阿白沖水庫(kù)引水隧洞支洞設(shè)置必要性的探討

王慶芳

【摘 要】阿白沖水庫(kù)引水隧洞為無(wú)壓城門(mén)洞型，全長(zhǎng)6205m，設(shè)計(jì)引水流量8.07m3/s，引水樞紐工程項(xiàng)目中，引水隧洞工程量占合同總量的94.3%。因此，引水隧洞的工期就是整個(gè)工程的關(guān)鍵與控制性工期，也是整個(gè)工程能否按期交付使用的關(guān)鍵所在。

【關(guān)鍵詞】水利工程；隧洞；施工；工期

阿白沖水庫(kù)是以農(nóng)業(yè)灌溉為主兼顧下游白花龍河新城一帶防洪錯(cuò)峰作用的中型水利工程。水庫(kù)設(shè)計(jì)總庫(kù)容1538.0萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積2.91萬(wàn)畝，年供水總量1718.8萬(wàn)m3。阿白沖水庫(kù)的建設(shè)，對(duì)于促進(jìn)石屏縣水資源的優(yōu)化配置，改善石屏壩區(qū)供需用水矛盾，促進(jìn)石屏縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

阿白沖水庫(kù)由引水工程、樞紐工程和灌溉工程三部分組成。

引水工程由引水渠首、暗涵、引水隧洞、入庫(kù)陡槽組成。

引水渠首位于甸中河甸頭村上游約150m處，為閘門(mén)取水型式，節(jié)制閘共3孔，布置于河道，閘體基面高程1733.07m，閘底板高程1734.07m，閘孔處設(shè)置寬5m，高5.5m的平面鋼閘門(mén)3道，配備容量為2×16t的卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)3臺(tái)；取水閘位于河道左岸，閘底板高程1735.07m，閘孔處設(shè)置寬3.5m，高3.0m的平面鋼閘門(mén)1道，配備容量為8t 的卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)1臺(tái)；在取水閘前設(shè)置長(zhǎng)12.5m的反坡段，閘后設(shè)置長(zhǎng)16.5m、深2m的沉砂池，水流經(jīng)沉砂池沉淀后進(jìn)入輸水暗涵。

引水隧洞接輸水暗涵穿越甸中河左岸臺(tái)地后進(jìn)入山體，經(jīng)隧洞進(jìn)入阿白沖庫(kù)區(qū)，隧洞為無(wú)壓型式，全長(zhǎng)6205m，設(shè)計(jì)引水流量8.07m3/s，進(jìn)口底板高程1730.823m，洞身設(shè)計(jì)底坡i=1/1000，出口底板高程1724.653m，斷面為圓拱直墻形，頂拱中心角150°，斷面凈寬2.5m，高3.0m，采用C25鋼筋混凝土襯砌，根據(jù)洞身所處地質(zhì)情況的不同，襯砌厚度采用0.35～0.45m，在隧洞尾部設(shè)置長(zhǎng)632.5m的入庫(kù)陡槽，將水引入庫(kù)區(qū)。

引水樞紐工程項(xiàng)目中，引水隧洞工程量占合同總量的94.3%。因此，引水隧洞的工期就是整個(gè)工程的關(guān)鍵與控制性工期，也是整個(gè)工程能否按期交付使用的關(guān)鍵所在。因此，只有保證引水隧洞的開(kāi)挖及襯砌工期，才能保證項(xiàng)目工程的總工期，也是整個(gè)工程能否按期交付使用的關(guān)鍵所在。

引水隧洞的特點(diǎn)是“小”而“長(zhǎng)”，小則受斷面尺寸的限制，無(wú)法在施工中運(yùn)行高效的大型機(jī)械設(shè)備；長(zhǎng)則受距離的限制，帶來(lái)供電、供風(fēng)、排水、排煙、出碴、砼運(yùn)輸?shù)纫幌盗械睦щy，而這些恰恰是隧洞開(kāi)挖及襯砌施工工期的保證；在洞內(nèi)運(yùn)輸車(chē)輛相互穿插，施工干擾較大。引水隧洞施工的重點(diǎn)即為解決開(kāi)挖施工中的通風(fēng)排煙問(wèn)題、鋼筋混凝土襯砌施工中材料運(yùn)輸問(wèn)題、洞內(nèi)的施工用電問(wèn)題。

