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【摘 要】介绍在引水隧洞黄泥夹石段不良地质情况时，采用小钢管和短进尺快封闭的设计和施工方法，在施工工艺、参数和施工过程进行了具体介绍。
【关键词】隧洞；渗水黄泥夹石地质段；超前支护；超前小钢管；短进尺快封闭
1.工程概况
白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，距巧家县城45km，距昆明约260km。白鹤滩水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，并有拦沙、发展库区航运和改善下游通航条件等综合利用效益，是西电东送骨干电源点之一。电站装机容量约16000MW。
枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等主要建筑物组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程为834.00m，最大坝高289.0m，坝下设水垫塘和二道坝。泄洪设施包括大坝的6个表孔、7个深孔和左岸的3条泄洪隧洞。地下厂房系统采用首部开发方案，分别对称布置在左、右两岸，厂房内各安装8台单机容量为1000MW水轮发电机组。引水隧洞采用单机单管供水，尾水系统为3台机和2台机组共用一条尾水隧洞的方式，左、右两岸各布置3条尾水隧洞，其中每岸有2条与导流隧洞相结合。
5#公路延伸洞位于坝址下游左岸，起点位于5#公路过坝交通洞与303#交通洞交叉口5#K2+978.463桩号处，起点高程628.700m；终点位于506#交通洞K1+446.000桩号处，终点高程665.729m。整个交通洞长707.078m，平均纵坡5.24%，最大纵坡6%。洞室断面为城门洞型，衬砌后断面尺寸为8.5m×6.5m（宽×高）。
2.地质条件
2.1 地形地貌
5#公路延伸洞进洞口位于起点在5#公路过坝交通洞与303#交通洞交叉口处，地表为陡坡地形，桩号K0+300m以后段地表为11#崩坡积体，沿线坡度35°～60°。坡体表面发育冲沟，属于季节性流水。隧洞最大埋深约160m，最小埋深约65m，其中11#崩坡堆积体厚度较大段（桩号K0+585m～K0+620m），洞顶上覆基岩岩体厚约15～20m。
地表分布11#堆积体为崩坡积物，出露在洞顶上方。以玄武岩碎块石为主，块径一般0.2～1m，大者3～5m以上，松散且有架空，据下坝址勘察，堆积体厚度6.75～49.5m，厚度不均匀，自上而下逐渐变厚。
工程区岩层产状N40°～55°E，SE∠15°～25°，构成洞室基岩为二叠系峨眉山组玄武岩第2岩流层（P2β22～P2β21），主要为隐晶质玄武岩、杏仁状玄武岩、斜斑玄武岩、角砾熔岩、第二类柱状节理玄武岩等组成。岩质坚硬，弱～微风化。
隧道沿线主要可见陡倾角断层和缓倾角层内错动带通过，发育主要断层有f28、f508、 f505、f510、f509等，随机层内错动带等。
隧洞沿线地下水埋藏较深，主要以基岩裂隙水的形式存在，岩体透水率微弱，属微～弱透水，局部中等透水；地下水总体不活跃，在地质构造出露位置与局部沿结构面可见渗滴水现象，雨季时受崩坡积体内孔隙性水入渗影响，局部洞段渗流水量可能较大。
沿线基岩露头以弱风化为主，弱风化上段垂直埋深约55～80m，弱风化下段垂直埋深约80～120m。强卸荷垂直深度约35～60m，弱卸荷带垂直深度约65～90m。
