马强（中国水利水电第一工程局有限公司，吉林长春130062）
摘要：金安桥水电站导流隧洞渐变段在国内属于较大规模的洞挖渐变段，而且设计为平顶形式，应为国内最大跨度的洞挖平顶渐变段。本文通过对金安桥水电站导流洞进口渐变段大断面平顶洞室开挖、支护施工技术的总结，旨在对今后类似工程起到借鉴作用。
关键词：渐变段；开挖；支护；钢筋钢构架；锚索
1概述
金安桥水电站位于云南省丽江市境内的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段规划的第五级电站。枢纽建筑物主要由拦河坝、坝后式引水发电系统、右岸溢洪道、冲砂泄洪底孔等永久建筑物组成。
为满足施工导流要求，在右岸平行布置两条导流隧洞，隧洞过水断面尺寸均为16.0m×19.0m（宽×高）。1#导流隧洞长971.087m，2#导流隧洞长1231.986m。隧洞底坡均为i=0.3%。
渐变段起止点桩号为0+0.000~0+30.000，渐变段进口衬砌后断面体形由双矩形断面渐变为城门洞形，开挖尺寸由26.8×23.15m渐变为20.3×21.15m。1#导流洞根据实际揭露的地质情况将渐变段向洞身侧移动了34.855m，即1#导0+34.855～0+64.855为渐变段。
2工程地质情况
导流隧洞部位分布岩性为玄武岩夹火山角砾熔岩及t1c、t2两层凝灰岩，且有不同程度的顺层挤压及泥化情况。玄武岩、杏仁状玄武岩、火山角砾熔岩等火山岩，平均湿抗压强度在87.28MPa以上，属坚硬岩类；凝灰岩由于岩石中玄武质含量不同，表现出抗压强度差别较大，但一般具有较高的强度，平均抗压强度达到93.86MPa，属于坚硬岩类。
在导流隧洞进口江边发育一条缓倾角绿帘石错动面EP22：产状N28°E，NW∠32°，带宽5~10cm，主要由石英、绿帘石及热力变质的片状纤维组成。少量糜棱岩及碎裂岩，面上见斜冲擦痕。
1#导流洞进口渐变段主要地质结构有F63断层（SN，E∠85~90°），在0+64桩号进入渐变段左侧边墙，顺、横河向的陡倾角的节理面（85～90°）。在洞口上部还存在Ep结构面（N50°W，SW∠65°），在拱角及边墙部位还存在t1c凝灰岩夹层。
2#导流洞进口渐变段揭露的地层岩性为P2β3-2玄武岩夹火山角砾熔岩，岩石致密、坚硬。渐变段节理发育，主要受三组节理裂隙切割，三组节理为N60~75°W，NE∠80°；N70°W，NE∠75~85°；SN，W∠10~20°。
岩石总体评价为：岩体破碎，完整性较差，围岩稳定性差～较差。
3开挖施工
渐变段在开挖前曾讨论几种开挖方案：中墩法、钢管混凝土支撑法、预留岩柱法、加强支护开挖法、上导洞先行单侧导洞跟进法、预固结灌浆法等。经咨询、研究分析决定采用上导洞结合加强支护开挖方法。
3.1开挖方法。渐变段的开挖严格遵循“短进尺、弱爆破、少扰动、强支护、勤观测”原则进行。
渐变段开挖分为四层进行：第一层层高7m，为顶拱部位的开挖；第二、三层层约高7m，为标准的洞身开挖；第四层层高约为2m，为底板保护层开挖。开挖主要采用手风钻进行。
为尽快形成自然通风条件，改善洞内施工环境，在第一层中部布置一上导洞（4×5m），上导洞先行出洞。随着导洞的施工，随即进行安全喷护及随机锚杆施工。
第一层扩挖在洞顶部位减载，即边坡全部开挖、支护完成后进行。洞顶部位的减载有利于洞室开挖过程中的稳定。完成的边坡支护主要为边坡长锚杆、锁口锚筋桩、预应力锚杆、喷混凝土、对穿锚索钻孔。
