新奧法在水工隧洞施工中的應(yīng)用

田琳

【摘要】本文應(yīng)用"新奧法"原理，在水工隧洞施工中結(jié)合實(shí)際的地形、地質(zhì)與水文地質(zhì)

條件，進(jìn)行控制開挖。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)出不良地質(zhì)洞段水工隧洞的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，包

括：（1）查明開挖后的地質(zhì)情況，是鑿?fù)ú涣嫉刭|(zhì)洞段的基礎(chǔ)；（2）短進(jìn)尺、少擾動，分

部開挖及時支護(hù)以及治塌先治水等，是確保施工安全的主要措施；（3）不良地質(zhì)洞段因巖

體破碎，圍巖穩(wěn)定性差，為了確保工期，采用開挖后及時組織襯砌，即是常用的施工安全

措施。

【關(guān)鍵詞】水工隧洞 新奧法 設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)

1 工程概況

文山市小河尾水庫位于我市西部薄竹山東麓壩心鄉(xiāng)的小平壩自然村， 距文山城43.8km，其中：文平線二級油路文山至新開田21.0km，新開田至壩心四級（下限）混凝土路18.0km，鄉(xiāng)村公路4.8km，交通快捷。

水庫壩址地理坐標(biāo)東經(jīng)103°59′30″，北緯23°23′22″，壩址海拔高程1985.0m。屬紅河流域?yàn)o江水系盤龍河一級支流暮底河發(fā)源地，是州內(nèi)目前已建海拔最高的水庫之一。

小河尾水庫主要樞紐工程：攔河壩為埋石混凝土雙曲拱壩， 壩高35.6m， 挑流消能，總庫容398.9萬m3；輸水隧洞全長671.089m， 無壓， 進(jìn)口設(shè)1×1m鑄鐵檢修、工作閘門各一道；輸水干渠長1.2km。小河尾水庫壩址以上控制徑流面積8.2km2，外引區(qū)徑流面積35.1km2。經(jīng)現(xiàn)場量測， 外引流區(qū)有0.5m3/s的水量常年補(bǔ)給，年供水量達(dá)1500萬m3。是一座以灌溉為主， 兼顧?quán)l(xiāng)村人畜飲水等綜合利用，具有中轉(zhuǎn)功能的?。ㄒ唬┬退畮欤蜃匀画h(huán)境條件優(yōu)越， 社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三大效益顯著。

2005年3月小河尾水庫開工建設(shè)，本人作為建設(shè)單位的主要專業(yè)技術(shù)骨干，參與完成該項(xiàng)目的工程建設(shè)管理全過程。

2007年3月31日大壩封頂標(biāo)志著主體工程完工，主要建設(shè)內(nèi)容：攔河壩埋石混凝土澆筑11000m3，輸水隧洞長671.089m，干渠1.2km，至馬塘集鎮(zhèn)Ф250mm供水主管12.4 km ，總投資1460萬元。2007年5月10日文山市委、市人民政府舉行了隆重的下閘蓄水儀式，自下閘蓄水驗(yàn)收投入試運(yùn)行以來，特別是在2010年百年不遇的抗旱減災(zāi)工作中，充分發(fā)揮了水庫居高臨下、水源條件優(yōu)越的自然條件，工程初期運(yùn)用效益顯著。

2 工程地質(zhì)

芭蕉箐組（D1b）地層，分布于庫區(qū)大部，為庫盆主要地層?；疑?、淺灰色、深灰色、紫紅色及灰黑色薄至中厚層狀白云巖，白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r及硅質(zhì)巖，呈互層狀巖層單層厚3～10cm，地層厚500～1000m。與奧陶系地層呈不整合接觸。

工程區(qū)因受文山至馬塘北西向構(gòu)造斷裂的影響，派生發(fā)育巖羊坡、小平壩至所支彎F2斷裂，走向280～300°，斷裂面傾角40～43°，斷層破碎帶見糜棱巖，破碎巖，鈣泥質(zhì)充填膠結(jié)。具壓扭性，為逆斷層，沿小河尾水庫尾輸水隧洞出口通過。斷層破碎帶寬20～30m。

派生發(fā)育所作底至陡舍坡F3斷裂與F2斷裂近似平行，地表偶見斷層崖，為正斷層，斷裂面傾角約78°，斷層破碎帶見斷層角礫巖，角礫巖間鈣質(zhì)充填膠結(jié)緊密。

小河尾水庫輸水隧洞長671.089m，根據(jù)開挖揭示的地層巖性：因受F2 、F3構(gòu)造斷裂的影響，全洞為全風(fēng)化至強(qiáng)風(fēng)化白云巖、泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖，地層巖性十分復(fù)雜。強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖：呈薄層互層狀，層厚10～40cm，棕紅、黃、灰黑色粘土狀，可見風(fēng)化殘余碎塊0.5～3cm；強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，呈灰色、灰白色薄層狀、碎石土狀，碎石塊徑1～7cm棱角狀，碎塊間被粘土沖填，碎塊巖性含方解石。

