摘要：越南松邦4水電站工程引水隧洞長(zhǎng)3.2km，設(shè)計(jì)開(kāi)挖洞徑8m,在隧洞開(kāi)挖過(guò)程中，采用巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類方法為開(kāi)挖面的及時(shí)有效支護(hù)提供了技術(shù)保障，同時(shí)通過(guò)Q值確定支護(hù)類型，優(yōu)化了設(shè)計(jì)工程量，不僅加快了施工進(jìn)度，而且節(jié)約支護(hù)工程量約700萬(wàn)元，取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。

　　關(guān)鍵詞：軟件開(kāi)發(fā)評(píng)職論文,核心期刊論文發(fā)表,引水隧洞,巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類方法,支護(hù)

　　1.工程概況

　　越南南松邦4水電站地處越南與老撾的邊界，建在Vu Gia河的支流Bung河上，項(xiàng)目所在地距離越南中部港口城市峴港市西南方約96km。該項(xiàng)目主要為國(guó)家電網(wǎng)提供能源，裝機(jī)容量156MW，年發(fā)電量5.9億kw.h。項(xiàng)目主要建筑物有：導(dǎo)流箱涵、碾壓混凝土壩、壩頂溢洪道、進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、發(fā)電廠房、開(kāi)關(guān)站和尾水渠。

　　引水隧洞布置在大壩右岸，引水隧道埋藏深度為25～425m，全長(zhǎng)3225.59m，隧洞斷面為圓形，主洞段的開(kāi)挖洞徑為φ8.1~φ8.2m。引水隧洞共布置有2個(gè)施工支洞，分別在0+895.62m樁號(hào)和2+919.74m樁號(hào)和主洞相連通，支洞洞身段斷面為4.5×6m的城門洞形。隧洞內(nèi)巖石巖性主要為顆粒形砂巖及紫褐色的粉砂巖。

　　2.開(kāi)挖與支護(hù)施工之間的矛盾

　　由于本工程合同為FIDIC條款合同，工程師在隧洞工程施工中對(duì)環(huán)境安全要求都很高。在隧洞開(kāi)挖過(guò)程中，如何對(duì)巖石狀況進(jìn)行準(zhǔn)確描述,然后根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，對(duì)開(kāi)挖面采用及時(shí)有效支護(hù)，防止圍巖因卸載而產(chǎn)生位移變形及坍塌,保證開(kāi)挖施工質(zhì)量與施工安全，是現(xiàn)場(chǎng)工程師最關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題;而承包商則更關(guān)心進(jìn)度與安全。因?yàn)椋�一方面，支護(hù)施工必然要占用開(kāi)挖施工時(shí)間，影響開(kāi)挖的進(jìn)度;另一方面，及時(shí)有效的支護(hù)可以保證開(kāi)挖施工的安全，促使開(kāi)挖施工順利進(jìn)行。兩者是一個(gè)矛盾統(tǒng)一體。如何來(lái)把握這個(gè)度，我們想主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是保證支護(hù)的及時(shí)性。監(jiān)理工程師要求開(kāi)挖一個(gè)循環(huán)，支護(hù)一個(gè)循環(huán)，支護(hù)必須緊跟開(kāi)挖掌子面。我們認(rèn)為圍巖自身具有一定的自承能力，也就是說(shuō)支護(hù)可以滯后開(kāi)挖作業(yè)面一定的距離，但這個(gè)滯后距離得有個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即基于隧洞開(kāi)挖出露的巖石的現(xiàn)實(shí)狀況而定;二是保證支護(hù)的有效性。采用何種支護(hù)方式為有效方式。我們是沿用原設(shè)計(jì)的系統(tǒng)錨桿支護(hù)加隨機(jī)錨桿的支護(hù)方式，還是采用更符合實(shí)際地質(zhì)條件的支護(hù)方式。為了杜絕現(xiàn)場(chǎng)意見(jiàn)的分岐，承包商與監(jiān)理一起商定，按巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法對(duì)圍巖進(jìn)行細(xì)致分析判別，然后根據(jù)Q值，確定相應(yīng)的支護(hù)方式。

　　3.巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法原理及對(duì)應(yīng)的支護(hù)方式

　　3.1巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法原理

　　巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法是1974年挪威的巴頓(Nick Barton)等人通過(guò)工程實(shí)例,建立起來(lái)的一種綜合考慮巖體完整性、節(jié)理特性、地下水、地應(yīng)力等多因素影響的巖石質(zhì)量分類方法，后經(jīng)兩次修正,現(xiàn)在國(guó)際國(guó)內(nèi)工程廣泛應(yīng)用。

　　Q值的計(jì)算公式為： ,式中第一個(gè)比式粗略反映巖石的完整程度; 第二個(gè)比式反映嵌合巖塊的抗剪強(qiáng)度;第三個(gè)比式反映圍巖的主動(dòng)應(yīng)力.

