新奧法在小斷面引水隧洞工程中的應(yīng)用

【摘要】隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用其中，對施工提出了更高的要求。隧洞工程由于自身特性，在實(shí)際施工過程中如果某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，很容易造成隧洞坍塌，危及施工人員生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。因此，本文主要對新奧法在小斷面引水隧洞工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】新奧法；隧洞施工；施工技術(shù)

一、工程概況

引紅濟(jì)石工程位于陜西省寶雞市，是通過穿越秦嶺的隧洞把漢江北岸褒河支流紅巖河水調(diào)入渭河南岸支流石頭河中的跨流域調(diào)水工程。輸水隧洞洞身長度19.76km，為特長水工隧洞，縱坡1/890，采用鉆爆法施工，圓拱直墻型斷面，成洞尺寸3.0m*2.8m。

輸水線路由西至東跨越侵蝕中山、太白山間構(gòu)造盆地兩大地貌單元。線路位于太白盆地南緣，洞室埋深150～300m，最大450m，洞室均位于基巖中，片麻巖段長5.15km，大理巖段長6.6km，片巖段長7km，花崗巖段長1km?；鶐r面高出洞頂160～300m，圍巖強(qiáng)-弱風(fēng)化，巖體較完整，以Ⅲ類圍巖為主，其次為Ⅳ類和Ⅴ類圍巖，總體上圍巖穩(wěn)定性較好。

二、新奧法引水隧洞施工應(yīng)用

1、開挖。引紅濟(jì)石項(xiàng)目主洞開挖斷面尺寸僅有3.6m*3.7m，為小斷面隧洞。為充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，減少開挖對圍巖的擾動(dòng)，采取全斷面光面爆破或機(jī)械開挖的方式開挖。在施工過程中，收集統(tǒng)計(jì)每次鉆爆數(shù)據(jù)及殘孔率，并根據(jù)不同圍巖特征，進(jìn)行歸納總結(jié)。根據(jù)總結(jié)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整各類圍巖的鉆爆參數(shù)和開挖長度，保證開挖輪廓的圓順，避免局部突起引起的應(yīng)力集中引發(fā)圍巖失穩(wěn)。

（1）當(dāng)圍巖為穩(wěn)定-基本穩(wěn)定-穩(wěn)定性較差的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖時(shí)，巖體較完整，一般單循環(huán)進(jìn)尺控制在1.8～2.5m。鉆爆過程中要注意掏槽眼的深度與開挖進(jìn)尺的匹配、角度和裝藥量，保證掏槽深度，一般單循環(huán)進(jìn)尺控制在1.8～2.5m，能取得較好的開挖效果。

（2）當(dāng)圍巖為穩(wěn)定性差的Ⅳ類圍巖時(shí)，一般循環(huán)進(jìn)尺要嚴(yán)格控制在1.2～1.8m。通過鉆爆實(shí)驗(yàn)，收集正常開挖情況下的超挖量，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析超挖常值為20cm，根據(jù)超挖常值及實(shí)際圍巖特性及時(shí)調(diào)整開挖輪廓線和周邊眼間距、裝藥量。按設(shè)計(jì)開挖輪廓減除超挖常值進(jìn)行周邊眼施工定位、放樣，同時(shí)縮小周邊眼間距5～8cm，采用間斷炮孔裝藥，爆破時(shí)在震動(dòng)波和高壓空氣的共同作用下，周邊眼能形成有效通縫，殘孔率能達(dá)到85%以上。通過實(shí)踐，采取以上的措施，在實(shí)際開挖過程中取得了明顯的效果，徑向超挖量由以前的20cm減小到目前的0～5cm，爆破后洞型圓順，圍巖自穩(wěn)性好，大大節(jié)約初期支護(hù)噴射混凝土量。

（3）當(dāng)圍巖為很不穩(wěn)定的Ⅴ類圍巖時(shí)，單循環(huán)進(jìn)尺嚴(yán)格控制在0.8～1.2m。Ⅴ類圍巖自穩(wěn)性差，節(jié)理發(fā)育，多伴有地下水出露，開挖時(shí)受爆破的影響很大，容易出現(xiàn)坍塌、掉塊等失穩(wěn)情況。因此在開挖前要進(jìn)行超前支護(hù)，可采用3m長Φ22螺紋鋼制作的超前錨桿沿拱部按間距30cm環(huán)向布設(shè)，根據(jù)縱坡超前錨桿的外插角控制在1°～3°。超前錨桿的環(huán)向布設(shè)使開挖輪廓面上形成了一圈阻斷面，在爆破和地下水的影響下，超前錨桿孔極容易形成通縫而發(fā)生超挖，因此要注意拱部周邊眼的裝藥量，盡量減少對圍巖的擾動(dòng)。在Ⅴ類圍巖開挖時(shí)，周邊眼要縮小炮眼間距，采用間隔不耦合裝藥的方式，在實(shí)際施工中都取得較好的效果。

