图纸测量放样，采用油漆做出孔位标记。钻机就位，调整钻头钻进方向控制外射角10°，然后固定钻机机身，防止钻进过程中由于轻微移动致使钻孔外射角不满足设计要求。钻孔采用φ89钻孔，钻入深度为5.0m。为防止地下水流加大，加快施工速度，同时调入3台钻机，分区（凸字型）进行钻孔施工。由于岩体为较软岩，成孔速度大概20min/孔，完成每排钻孔成孔时间约为3.5h。
由于超前加固地段岩土破碎、地下水较为丰富，所以导管的安设要迅速。成孔结束后迅速洗孔，将孔中岩粉清除。采用带冲击的YT-28型风钻将小导管顶入孔中。花管逐节顶入，采用丝扣连接，保证钢管间的连接强度。防止孔口漏浆，采用麻线混塑胶泥封堵导管孔口周围。
注浆过程是关键。注浆次序由两侧对称向中间进行，同一圈间隔注浆。由下而上。一孔注浆连续进行，不中断。注浆量由大到小，由稀到稠。注浆过程中由于局部岩体裂隙发育，发生跑浆，采用间隔多孔进行注浆。待强度达到设计强度后再进行开挖和初衬施工。
3、结束语
本项目在对该引水洞10m不良地质段围岩进行小导管注浆支护加固中，综合效果显著。在后期开挖和衬砌过程中未发生坍塌、涌水现象。保证了施工安全，缩短了工期，加快了施工进度。
参考资料：
【1】 彭琼.小导管超前支护技术在隧洞施工中的应用【J】.水利水电施工，2009（06）：49-54；
【2】 李怀国.不良地质隧洞施工技术方案研究【J】.中国新技术新产品，2010（14）：100-101；