　　式中RQD-Deer巖石質(zhì)量指標(biāo)，其為不小于10cm的巖芯柱總長(zhǎng)度與鉆進(jìn)總長(zhǎng)度之比的百分?jǐn)?shù)，其中RQD不取0，最小值取10。

　　Jn-節(jié)理組數(shù)，見(jiàn)表1，

　　注:隧洞交叉口取3×Jn , 隧洞進(jìn)口取2×Jn .

　　Jr-節(jié)理面粗糙度系數(shù) 見(jiàn)表2，

　　注：表中取值適用于中、小規(guī)模的節(jié)理，如果節(jié)理間的平均間距大于3m,則Jr增加1，平直、光滑且具有線性的節(jié)時(shí)，如果線理方向合達(dá)，Jr可取0.5，Jr適于描述最脆弱節(jié)理或不連續(xù)介質(zhì)。

　　Ja-節(jié)理蝕變系數(shù) 見(jiàn)表3，

　　注：Ja的取值不能籠統(tǒng)地把該地段節(jié)理蝕變程序最差的數(shù)值作為代表，而應(yīng)以最不利洞室穩(wěn)定的節(jié)理組蝕變系數(shù)作為代表。

　　Jw-節(jié)理含水折減系數(shù) 見(jiàn)表4

　　注：沒(méi)有排水措施，應(yīng)適當(dāng)增大Jw的取值。

　　SRF-地應(yīng)力影響折減系數(shù) 見(jiàn)表5，

　　注：1)當(dāng)剪切區(qū)不在交叉口處，SRF應(yīng)減小25%~50%;2)頂部覆蓋層小于跨度，SRF應(yīng)取5;3)一般用開(kāi)挖影響范圍描述 開(kāi)挖時(shí)巖體的影響，這一影響范圍為0~5,5~25,25~250,>250m時(shí)，對(duì)應(yīng)的SRF值分別為5,2.5,1.0,0.5，可以參照此值，與Jw的取值相對(duì)照，以描述有效應(yīng)力對(duì)Q值的影響.

　　3.2對(duì)應(yīng)的支護(hù)參數(shù)及方式確定

　　此分類法根據(jù)針對(duì)不同的支護(hù)比、跨度或高度及計(jì)算的Q值，通過(guò)查圖表確定對(duì)應(yīng)支護(hù)類型及參數(shù)。詳見(jiàn)下圖:

　　根據(jù)上表，我們采用了簡(jiǎn)化措施，按Q值的范圍即大于4、1~4、0.2~1、0.02~0.2、小于0.02五種情況，分為5個(gè)支護(hù)類型段，并將表中的鋼纖維噴混凝土改為掛網(wǎng)噴混凝土，同時(shí)約定支護(hù)滯后開(kāi)挖面的長(zhǎng)度的基本原則，最后根據(jù)洞內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變形情況，判別支護(hù)是否及時(shí)有效。支護(hù)類型及參數(shù)見(jiàn)下表

　　其特點(diǎn)有：1)將巖石分類與支護(hù)相結(jié)合，充分考慮了圍巖的自承能力;2)綜合巖體完整性、節(jié)理的粗糙程度與蝕變程度、地下水、地應(yīng)力等多因素影響;3)其對(duì)巖石支護(hù)的推薦是細(xì)致的。

　　4.施工程序及方法

　　在全面充分掌握設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘測(cè)資料后，使用Q值法進(jìn)行巖石質(zhì)量評(píng)價(jià)分類及支護(hù)施工,將按如下施工程序及方法進(jìn)行。

　　4.1施工程序

　　1)在隧洞一個(gè)開(kāi)挖循環(huán)完成后，就進(jìn)行斷面測(cè)量;

