摘要：越南松邦4水電站工程引水隧洞長3.2km，設計開挖洞徑8m,在隧洞開挖過程中，采用巖石質量Q系統分類方法為開挖面的及時有效支護提供了技術保障，同時通過Q值確定支護類型，優化了設計工程量，不僅加快了施工進度，而且節約支護工程量約700萬元，取得了不錯的經濟效益。

　　關鍵詞：軟件開發評職論文,核心期刊論文發表,引水隧洞,巖石質量Q系統分類方法,支護

　　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，項目所在地距離越南中部港口城市峴港市西南方約96km。該項目主要為國家電網提供能源，裝機容量156MW，年發電量5.9億kw.h。項目主要建筑物有：導流箱涵、碾壓混凝土壩、壩頂溢洪道、進水口、引水隧洞、調壓井、發電廠房、開關站和尾水渠。

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

　　2.開挖與支護施工之間的矛盾

　　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環境安全要求都很高。在隧洞開挖過程中，如何對巖石狀況進行準確描述,然后根據實際地質情況，對開挖面采用及時有效支護，防止圍巖因卸載而產生位移變形及坍塌,保證開挖施工質量與施工安全，是現場工程師最關心的一個問題;而承包商則更關心進度與安全。因為，一方面，支護施工必然要占用開挖施工時間，影響開挖的進度;另一方面，及時有效的支護可以保證開挖施工的安全，促使開挖施工順利進行。兩者是一個矛盾統一體。如何來把握這個度，我們想主要體現在兩個方面，一是保證支護的及時性。監理工程師要求開挖一個循環，支護一個循環，支護必須緊跟開挖掌子面。我們認為圍巖自身具有一定的自承能力，也就是說支護可以滯后開挖作業面一定的距離，但這個滯后距離得有個標準，即基于隧洞開挖出露的巖石的現實狀況而定;二是保證支護的有效性。采用何種支護方式為有效方式。我們是沿用原設計的系統錨桿支護加隨機錨桿的支護方式，還是采用更符合實際地質條件的支護方式。為了杜絕現場意見的分岐，承包商與監理一起商定，按巖石質量Q系統分類法對圍巖進行細致分析判別，然后根據Q值，確定相應的支護方式。

　　3.巖石質量Q系統分類法原理及對應的支護方式

　　3.1巖石質量Q系統分類法原理

　　巖石質量Q系統分類法是1974年挪威的巴頓(Nick Barton)等人通過工程實例,建立起來的一種綜合考慮巖體完整性、節理特性、地下水、地應力等多因素影響的巖石質量分類方法，后經兩次修正,現在國際國內工程廣泛應用。

　　Q值的計算公式為： ,式中第一個比式粗略反映巖石的完整程度; 第二個比式反映嵌合巖塊的抗剪強度;第三個比式反映圍巖的主動應力.

　　式中RQD-Deer巖石質量指標，其為不小于10cm的巖芯柱總長度與鉆進總長度之比的百分數，其中RQD不取0，最小值取10。

　　Jn-節理組數，見表1，

　　注:隧洞交叉口取3×Jn , 隧洞進口取2×Jn .

　　Jr-節理面粗糙度系數 見表2，

　　注：表中取值適用于中、小規模的節理，如果節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時，如果線理方向合達，Jr可取0.5，Jr適于描述最脆弱節理或不連續介質。

　　Ja-節理蝕變系數 見表3，

　　注：Ja的取值不能籠統地把該地段節理蝕變程序最差的數值作為代表，而應以最不利洞室穩定的節理組蝕變系數作為代表。

　　Jw-節理含水折減系數 見表4

　　注：沒有排水措施，應適當增大Jw的取值。

　　SRF-地應力影響折減系數 見表5，

　　注：1)當剪切區不在交叉口處，SRF應減小25%~50%;2)頂部覆蓋層小于跨度，SRF應取5;3)一般用開挖影響范圍描述 開挖時巖體的影響，這一影響范圍為0~5,5~25,25~250,>250m時，對應的SRF值分別為5,2.5,1.0,0.5，可以參照此值，與Jw的取值相對照，以描述有效應力對Q值的影響.