桩号K0+000～K0+400m段为微新岩体；桩号K0+400～K0+707.078m段为弱风化岩体，其中桩号K0+575m～K0+615m段部分为弱风化上段岩体。
2.2地质条件分析
根据揭露的地质岩性及地形地貌，基岩风化情况分析，桩号K0+000～K0+400m段为微新岩体；桩号K0+400～K0+707.078m段为弱风化岩体，其中桩号K0+575m～K0+615m段处于11#堆积体下方，为弱风化上段岩体。
隧洞开挖至堆积体段后，根据隧洞开挖掌子面揭露情况分析，隧洞已经进入到堆积体，表现为黄色泥土夹石，伴有地下渗水，该段为V类围岩。经渗水冲刷时掌子面有崩塌出现，并有可能造成大体积塌方，影响到人员、机械设备安全及建设目标。
3.施工方法
11#崩坡积体段主要IV类围岩，部分为Ⅴ类围岩，主要采用短进尺、选择性弱爆破、强支护、早封闭、超前小钢管灌浆（或超前自进式锚杆）和衬砌支护紧跟掌子面的方法。
4.超前小钢管管棚支护
4.1 超前小钢管设计参数确定
进入V类围岩段前加固支护作业完成后，即开始采用超前小钢管支护进洞。
超前小钢管支护设计参数为：直径40mm，长度3～4.5m，环向间距20～40cm，搭接长度不小于1m；本工程拟采用直径40mm无缝钢管，长度4.5m，环向间距为0.3m，排距为3.2m，夹角15°；若遇特殊地质条件时，将采取双排小钢管加强支护方案，增加一排夹角为45°，长度4.5m，环向间距为0.6m，排距为1.2m。（具体布置见图1）
4.2 超前小钢管管棚施工
钢管制作：管头焊成圆锥形，便于入孔；钢管四周钻Φ8出浆孔，用于注浆时作为出浆孔。
钻孔：在靠近掌子面的钢拱架上方布孔，采用YT-28型气腿钻钻孔，孔径52mm，按设计角度15°或45°控制；为保证钻孔角度，避开型钢拱架对钻孔的影响，也可以采取预先对型钢拱架进行开小圆孔布孔，钻孔时钻杆从小圆孔穿过的办法。
钢管安装：将钢管插入孔内，人工用大锤将钢管打入；由于钻孔直径和钢管直径间隙小，且因为地质条件差，多为泥石围岩，易塌孔，當人工不能打入时，采用钻机顶入的方法，具体作法是：在50cm长的断钎尾部焊上挡板，然后将此钎杆插入小钢管，用钻机将小钢管缓慢顶入，直到小钢管末端外露10cm左右，钢管安装即完成。
小钢管注浆：①浆液配合比，注浆用浆液采用水泥～水玻璃浆液，水泥浆以普通425硅酸盐水泥制成，水灰比为1：0.6～1：1，水玻璃的浓度为35Be（玻美度），模数为2.4，水泥与水玻璃的配合比为（体积比）1：0.5～1：1。②注浆压力，根据岩层发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间等因素，注浆压力控制范围为0.5～1.0MPa。③注浆工艺，钢管全部安装完成后，即开始进行注浆作业，先把闸阀与外露的钢管相连接，再把注浆管与闸阀连接好，把按配合比拌制好的浆液通过注浆机灌注进钢管，钢管采用低压注浆，待钢管或基岩不吸浆后，关闭闸阀，转至下一根钢管继续注浆，直到把本段所有钢管注完为止。
在采用超前小钢管支护完成后，对支撑的型钢拱架进行喷砼支护，完成后开始下一进尺开挖。
5.短进尺快封闭施工
隧洞开挖较完整岩体部分仍采用手风钻钻孔爆破，泥土及软质岩层采用机械或人工开挖，从施工安全考虑，优先选用挖机等机械设备进行开挖，开挖进尺不超过1m。开挖出渣完成后，先进行素喷封闭，再架立型钢拱架，锚杆，挂网和喷砼支护，达到搭接长度时，小导管施工循环开始。
6.结语
5#公路延伸洞在穿过堆积体段的渗水黄泥夹石洞挖施工中，采用超前小钢管和短进尺快封闭施工技术进行施工，在开挖过程中未出现塌方，确保了施工安全，仅用一个月就顺利通过了渗水黄泥夹石段，避免了大面积超挖超填量的出现，工程建设计划也得以实现，取得了很好的经济效益和社会效益，对以后的类似地质条件的隧洞施工也是很好的借鉴。
