山东大禹水务建设集团有限公司 山东济南 250000
1.项目概况
湖北白莲河抽水蓄能电站工程，工程为永久性建筑Ⅰ等大[1]型工程，主要涵盖上库水坝、输水系统、地下厂房、尾水口、下游原有水库等，装机4台300KW发电机组，总投资5亿。
输水系统为两条隧洞，引1#2#洞平行排列，总长1.2KM，圆形标准断面，混凝土衬砌后标准半径4.5m，设计全洞系统喷锚支护；随机钢架挂网支护。
引1#2#隧洞土石方洞挖量20万m³，喷混凝土0.7万立方，锚杆2570根，钢架80t，挂钢筋网80t，合同工期19个月。
2.工程地质条件
引1#2#隧洞埋深70-120m，围岩以微风化、少量全风化岩、发育不良，夹片岩、片麻岩居多，围岩Ⅳ、Ⅴ类分别占比27%、10%，Ⅲ类围岩占比63%。小型断裂层居多、节理破碎。隧洞进出口围岩地勘为片麻岩，节理发育，岩体破碎。距离洞口30m段存在3m断层，岩石碎裂，自稳能力差。围岩透水以潜水为主。
3.施工支洞及主洞开挖
引水隧洞共用一条支洞桩号K0+1000引入，以均衡施工为原则，在总进度上，有利于加快进度。综合比较，保证两条主洞相向开挖，并根据围岩条件，调整开挖方式。
3.1作业程序
采用钻爆法开挖隧洞，为了提高效率，洞身自上而下分两层台阶进行开挖支护。上台阶开挖考虑到开挖机械性能及支护施工的需要，确定开挖高度约为5.6-6.6m；底层开挖高度为4-3 m。上层开挖支护完成无安全隐患后，进行底层开挖。开挖底层时隧洞底部预留一定厚度的石渣以利行车，此部分石渣在浇筑混凝土前清底时一次清基冲洗干净。
3.2通风通水设计
通风问题往往成为中长隧洞能否实现快速施工的关键。在隧洞施工中，通风方式是采用两台ahk-2300-F55型轴流风机通过施工支洞向1#2#引水隧洞吹入式集中供风。采用125cm高强复合塑料通风管向内压风。根据隧洞高度在拱角每隔 4m设一锚杆吊挂风桶。因为长距离供风的沿程损失太大，若是一味加大风机功率，使得通风管吹入式也只是将烟尘吹离工作面，全洞仍处于烟雾缭绕状态既影响工效，又不利于劳动者的健康。在掌子面附近的封闭区内设立水雰喷射装置，利用水雾强迫降烟尘。这种喷雾器十分简单.将风管与水管的管口压扁平，开口宽度2mm左右.两管焊成八字形，高压风与水分别从两管吹岀，调整水压力与流量，风将水吹成雾状，爆破后立即开启风、水两阀，刚产生的高浓度烟尘经水雾吸收后沉降下落，使烟雾量减 少70%〜80%。
洞内钻孔供风和供水管线釆用Φ125mm钢管和Φ100 mm钢管，沿洞侧壁距底板0.6 m高布置，插筋固定。供风和供水均采用施工支洞洞口的200m³集中供风站完成供风。
引水隧洞另两段接入施工支洞的供水系统进行供水，洞内敷设一条DN80焊接钢管，管路每节长6 m，采用法兰连接，与工作面的距离为65 cm，布设在隧洞的右侧。
支洞入口设置两台500 kVA变压器通过施工支洞为1#2#引水隧洞供电，上库进进水口附近架设一条10 kV高压线至引水隧洞进口段附近，设1台630 kVA变压器向引水隧洞进口段（300 m）开挖施工洞口处的轴流风机等供电。洞内架设三相四线BLXT-75mm2绝缘线，照明电压36 V，每隔30 m安装一只200 W的防水高压灯。
3.3开挖方式
采用钻爆法开挖隧洞时，钻孔与出渣是循环作业的两大关键，应认真对待。隧洞采用台阶面开挖，当钻车进不去时，首选的钻孔设备就是手风钻。如果能釆用多臂钻钻孔，也应从孔数、孔深 等因素来比选风钻与车钻。必须注意到洞内空间，车钻的钻孔速度虽然快，但 调车与避车很占时间，而手风钻有“船小好调头”的优势，效率不一定低。为了缩短钻孔时间，在台阶中往往可采用长短钎同时作业，即短钎在前，长钎在后，在4台风钻之间可以插进2台长钎风钻，以加 快钻孔工序。进尺是掘进作业的重要参数，通常取用的循环进尺为隧洞开挖宽度的0.6倍左右，例如隧洞开挖宽度为3 m，进尺即为 1. 8 m，钻孔深度可取2.0 m，这个深度应处于钻机的最佳深度范围。进尺应与循环时间相协调才能取得最佳掘进效率，上、下层开挖施工均采用气腿手风钻钻孔，掏槽孔、崩落孔及周边孔孔径均为Φ42 mm，上层开 挖采用空孔直孔掏槽；人工装2号岩石炸药或乳化 炸药（掏槽孔、底孔和有渗水处）；掏槽孔、崩落孔 采用Φ32 mm药卷，非电雷管起爆，光爆孔采用 Φ©25 mm药卷，导爆索联网起爆（将药卷捆在导爆 索上，采用竹片送入孔内，洞口渐变段及洞身IV、V类围岩段循环进尺为2.0 m，其他施工段上层循环 进尺为3.0~3.5m。下层釆用由上、下游后退扩挖的方式，边后退扩挖边将洞内的风水电等设施拆除，后退扩挖循环进尺为4.5 m。
3.4支护方式
一个合理的循环图是隧洞快速掘进必不可少的方案措施，初期支护施工按照35 m进行循环作业，IV、V类围岩根据具体情况及时进行局部随机支护。洞身支护以移动台车钻孔为主，采用移动式混凝土台车湿喷工艺进行喷锚施工，安装锚杆采用人工配合锚杆台车进行，挂网采用人工在喷锚台车上进行。
3.5地质不良地段处理措施
对于围岩不良情况应及时报监理单位，经四方单位共同对不良地质段进行鉴定后，监理单位作出评定后，提出施工处理措施。对于不良地质段，一般采取随机支护措施，对于岩石严重破碎情况，采用超前锚杆先行以及钢架及时跟进的处理方法。严格遵守“短进尺、弱爆破、少扰动，紧封闭，多观测”的施工原则。
4.结论
隧洞的施工安全也是“以防为主”。光爆锚喷及“新奥法” 等技术在隧洞中的使用效果比较好，应积极推广采用。本项目上、下层台阶开挖方式保证了引水隧洞施工进度和质量，1#、2#号引水隧洞月进尺均保证在100 m以上，且质量满足规范要求；完善的施工组织管理制度使引水隧洞在开挖支护过程中安全、快速跨越危岩地段。经过变形监测结果显示，1#、2#号引水隧洞围岩变形观测值自稳状态良好，杜绝突变现象发生，锚杆应力状况较好，观测结果满足要求；声波测试表明，开挖爆破参数控制优良，对围岩应力释放影响较小，综上所述，要实现快速施工，软硬件要一齐抓。硬件是选择设备及其组合，软件是施工组织设计及科学管理。