按原設(shè)計(jì)文件，整個(gè)引水隧洞只能從進(jìn)、出口同時(shí)施工，未設(shè)支洞。進(jìn)、出口兩個(gè)工作面分別開(kāi)挖、襯砌，兩個(gè)工作面施工長(zhǎng)度均為3100m左右。

通風(fēng)

地下開(kāi)挖中，人體吸入空氣中的含氧量應(yīng)不小于20%，空氣中所含瓦斯、煙霧和粉塵等雜質(zhì)的濃度不應(yīng)超過(guò)國(guó)家規(guī)定的人體安全保健水平。

地下開(kāi)挖作業(yè)空間的空氣中一氧化碳含量不高于30mg/m3；

地下開(kāi)挖中，含有80%以上游離二氧化硅的生產(chǎn)粉塵含量不應(yīng)超過(guò)1mg/m3。

地下開(kāi)挖中，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)保證空氣流動(dòng)速度不小于15m/min，并應(yīng)防止空氣停滯。

地下開(kāi)挖期間，通風(fēng)管或風(fēng)扇線路的終點(diǎn)距工作面不應(yīng)大于30m，風(fēng)管端頭與工作面之間設(shè)輔助排風(fēng)系統(tǒng)，以排除爆破后停滯在工作面上的煙霧。出碴時(shí)，碴堆應(yīng)連續(xù)灑水，以消除粉塵。

地下開(kāi)挖范圍內(nèi)的每個(gè)人員應(yīng)提供不少于3m3/min的新鮮空氣。

地下開(kāi)挖中柴油設(shè)備在工作面上應(yīng)提供的新鮮空氣量最少為4m3/kw.min。

開(kāi)挖施工中洞內(nèi)通風(fēng)排煙目前仍然沒(méi)有很合理、行之有效的辦法。要達(dá)到以上要求，隧洞開(kāi)挖到3000m時(shí)，只能在進(jìn)出口明挖段附近各設(shè)一個(gè)供風(fēng)站，每個(gè)供風(fēng)站安裝1臺(tái)L4-40/8 （供風(fēng)量40m/min）的空壓機(jī)，供風(fēng)主管選用φ200mm供風(fēng)管分別向隧洞工作面供風(fēng)洞內(nèi)每隔800～1000m設(shè)一臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)增加供風(fēng)，共需設(shè)置供風(fēng)站2個(gè)，軸流風(fēng)機(jī)5臺(tái)。而增設(shè)支洞，則只需在每個(gè)工作面設(shè)置供風(fēng)站，共需設(shè)置4個(gè)。

若采用軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行接力式通風(fēng)排煙，對(duì)于3000多米長(zhǎng)的隧洞，效果較差。通風(fēng)排煙的時(shí)間很長(zhǎng)，大大降低了施工效率，導(dǎo)致工期延誤。

運(yùn)輸

鋼筋混凝土襯砌施工中，鋼筋、模板的運(yùn)輸，混凝土的輸送都是施工中的難點(diǎn)。混凝土襯砌施工時(shí)，存在多工種交叉專(zhuān)業(yè)?；炷恋臐仓c材料的運(yùn)輸存在沖突，勢(shì)必延長(zhǎng)混凝土襯砌施工工期。

同時(shí)，開(kāi)挖施工過(guò)程中的通風(fēng)排煙，混凝土澆筑施工過(guò)程中的材料運(yùn)輸與混凝土澆筑之間的矛盾，在施工中存在很大的安全隱患。合理解決好這些問(wèn)題，不但能消除施工中可預(yù)見(jiàn)的安全隱患，同時(shí)可以降低施工成本，并能使工期得到有效的保證。

