[发明专利]一种水电站溢洪道洞室开挖支护施工工法

说明书

本发明公开了一种水电站溢洪道洞室开挖支护施工工法，洞室分为上层、中层、下层以及底板保护层四层，主要包括以下步骤：步骤S1：对洞室的上层、中层、下层依次进行开挖；步骤S2：排水洞开挖及支护施工；步骤S3：排水洞洞口段衬砌、灌浆施工及底板衬砌施工；步骤S4：底板保护层底板开挖、支护及垫层混凝土浇筑施工；步骤S5：洞室进洞后为施工支洞提供洞口施工。本发明针对工程地质条件较差的洞室施工，应采取合理的分部开挖方式，形成连贯的开挖工序，在保证施工安全的情况下，合理分层、分部开挖施工，保证了工程安全。

技术领域

本发明属于洞室施工工法的技术领域，具体涉及一种水电站溢洪道洞室开挖支护施工工法。

背景技术

进入21世纪以来，我国的清洁能源的开发和利用进入了高峰期。四川省大渡河双江口水电站为大渡河流域水电梯级开发的控制性工程，枢纽工程由土心墙堆石坝、洞式溢洪道等组成。洞式溢洪道洞室施工区内无区域性断裂切割，构造变形微弱。地表地质测绘和勘探成果表明，施工区内主要由一系列低序次、低级别的小断层、挤压破碎带和节理裂隙结构面组成。洞式溢洪道洞身以Ⅲa、Ⅲb类围岩为主。遇到小断层洞段主要为碎裂岩，成洞条件差，与洞线交角小，对围岩稳定不利，断层及影响带主要为Ⅳ～Ⅴ类围岩，需加强支护处理措施。对埋深大，地应力高洞段，应力释放可能出现片帮和岩爆现象，这给施工带来了严峻的挑战。所述洞式溢洪道的工程施工分析如下：

1、工程条件分析

洞式溢洪道由进口引渠段、控制闸段、泄槽段和出口段组成，其中引渠段长约40m，进口平面上呈不对称的喇叭形，底面高程2470.00m，最小宽度16m。控制闸设1孔16m×22m(宽×高)孔口，采用开敞式WES型实用堰，堰顶高程为2478.00m。控制闸设有检修闸门和弧形工作门各一道。闸室段长40m，闸顶高程为2508.00m。泄槽段由无压洞段和明槽段组成。无压洞桩号为溢0+040.00m~溢1+816.00m，底坡i=0.015，无压洞断面采用城门洞型，宽17.5～19.3m，高22.35～27.15m，衬砌厚1m。明槽段由两个底坡段组成，前段底坡i=0.015，桩号溢1+816.00m～溢1+935.93m，后段底坡i=0.462，桩号溢1+947.88m～溢2+107.39m，两段底坡段由跌坎、水平段和圆弧连接，明槽断面为矩形，槽宽16m，边墙高12m～16m。明槽底板混凝土厚2.0m，左右边墙顶宽2.0m。出口段由挑坎段和下游防护段组成，出口采用挑流消能，挑坎采用斜切鼻坎型式。为保证水流较好规槽且防止水流冲刷下游岸坡，分别对本岸及对岸采取了扩挖，并在一定范围内采取了混凝土护坡。

2、工程地质分析

（1）溢0+040.00m～溢0+073.00m：长33.00m，洞向N85°8'46E，垂直埋深80m～108m。围岩为坚硬的二云二长花岗岩，无大的断层通过，主要发育四组裂隙：J1.N20°～35°W/NE∠25°～40°、J2.N40°～50°E/NW∠40°～56°、J3.N20°～35°W/SW∠40°～55°、J4.N75°W/NE∠84°。岩体微风化～新鲜，地下水不丰富，局部渗滴水，偶见线状流水。岩体为次块状～块状结构，围岩以Ⅱ类为主，成洞条件较好。但需注意随机分布的小断层与节理裂隙组合的不利影响，如J1、J2、J4裂隙对顶拱和边墙稳定不利，应加强支护措施。

（2）溢0+073m～溢1+423m：长1350m，洞向N85°8'46E，垂直埋深80m～500m。围岩主要为坚硬的二云二长花岗岩，穿插伟晶岩脉，两者多呈焊接接触，岩体内无大的断层通过，主要以节理裂隙为主，优势裂隙有四组：J1.N20°～35°W/NE∠25°～40°、J2.N40°～50°E/NW∠40°～56°、J3.N20°～35°W/SW∠40°～55°、J4.N75°W/NE∠84°，岩体微风化～新鲜，地下水不丰，局部渗滴水，偶见线状流水。岩体块状～整体状结构，考虑高地应力折减后，围岩以Ⅲa为主，成洞条件较好。围岩中随机分布有小断层，与节理裂隙相互切割形成不利块体时，可能引起掉块，应加强支护措施。该洞段埋深较深，在施工中可能会遇到岩爆问题以及穿越断层破碎带时涌水问题，应有预防处理措施。