3 "新奧法"原理在不良地質(zhì)洞段施工中的應(yīng)用

小河尾水庫輸水隧洞為芭蕉箐組（D1b）地層，巖層傾角∠13～15°，緩傾角軟質(zhì)巖層間結(jié)合差、節(jié)理、裂隙較發(fā)育、巖土物質(zhì)結(jié)構(gòu)較松散，開挖后的毛洞穩(wěn)定較差，若遇地下水時則以上特點(diǎn)表現(xiàn)更為突出。本工程隧洞圍巖類別多為Ⅳ～Ⅴ類，在施工過程中極易發(fā)生變形、坍塌。對不良地質(zhì)洞段的處理，隧洞開挖過程中盡量減少對圍巖的擾動。

目前，國內(nèi)水工隧洞支護(hù)設(shè)計(jì)常用兩種方法：一是傳統(tǒng)的支護(hù)設(shè)計(jì)方法，即圍巖松動荷載全部由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)；二是"新奧法"即依靠測量數(shù)據(jù)來分析、預(yù)測并劃分地基地質(zhì)條件，允許圍巖盡可能大的屈服，以采用輕型的臨時支護(hù)來完成初期支護(hù)，并根據(jù)量測數(shù)據(jù)確定二次支護(hù)時間，使巖體的初期屈服終止，以防止強(qiáng)度的損失，最終達(dá)到充分發(fā)揮圍巖承載能力的目的。

小斷面水工隧洞開挖后，洞室圍巖應(yīng)力會重新調(diào)整分布，沿洞壁形成巖體松動圈（塌落拱理論），松動圈的范圍與巖體強(qiáng)度及開挖洞徑等因素密切相關(guān)，且洞壁圍巖從變形到松動失穩(wěn)破壞有一個時間差。此時，加強(qiáng)監(jiān)測，認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)問題及時提出初期臨時支護(hù)設(shè)計(jì)方案，使支護(hù)結(jié)構(gòu)緊貼圍巖，保護(hù)和加固圍巖，充分利用圍巖自身承載能力，共同支撐承擔(dān)松動圈荷載，達(dá)到洞室圍巖穩(wěn)定的目的。

小河尾水庫水工隧洞施工，我們結(jié)合實(shí)際的地形、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，采用"新奧法"原理，進(jìn)行控制開挖。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)出水工隧洞不良地質(zhì)洞段的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，主要有以下幾個方面。

3.1查明開挖后的地質(zhì)情況，是鑿?fù)ú涣嫉刭|(zhì)洞段的基礎(chǔ)

水工隧洞施工的關(guān)鍵是確定圍巖類別，而圍巖類別確定的依據(jù)是監(jiān)控量測信息資料。采用現(xiàn)場監(jiān)控量測信息指導(dǎo)施工，通過對隧洞施工中量測數(shù)據(jù)信息分析，對開挖面的地質(zhì)觀測進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報和反饋，并根據(jù)已建立的監(jiān)控量測信息資料，結(jié)合實(shí)際地形，分析不良地質(zhì)構(gòu)造的位置、邊界、組成、特性及對工程的影響，并通過常規(guī)計(jì)算和工程類比，提出相應(yīng)的水工隧洞施工方法、斷面開挖步驟、順序和初期支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。開挖后加強(qiáng)監(jiān)測和根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整開挖方案和支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)，是鑿?fù)ú涣嫉刭|(zhì)洞段的基礎(chǔ)。

3.2短進(jìn)尺、少擾動、分部開挖及時支護(hù)

不良地質(zhì)洞段巖體破碎，特別是地層巖性交界處，圍巖穩(wěn)定性差，一般不宜強(qiáng)爆破作業(yè)，宜小藥量弱爆破，小斷面宜人工開挖輔以機(jī)械出渣，以盡量減少對圍巖的擾動，進(jìn)尺宜控制在0.8～1.2m以下，開挖后及時支護(hù)往往是保證圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵。實(shí)踐證明，對不良地質(zhì)洞段，短進(jìn)尺、少攏動、分部開挖及時支護(hù)，是確保施工安全的主要措施。

4 結(jié)語

對緩傾角軟質(zhì)巖段，圍巖穩(wěn)定性較差的水工隧洞設(shè)計(jì)、施工中采用"新奧法"，能夠使隧洞掘進(jìn)開挖比較安全，可節(jié)省建材、降低資源消耗、節(jié)約投資，并可在保證工程質(zhì)量的前提下適度加快進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)投資、工期目標(biāo)控制。

我市小河尾水庫輸水隧洞，因全洞為全風(fēng)化至強(qiáng)風(fēng)化白云巖、泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖，地層巖性十分復(fù)雜，其實(shí)施難度是可想而知的。在施工過程中，我們做到：

a. 少擾動，盡量采用小藥量弱爆破結(jié)合人工開挖（小斷面機(jī)械無法發(fā)揮作用），人工開挖減少對圍巖的擾動頻次、擾動強(qiáng)度，小藥量弱爆破減少擾動持續(xù)時間和擾動范圍。

b. 早支護(hù)，有效控制圍巖變形，充分發(fā)揮圍巖的自有承載能力。

c. 勤量測，在施工過中，對圍巖周邊位移加強(qiáng)監(jiān)控監(jiān)測，及時分析反饋修正支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)，指導(dǎo)施工或改變施工支護(hù)襯砌方法。

我市小河尾水庫輸水隧洞施工，因措施、方法得當(dāng)，工程竣工未發(fā)生重大傷亡事故，確保了施工質(zhì)量，施工安全，保證了工期。

參考文獻(xiàn)

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