供電

隧洞施工過(guò)程中，由于隧洞洞身較長(zhǎng)，電損較大。洞內(nèi)施工用電必須全部采用高壓電才能滿足施工需要。其洞內(nèi)采用高壓電，則施工用電存在較大的安全隱患。

排水

區(qū)內(nèi)地下水以基巖裂隙水為主，賦水空間為巖體中的節(jié)理裂隙，受大氣降水補(bǔ)給，向河谷排泄。基巖一般為微～弱透水，節(jié)理密集帶和斷層破碎帶透水性較強(qiáng)，水量較豐富。

引水隧洞施工排水主要為地下滲水及施工廢水。經(jīng)計(jì)算施工排水最大按20m3/h設(shè)計(jì)。

對(duì)上游向下游開(kāi)挖的工作面，在開(kāi)挖掌子面適當(dāng)位置設(shè)置集水坑，用潛水泵（流量25m3/h，揚(yáng)程40m）抽排至相鄰集水坑或工作面以外，再由排水系統(tǒng)逐級(jí)抽排至洞外圍堰集水坑；對(duì)下游向上游方向施工的洞段，利用開(kāi)挖的排水溝將水自然引離工作面。沿施工通道每100m距離在洞室適當(dāng)位置擴(kuò)挖集水坑，集水坑尺寸2m×1m×1m。

故引水隧洞設(shè)置施工支洞是解決隧洞施工中排煙、排水、出渣、通風(fēng)、安全以及保障施工工期的最有效措施。

解決施工中存在的重點(diǎn)及難點(diǎn)的有效辦法：增設(shè)施工支洞。

（1）增設(shè)施工支洞，可開(kāi)辟新的工作面，實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)洞短打”，在隧洞開(kāi)挖施工階段，可以加快施工進(jìn)度，縮短工期，將不可預(yù)見(jiàn)的不良地質(zhì)洞段耽誤的工期搶回來(lái)，從而保證總工期。

（2）增設(shè)施工支洞，可以有效地解決開(kāi)挖施工過(guò)程中通風(fēng)排煙問(wèn)題，并能消除由于通風(fēng)排煙不徹底引起的安全隱患?？s短工作循環(huán)周期，保證預(yù)定工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（3）增設(shè)支洞，有利于隧洞的出碴。

（4）增設(shè)施工支洞，在鋼筋混凝土襯砌施工階段，降低材料運(yùn)輸難度及成本?；炷翝仓c材料運(yùn)輸之間的矛盾得到很好的解決。

（5）增設(shè)施工支洞，可以從進(jìn)口、出口、支洞分別架設(shè)施工用電。除施工機(jī)械外，均可采用低壓電。可以有效保證施工用電的安全。

經(jīng)實(shí)地查勘，并經(jīng)幾次專(zhuān)題會(huì)議反復(fù)研究，決定將阿白沖水庫(kù)引水隧洞的施工支洞設(shè)在得他村附近。

施工支洞與主洞交點(diǎn)位于主洞里程3+344.0m。距進(jìn)口3369.0m，距出口2881.0m。支洞距進(jìn)口和出口的距離相差不大，且相對(duì)出口段施工相對(duì)較容易。能最大限度地發(fā)揮施工支洞在整個(gè)引水隧洞工程以及整個(gè)阿白沖水庫(kù)工程施工中的重要作用。

總結(jié)：

不設(shè)支洞，雖然降低了臨時(shí)工程量和工作量，但不利于主洞的施工。增設(shè)施工支洞后，引水隧洞工程由兩個(gè)工作面增加到四個(gè)工作面。施工效率會(huì)成倍提高。并可有效消除可預(yù)見(jiàn)的施工安全隱患，降低施工成本，加快施工進(jìn)度，保證本工程施工工期。

故引水隧洞設(shè)置施工支洞是解決隧洞施工中排煙、排水、出渣、通風(fēng)、安全以及保障施工工期的最有效措施，施工支洞的設(shè)置是必要的。 [科]