【关键词】隧洞；渗水黄泥夹石地质段；超前支护；超前小钢管；短进尺快封闭
1.工程概况
白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，距巧家县城45km，距昆明约260km。白鹤滩水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，并有拦沙、发展库区航运和改善下游通航条件等综合利用效益，是西电东送骨干电源点之一。电站装机容量约16000MW。
枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等主要建筑物组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程为834.00m，最大坝高289.0m，坝下设水垫塘和二道坝。泄洪设施包括大坝的6个表孔、7个深孔和左岸的3条泄洪隧洞。地下厂房系统采用首部开发方案，分别对称布置在左、右两岸，厂房内各安装8台单机容量为1000MW水轮发电机组。引水隧洞采用单机单管供水，尾水系统为3台机和2台机组共用一条尾水隧洞的方式，左、右两岸各布置3条尾水隧洞，其中每岸有2条与导流隧洞相结合。
5#公路延伸洞位于坝址下游左岸，起点位于5#公路过坝交通洞与303#交通洞交叉口5#K2+978.463桩号处，起点高程628.700m；终点位于506#交通洞K1+446.000桩号处，终点高程665.729m。整个交通洞长707.078m，平均纵坡5.24%，最大纵坡6%。洞室断面为城门洞型，衬砌后断面尺寸为8.5m×6.5m（宽×高）。
2.地质条件
2.1 地形地貌
5#公路延伸洞进洞口位于起点在5#公路过坝交通洞与303#交通洞交叉口处，地表为陡坡地形，桩号K0+300m以后段地表为11#崩坡积体，沿线坡度35°～60°。坡体表面发育冲沟，属于季节性流水。隧洞最大埋深约160m，最小埋深约65m，其中11#崩坡堆积体厚度较大段（桩号K0+585m～K0+620m），洞顶上覆基岩岩体厚约15～20m。
地表分布11#堆积体为崩坡积物，出露在洞顶上方。以玄武岩碎块石为主，块径一般0.2～1m，大者3～5m以上，松散且有架空，据下坝址勘察，堆积体厚度6.75～49.5m，厚度不均匀，自上而下逐渐变厚。
工程区岩层产状N40°～55°E，SE∠15°～25°，构成洞室基岩为二叠系峨眉山组玄武岩第2岩流层（P2β22～P2β21），主要为隐晶质玄武岩、杏仁状玄武岩、斜斑玄武岩、角砾熔岩、第二类柱状节理玄武岩等组成。岩质坚硬，弱～微风化。
隧道沿线主要可见陡倾角断层和缓倾角层内错动带通过，发育主要断层有f28、f508、 f505、f510、f509等，随机层内错动带等。
隧洞沿线地下水埋藏较深，主要以基岩裂隙水的形式存在，岩体透水率微弱，属微～弱透水，局部中等透水；地下水总体不活跃，在地质构造出露位置与局部沿结构面可见渗滴水现象，雨季时受崩坡积体内孔隙性水入渗影响，局部洞段渗流水量可能较大。
沿线基岩露头以弱风化为主，弱风化上段垂直埋深约55～80m，弱风化下段垂直埋深约80～120m。强卸荷垂直深度约35～60m，弱卸荷带垂直深度约65～90m。
桩号K0+000～K0+400m段为微新岩体；桩号K0+400～K0+707.078m段为弱风化岩体，其中桩号K0+575m～K0+615m段部分为弱风化上段岩体。
2.2地质条件分析