虽然导洞已贯通，但是导洞顶拱部位并未开挖至设计边线，首先将导洞进行扩挖，使顶拱部位与设计一致，扩挖时采取单侧开挖超前，另一侧稍滞后方式进行。超前侧为岩石情况相对较差侧，利用岩石情况较好侧起到临时支撑作用。中导洞扩挖完成后，随即进行系统支护（锚杆、喷混凝土、钢筋格构架、锚索、预应力锚杆、预应力锚索）施工。支护应保证适时、及时性。
由于渐变段断面尺寸较大，围岩条件较差，开挖时应严格按照施工程序进行施工，严格按光面爆破要求施工，周边孔采用竹片装药，竹片朝向保留岩体的一侧，二圈孔装药量为正常爆落孔装药量的1/3～1/2，以减少爆破对围岩的扰动。
3.2爆破参数选择。根据实际揭露的地质情况，在开挖过程中应及时调整爆破参数。第一层开挖钻孔深度为2m，第二、三层钻孔深度可适当加大。为控制单响药量，渐变段开挖不采用梯段爆破方式。
第一层开挖爆破参数如下：
周边光爆孔：孔径40mm孔深2.0m间距0.5m装药线密度150g/m
爆破孔：孔径40mm孔深2.0m
间距、排距0.8m单孔药量Q=0.85kg
底板孔：孔径40mm孔深2.0m间距0.5m单孔药量Q=1.2kg
第二、三层开挖爆破参数如下：
周边光爆孔：孔径40mm孔深4.0m间距0.5m装药线密度150g/m
爆破孔：孔径40mm孔深4.0m
间距、排距1.0m单孔药量Q=1.25kg
底板孔：孔径40mm孔深4.0m间距0.5m单孔药量Q=2.5kg
保护层开挖爆破参数如下：
爆破孔：孔径40mm孔深2.0m
间距、排距1.0m单孔药量Q=0.95kg
底板孔：孔径40mm孔深2.0m间距0.5m单孔药量Q=1.1kg
4支护施工
为了确保洞室的稳定，导流洞渐变段的支护与开挖同步进行，即每开挖完一段后，及时进行支护施工。喷混凝土施工紧跟开挖掌子面，锚杆、钢筋格构架安装滞后掌子面1.5~2.0米。支护时把悬吊锚索的位置留出来，待锚索施工完成后再施工该部位的挂网及喷混凝土。由于在边坡开挖时对穿锚索钻孔已完成，所以渐变段开挖至预定断面时可及时进行该部位的锚索施工，使锚索在渐变段开挖过程中起到及时、积极的作用，保证洞室的稳定。
为保证边坡稳定，在开挖坡面设置边坡锚索。1#导流洞设置4排共40根预应力锚索。锚索规格为L＝25m，预应力为1000kN。平行洞轴线上仰10°＠4m×4m。
在距洞口边线1.5m外沿拱圈布置2排
锚筋桩及预应力锚杆。锚筋桩设计参数为：3Φ32，L=9.0m，＠2m×2m，共32束。预应力锚杆设计参数为：Φ32，L=9.0m，＠2m×2m，125kN级，共31根。
导流洞内在设置三排悬吊锚索。预应力锚索规格为L＝25m，预应力为1000kN。3排锚索沿导流洞轴线方向倾向山体内侧，倾角为60°，锚索间距为4m，共9根。为减小悬吊锚索对衬砌钢筋混凝土的干扰，锚索不设锚墩，以高标号砂浆M50找平后固定钢垫板作为张拉平台。钢垫板尺寸为600×600×40mm（长×宽×厚）。
顶拱系统锚杆为Φ28L=9.0m，Φ25L=4.5m，隔排交错，＠2m×0.8m。锚杆外露0.2m，并与钢筋格构架焊接连接。
由于导流洞0+0~0+30渐变段段为平顶，且洞室跨度大，覆盖层较薄，围岩条件较差，故此段采取钢筋格构架。钢筋格构架采用4Φ32钢筋作为主筋、φ16钢筋作箍筋，Φ25钢筋作为辅筋（斜筋），箍筋间距600mm。
5结论
在渐变段开挖、支护施工中必须严格按照施工程序进行。由于地质及其他原因，1#导流洞渐变段发生塌方现象，但是塌方与开挖程序及方法无关。只要在实际开挖时严格按照程序进行施工，此方法可以保证施工的安全。