浅谈管棚联合支护在花岗岩隧道不良地质条件下的应用

摘要：花岗岩不良地质条件条件施工，按超前锚杆与钢拱架常规支护形式难以满足施工安全需要，在黑麋峰抽水蓄能电站进厂交通洞、施工支洞进口段采用管棚联合支护形式，有效控制了不良地质情况下的围岩变形。本文仅简单介绍这一方案的应用。

关键词：管棚联合支护 花岗岩 不良地质 应用

Abstract: the granite bad geological conditions of the construction condition, according to the advanced anchor rod and the steel arch bridge conventional support form to meet construction safety need, in black elk peak pumped storage power plant in the hole, and construction, a hole traffic for import pipe anchor.the combined support form, the effective control of the bad geological conditions of the surrounding rock deformation. This paper introduced the plan only simple application.

Keywords: pipe roof combined support granite bad geological applications

1概述

黑麋峰抽水蓄能电站地处湖南省望城县桥驿镇境内，总装机容量2400MW，主要建筑物为上、下水库、地下厂房及引水系统。上水库位于黑麋峰森林公园内，下水库位于杨桥火车站东侧湖溪冲冲沟内，电站距长沙市区公路里程30km，距望城县城20km。

进厂交通洞位于湖溪冲左岸，西起下水库坝址下游灵仙庵附近，与上坝公路相连接，进口底板高程88.1m，东至地下洞室系统主变室下游边墙，底板高程30.50m，全长1041.47m（含送风洞长45m）,净断面尺寸为8.2m*7.0m（宽*高），城门洞型，设计最大纵坡为7.0%。

①施工支洞进口位于地面副厂房以下、下水库库尾，进口底板高程59.50，通至主厂房右端墙，底板高程44.70m，全长390m，设计最在大纵坡为9%，其中桩号①0+088.310～①0+247.402m与高压电缆道及排风洞结合，净断面尺寸为7.0×7.8m（宽×高），其它断面尺寸为7.0×6.5m（宽×高），城门洞型。

在进厂交通洞、施工支洞进口段开挖过程中，由于地质条件较差，用常规支护方式难以安全进洞开挖，通过采用管棚联合支护方案，确保了施工安全和工程进度。

2 施工方案的选择

2.1 工程地质情况

①施工支洞、进厂交通洞洞室布置区山体较雄厚~雄厚，居于燕山晚期侵入的铜盆寺花岗岩体南西部，岩性以中~中细粒斑状二云母二长花岗岩为主，构造方向以NE、NWW向为主，次为NW、NNE向。

进厂交通洞进口位于一地形低洼处，岩性以花岗岩为主，表部残坡积覆盖层厚、一般小于1m，全、强风花带下限埋深分别为3m左右、10m左右。进口明挖岩石多呈强风化状，局部全风化至弱风化状；两侧边坡主要由全~强风化岩体组成，局部为弱风化岩体。洞脸坡岩多呈全~强风化，洞口位于强~弱风化岩体内，岩体完整性较差，洞口及边坡主要受岩体风化破碎及结构面的影响，进洞前须作好锁口处理。

洞室内围岩以花岗岩为主，局部为花岗微晶岩脉或石英脉，花岗岩岩石坚硬，岩体完整性一般较好，其中近进口段岩体呈弱风化，局部为强风化，属Ⅲ~Ⅳ类围岩；其余部位为微风化~新鲜岩体，除断层破碎带外，多属Ⅱ~Ⅲ类围岩。

①施工支洞洞进口及洞身0+000~0+025m段地形较缓，地表综合坡度20°。进口区分布2.5m左右厚的崩积物，下状岩石以花岗岩为主，全、强风化带下限分别为3~5、10~15m，NE、NWW向结构面较为发育，其中NE向结构面与洞脸坡交角较小，且多倾向洞外；NWW向结构面与侧坡小角度相交，且基本位于地下水位以下，受结构面及其组合和岩体蚀变影响，岩体完整性差~较差，。

2.2 施工方案确定

由于进口地质条件差，受地下水侵蚀影响，洞脸边坡无法自稳。①施工支洞经设计变更，洞口位置向上游侧偏移4m，但调整后0+000~025m段受风化及地下水侵蚀影响，岩体蚀变严重，结构面节理发育，岩层破碎，多为松散体，完成洞口锚杆锁口支护后，仍然不能进洞。由于该段围岩多为松散体，其抗压强度远低于初始地应力，基本不具备抵御开挖时应力释放的能力，常规的喷锚支护或喷锚支护+钢支撑的施工方法是在围岩应力释放及应力重分布后来约束围岩变形，抵抗松动围岩压力,且锚杆长度必须穿逾松动圈，将大大增加锚杆长度。若采用上述方法支护，将会导致围岩在开挖后至支护完成前发生较大的变形，甚至坍塌。综合考虑上述因素，决定采用管棚联合支护形式。

管棚联合支护特点及原理是可以在围岩应力重分布前加固围岩松动圈，提高其整体抗压强度，利用开挖后围岩释放的初始地应力的反作用力来控制围岩变形，可以确保掘进安全，同时钢支撑的数量可以减少一半。基于上述分析，经研究决定采用"管超前、严注浆、短开挖（上下半洞、1.0m ~1.5 m/循环）、快封闭（5cm厚喷砼）、强支护（Φ25锚杆+Ⅰ16a支撑+20cm厚喷砼）、勤量测"的施工工艺，开挖施工严格遵从"先布管，后注浆，再开挖，注浆一段，开挖一段，封闭一段，支护一段"的原则。

3．施工方法及程序

管棚联合支护主要施工方法及程序如下图示：

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