　　2)與此同時(shí)，地質(zhì)工程師根據(jù)開(kāi)挖出露的圍巖情況進(jìn)行地質(zhì)素描，再將地質(zhì)素描疊放在測(cè)量圖上，完成Q值的計(jì)算及地質(zhì)素描圖;

　　3)然后根據(jù)計(jì)算的Q值，對(duì)應(yīng)約定的支護(hù)類型、參數(shù)及滯后開(kāi)挖的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行支護(hù)施工工作;

　　4)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。為量測(cè)開(kāi)挖后的隧洞頂拱下沉位移及圍巖周邊收斂變形，在開(kāi)挖斷面埋設(shè)鋼筋測(cè)標(biāo)，按監(jiān)測(cè)規(guī)范的檢測(cè)頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

　　5)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以判定支護(hù)是否及時(shí)有效，是否需要調(diào)整支護(hù)類型及參數(shù)設(shè)計(jì)。

　　4.2施工方法

　　1)準(zhǔn)備工作

　　技術(shù)準(zhǔn)備：在全面充分掌握設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘測(cè)資料后，可以根據(jù)地質(zhì)資料對(duì)隧洞支護(hù)類型進(jìn)行預(yù)估,根據(jù)預(yù)估支護(hù)類型，作好材料準(zhǔn)備，尤其是鋼拱架，制作周期長(zhǎng)，可提前準(zhǔn)備3~5個(gè)備用。

　　施工準(zhǔn)備：施工的風(fēng)水電等臨時(shí)設(shè)施、支護(hù)需用的錨桿鉆孔、注漿、噴混凝土施工等設(shè)備及人力資源準(zhǔn)備，要組織到位。

　　2)在開(kāi)挖爆破后的通風(fēng)排煙、排險(xiǎn)、出渣等工作完成后，組織測(cè)量人員及地質(zhì)工程師進(jìn)入洞內(nèi)進(jìn)行測(cè)量及地質(zhì)素描。

　　3)完成地質(zhì)素描圖后，提出建議支護(hù)類型，報(bào)監(jiān)理工程師批復(fù)。其中地質(zhì)素描圖應(yīng)包含的信息有：完成地質(zhì)素描的時(shí)間、所描述的位置(樁號(hào))、有附圖的地質(zhì)情況描述、Q值計(jì)算表、巖石質(zhì)量評(píng)價(jià)、支護(hù)類型的建議、支護(hù)時(shí)效的建議，詳見(jiàn)隧洞地質(zhì)素描圖。

　　4)按支護(hù)類型圖組織施工。支護(hù)使用簡(jiǎn)易臺(tái)架，支護(hù)程序：鉆孔(手風(fēng)鉆)→錨桿安裝及注漿(如需要)→掛網(wǎng)(如需要)→噴砼(濕噴機(jī)噴砼，攪拌車運(yùn)輸)。

　　5)按要求布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各測(cè)點(diǎn)的布置方法、檢測(cè)頻率分別。

　　5.施工效果

　　原設(shè)計(jì)方案在整個(gè)隧洞采用系統(tǒng)錨桿支護(hù)，錨桿L=3.9m,a=1.5m×1.5m，同時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況不同采用5cm或10cm M300的噴混凝土施工;在隧洞進(jìn)出口、交叉口段及局部地質(zhì)較差采用了鋼拱架支護(hù)。這種方案沒(méi)有對(duì)開(kāi)挖后圍巖的實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行細(xì)致分類與仔細(xì)分析，支護(hù)類型沒(méi)有很好地考慮實(shí)際地質(zhì)情況，存在一定的缺陷。

　　通過(guò)采用Q值法對(duì)圍巖的細(xì)致分類，采用有針對(duì)性的支護(hù)類型，優(yōu)化了隧洞的支護(hù)施工方案，總計(jì)節(jié)約各類錨桿12萬(wàn)余米，噴混凝土2萬(wàn)余平米，鋼拱架100余噸，共計(jì)節(jié)約金額700余萬(wàn)元;同時(shí)也加快了開(kāi)挖的施工進(jìn)度，采用鉆爆法施工，曾創(chuàng)下單工作面200米的進(jìn)度紀(jì)錄，同時(shí)整個(gè)隧洞施工沒(méi)有因支護(hù)不及時(shí)或支護(hù)效果達(dá)不到要求而引發(fā)安全事故。整個(gè)開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程真正做到了快速、高效、安全,此方法值得借鑒與推廣。

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