根据揭露的地质岩性及地形地貌，基岩风化情况分析，桩号K0+000～K0+400m段为微新岩体；桩号K0+400～K0+707.078m段为弱风化岩体，其中桩号K0+575m～K0+615m段处于11#堆积体下方，为弱风化上段岩体。
隧洞开挖至堆积体段后，根据隧洞开挖掌子面揭露情况分析，隧洞已经进入到堆积体，表现为黄色泥土夹石，伴有地下渗水，该段为V类围岩。经渗水冲刷时掌子面有崩塌出现，并有可能造成大体积塌方，影响到人员、机械设备安全及建设目标。
3.施工方法
11#崩坡积体段主要IV类围岩，部分为Ⅴ类围岩，主要采用短进尺、选择性弱爆破、强支护、早封闭、超前小钢管灌浆（或超前自进式锚杆）和衬砌支护紧跟掌子面的方法。
4.超前小钢管管棚支护
4.1 超前小钢管设计参数确定
进入V类围岩段前加固支护作业完成后，即开始采用超前小钢管支护进洞。
超前小钢管支护设计参数为：直径40mm，长度3～4.5m，环向间距20～40cm，搭接长度不小于1m；本工程拟采用直径40mm无缝钢管，长度4.5m，环向间距为0.3m，排距为3.2m，夹角15°；若遇特殊地质条件时，将采取双排小钢管加强支护方案，增加一排夹角为45°，长度4.5m，环向间距为0.6m，排距为1.2m。（具体布置见图1）
4.2 超前小钢管管棚施工
钢管制作：管头焊成圆锥形，便于入孔；钢管四周钻Φ8出浆孔，用于注浆时作为出浆孔。
钻孔：在靠近掌子面的钢拱架上方布孔，采用YT-28型气腿钻钻孔，孔径52mm，按设计角度15°或45°控制；为保证钻孔角度，避开型钢拱架对钻孔的影响，也可以采取预先对型钢拱架进行开小圆孔布孔，钻孔时钻杆从小圆孔穿过的办法。
钢管安装：将钢管插入孔内，人工用大锤将钢管打入；由于钻孔直径和钢管直径间隙小，且因为地质条件差，多为泥石围岩，易塌孔，當人工不能打入时，采用钻机顶入的方法，具体作法是：在50cm长的断钎尾部焊上挡板，然后将此钎杆插入小钢管，用钻机将小钢管缓慢顶入，直到小钢管末端外露10cm左右，钢管安装即完成。
小钢管注浆：①浆液配合比，注浆用浆液采用水泥～水玻璃浆液，水泥浆以普通425硅酸盐水泥制成，水灰比为1：0.6～1：1，水玻璃的浓度为35Be（玻美度），模数为2.4，水泥与水玻璃的配合比为（体积比）1：0.5～1：1。②注浆压力，根据岩层发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间等因素，注浆压力控制范围为0.5～1.0MPa。③注浆工艺，钢管全部安装完成后，即开始进行注浆作业，先把闸阀与外露的钢管相连接，再把注浆管与闸阀连接好，把按配合比拌制好的浆液通过注浆机灌注进钢管，钢管采用低压注浆，待钢管或基岩不吸浆后，关闭闸阀，转至下一根钢管继续注浆，直到把本段所有钢管注完为止。
在采用超前小钢管支护完成后，对支撑的型钢拱架进行喷砼支护，完成后开始下一进尺开挖。
5.短进尺快封闭施工
隧洞开挖较完整岩体部分仍采用手风钻钻孔爆破，泥土及软质岩层采用机械或人工开挖，从施工安全考虑，优先选用挖机等机械设备进行开挖，开挖进尺不超过1m。开挖出渣完成后，先进行素喷封闭，再架立型钢拱架，锚杆，挂网和喷砼支护，达到搭接长度时，小导管施工循环开始。
6.结语
5#公路延伸洞在穿过堆积体段的渗水黄泥夹石洞挖施工中，采用超前小钢管和短进尺快封闭施工技术进行施工，在开挖过程中未出现塌方，确保了施工安全，仅用一个月就顺利通过了渗水黄泥夹石段，避免了大面积超挖超填量的出现，工程建设计划也得以实现，取得了很好的经济效益和社会效益，对以后的类似地质条件的隧洞施工也是很好的借鉴。