　　3.2對應的支護參數及方式確定

　　此分類法根據針對不同的支護比、跨度或高度及計算的Q值，通過查圖表確定對應支護類型及參數。詳見下圖:

　　根據上表，我們采用了簡化措施，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個支護類型段，并將表中的鋼纖維噴混凝土改為掛網噴混凝土，同時約定支護滯后開挖面的長度的基本原則，最后根據洞內監測點的位移變形情況，判別支護是否及時有效。支護類型及參數見下表

　　其特點有：1)將巖石分類與支護相結合，充分考慮了圍巖的自承能力;2)綜合巖體完整性、節理的粗糙程度與蝕變程度、地下水、地應力等多因素影響;3)其對巖石支護的推薦是細致的。

　　4.施工程序及方法

　　在全面充分掌握設計階段的地質勘測資料后，使用Q值法進行巖石質量評價分類及支護施工,將按如下施工程序及方法進行。

　　4.1施工程序

　　1)在隧洞一個開挖循環完成后，就進行斷面測量;

　　2)與此同時，地質工程師根據開挖出露的圍巖情況進行地質素描，再將地質素描疊放在測量圖上，完成Q值的計算及地質素描圖;

　　3)然后根據計算的Q值，對應約定的支護類型、參數及滯后開挖的長度來進行支護施工工作;

　　4)布置監測點。為量測開挖后的隧洞頂拱下沉位移及圍巖周邊收斂變形，在開挖斷面埋設鋼筋測標，按監測規范的檢測頻率進行監測。

　　5)根據監測結果可以判定支護是否及時有效，是否需要調整支護類型及參數設計。

　　4.2施工方法

　　1)準備工作

　　技術準備：在全面充分掌握設計階段的地質勘測資料后，可以根據地質資料對隧洞支護類型進行預估,根據預估支護類型，作好材料準備，尤其是鋼拱架，制作周期長，可提前準備3~5個備用。

　　施工準備：施工的風水電等臨時設施、支護需用的錨桿鉆孔、注漿、噴混凝土施工等設備及人力資源準備，要組織到位。

　　2)在開挖爆破后的通風排煙、排險、出渣等工作完成后，組織測量人員及地質工程師進入洞內進行測量及地質素描。

　　3)完成地質素描圖后，提出建議支護類型，報監理工程師批復。其中地質素描圖應包含的信息有：完成地質素描的時間、所描述的位置(樁號)、有附圖的地質情況描述、Q值計算表、巖石質量評價、支護類型的建議、支護時效的建議，詳見隧洞地質素描圖。

　　4)按支護類型圖組織施工。支護使用簡易臺架，支護程序：鉆孔(手風鉆)→錨桿安裝及注漿(如需要)→掛網(如需要)→噴砼(濕噴機噴砼，攪拌車運輸)。

　　5)按要求布置監測點，各測點的布置方法、檢測頻率分別。

　　5.施工效果

　　原設計方案在整個隧洞采用系統錨桿支護，錨桿L=3.9m,a=1.5m×1.5m，同時根據地質情況不同采用5cm或10cm M300的噴混凝土施工;在隧洞進出口、交叉口段及局部地質較差采用了鋼拱架支護。這種方案沒有對開挖后圍巖的實際地質情況進行細致分類與仔細分析，支護類型沒有很好地考慮實際地質情況，存在一定的缺陷。

　　通過采用Q值法對圍巖的細致分類，采用有針對性的支護類型，優化了隧洞的支護施工方案，總計節約各類錨桿12萬余米，噴混凝土2萬余平米，鋼拱架100余噸，共計節約金額700余萬元;同時也加快了開挖的施工進度，采用鉆爆法施工，曾創下單工作面200米的進度紀錄，同時整個隧洞施工沒有因支護不及時或支護效果達不到要求而引發安全事故。整個開挖支護過程真正做到了快速、高效、安全,此方法值得借鑒與推廣。

　　參考文獻：

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　　3.賀里堯 《一般性壩基巖體力學參數取值研究路線探討》 2009年