2、初期支護(hù)。新奧法充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，通過錨桿、鋼筋網(wǎng)片和噴射混凝土支護(hù)圍巖，同時(shí)，使由錨桿、網(wǎng)片和噴射混凝土形成的支護(hù)體系緊貼圍巖并隨圍巖共同變形，從而最大限度利用圍巖的自身承載力。一是當(dāng)圍巖為穩(wěn)定-基本穩(wěn)定-穩(wěn)定性較差的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖時(shí)，圍巖整體性較好，自穩(wěn)能力強(qiáng)，開挖后，只要在圍巖應(yīng)力重分布結(jié)束時(shí)噴射混凝土，使噴射混凝土與圍巖形成有效的聯(lián)合支護(hù)體系。二是當(dāng)圍巖為穩(wěn)定性差的Ⅳ、Ⅴ類圍巖時(shí)，要及時(shí)初噴一層3～5cm厚的混凝土，先行封閉圍巖，阻止洞內(nèi)潮氣和地下水對圍巖的侵蝕作用，減少膨脹性巖體的潮解軟化和膨脹，同時(shí)能夠及時(shí)有效地阻止圍巖變形，使圍巖盡快進(jìn)入變形收斂狀態(tài)。待出渣工序結(jié)束后，對初噴段按設(shè)計(jì)要求，及時(shí)施工系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)片及復(fù)噴混凝土。系統(tǒng)錨桿的施工一定要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工，特別是在Ⅴ類圍巖時(shí)，圍巖裂隙多、構(gòu)造復(fù)雜，錨桿對圍巖的約束作用很關(guān)鍵，系統(tǒng)錨桿形成的錨固區(qū)的巖體強(qiáng)度和整體性都得以提高和加強(qiáng)，應(yīng)力分布狀態(tài)也得以改善，圍巖的承載能力和穩(wěn)定能力顯著增強(qiáng)。在實(shí)際施工中，現(xiàn)場技術(shù)人員一定要注意錨桿施工的角度，特別是在裂隙發(fā)育、構(gòu)造面復(fù)雜的情況下，鉆孔人員由于受洞室尺寸的制約，對錨桿孔的角度把握隨意，有時(shí)沿裂隙面打錨桿孔，這時(shí)錨桿不僅不能起到錨固的作業(yè)，反而成了施工隱患。三是在軟弱圍巖或不良地質(zhì)帶的施工中，初期支護(hù)一定要做到及時(shí)、有效。爆破后該類圍巖基本無自穩(wěn)能力或自穩(wěn)能力很弱，圍巖、錨桿、鋼筋網(wǎng)片和噴射混凝土支護(hù)體系已經(jīng)不能滿足要求，因此需要加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度，以阻止圍巖的過度變形和承受部分松弛荷載。

3、監(jiān)控測量。

（1）監(jiān)控車輛的特殊作用。一是掌握圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)系統(tǒng)工作狀態(tài)，預(yù)見事故和險(xiǎn)情的發(fā)生，以便及時(shí)采用預(yù)防控制措施，提高施工安全性。二是通過對監(jiān)控測量數(shù)據(jù)的分析，其結(jié)果可以作為修改和變更設(shè)計(jì)的依據(jù)。三是通過對監(jiān)控測量數(shù)據(jù)的回歸分析，其結(jié)果可作為判斷圍巖穩(wěn)定和支護(hù)系統(tǒng)基本穩(wěn)定的依據(jù)，從而確定二次襯砌施作時(shí)間。

（2）測量數(shù)據(jù)的采集及分析。隧洞監(jiān)控測量數(shù)據(jù)主要采集收斂變形和拱頂下沉兩項(xiàng)數(shù)據(jù)。應(yīng)成立專門的監(jiān)控測量小組，對隧洞施工進(jìn)行監(jiān)控點(diǎn)的布設(shè)和數(shù)據(jù)采集、分析。將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪出相應(yīng)的位移-時(shí)間曲線，并與由經(jīng)驗(yàn)和理論所建立的標(biāo)準(zhǔn)位移-時(shí)間曲線進(jìn)行比較，對于設(shè)計(jì)所確定的結(jié)構(gòu)形式、支護(hù)參數(shù)、預(yù)留變形量等進(jìn)行檢驗(yàn)，若與原設(shè)計(jì)指標(biāo)基本相符，則可繼續(xù)施工，若差別過大，應(yīng)立即向設(shè)計(jì)單位反饋，修改設(shè)計(jì)，以保證安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

三、結(jié)語

新奧法在我國公路、鐵路等行業(yè)的隧道施工中都得到了成功應(yīng)用，特別是在小斷面水工隧洞施工中，可采用全斷面光面爆破或控制爆破，適應(yīng)性強(qiáng)。能節(jié)省材料，降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度，保證質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴軍.“新奧法”在引水隧洞工程中的實(shí)踐應(yīng)用[J].廣東水利水電，2015，07：4-7.

[2]楊震，李新莉.新奧法在新疆“635”工程總干渠引水隧洞工程中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2007，03：141-143.

[3]高勤生.引紅濟(jì)石隧洞施工技術(shù)研究與應(yīng)用[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2008.