引水隧洞主支洞交叉口段施工技術(shù)研究

陳成鋒　王濤

摘 要：交叉口部位是連通地下工程支洞與主洞的“大廳”，由于斷面形式發(fā)生變化，因此該部位作為重大危險(xiǎn)源，施工前必須做好相關(guān)施工方案，嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的方案進(jìn)行施工?，F(xiàn)結(jié)合工程實(shí)際，對該部位施工技術(shù)方法作一介紹，供類似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：交叉口；施工技術(shù)；地下工程；研究

中圖分類號：TV672.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161131026

1 概述

杭州市第2水源千島湖配水工程從千島湖淳安縣境內(nèi)取水，通過輸水隧洞將水引至杭州市余杭區(qū)閑林水庫，為下游原水輸水工程提供優(yōu)質(zhì)千島湖水，同時(shí)在輸水線路途中向建德市、桐廬縣及富陽市部分區(qū)域供水。輸水隧洞全線總長約112km，共劃分為16個(gè)標(biāo)段，其中的施工9標(biāo)，包括兩條施工支洞和一條輸水主洞，支洞分別為全長599m的沈家支洞和全長764m的井灣里支洞，開挖斷面呈城門洞型，凈寬為5.5m×6.0m（寬×高）；輸水主洞全長6630m，樁號為56+850～63+480m，開挖標(biāo)準(zhǔn)斷面呈平底馬蹄形，洞徑7.4～8.0m不等，同時(shí)按不同的圍巖類別采取不同的支護(hù)方式，襯后洞徑統(tǒng)一為6.7m。

該工程包括2條主支洞交叉口，以沈家主支洞交叉口為例，沈家支洞從新沈支0+010.000m樁號起即進(jìn)入主、支洞連接段，到新沈支0+004.000m樁號處到達(dá)主洞內(nèi)邊墻，到新沈支0+000.000m樁號處正交于主洞軸線，到新沈支0-004.000m樁號時(shí)到達(dá)主洞外邊墻。主、支洞連接段底板為平段，高程為EL14.20m。

該部位圍巖類別為Ⅲ級，開挖分3個(gè)區(qū)段進(jìn)行施工，即開挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)，開挖斷面由城門洞型逐漸過渡為平底馬蹄形，支護(hù)采用25超前砂漿錨桿、SD25N中空注漿錨桿、EX29N漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿、I20a鋼拱架、φ8鋼筋網(wǎng)片掛設(shè)，噴C25砼等系統(tǒng)方式進(jìn)行。

主支洞連接段斷面詳見圖2。

主支洞連接段平面布置詳見圖3。

2 施工技術(shù)難點(diǎn)

交叉口部位是連通地下工程主洞與支洞的“大廳”，由于斷面形式發(fā)生變化，因此該部位開挖、支護(hù)必須采取合理的施工方案，施工前必須做好相關(guān)施工措施，施工時(shí)嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的方案進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)，該部位作為重要隱蔽單元工程以及重要危險(xiǎn)施工區(qū)域，施工過程中必須嚴(yán)格遵守相關(guān)施工措施，從而確保質(zhì)量及安全。

交叉口部位拱部跨度大，支護(hù)困難，遇到不良地質(zhì)條件容易發(fā)生掉塊、塌方，施工過程中必須做好預(yù)防措施，確保施工安全、順利的進(jìn)行。

支護(hù)體系要在確保主洞開挖不被破壞，又要便于下一步主洞開挖與支護(hù)。

加強(qiáng)圍巖判定的頻率，及時(shí)根據(jù)圍巖類別采取相應(yīng)的支護(hù)形式。

加強(qiáng)圍巖變形觀測，如收斂變形、頂拱下沉、錨桿應(yīng)力、鋼拱架應(yīng)變等監(jiān)測內(nèi)容，利用監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)場施工，及時(shí)調(diào)整作業(yè)程序和支護(hù)參數(shù)，確保圍巖穩(wěn)定。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)控制

該部位要重點(diǎn)做好主洞開挖與支護(hù)2項(xiàng)工作內(nèi)容，開挖采用“短進(jìn)尺、弱爆破”的光面爆破方法進(jìn)行施工，每開挖完成一個(gè)循環(huán)即進(jìn)行支護(hù)施工，及時(shí)封閉掌子面，以確保掌子面安全。

3.1 總體施工程序

主、支洞連接段的總體施工程序?yàn)椋撼爸ёo(hù)→洞身開挖→應(yīng)急支護(hù)→系統(tǒng)支護(hù)→下一循環(huán)。

3.2 洞身分塊開挖

鋼拱架支護(hù)段采用全斷面開挖，每個(gè)循環(huán)進(jìn)尺控制在2m左右，開挖完成后適時(shí)進(jìn)行應(yīng)急、超前以及系統(tǒng)支護(hù)；主支交叉口處，按照開挖Ⅰ區(qū)并適時(shí)支護(hù)→開挖Ⅱ區(qū)并適時(shí)支護(hù)→開挖Ⅲ區(qū)并適時(shí)支護(hù)的程序進(jìn)行開挖。開挖采用“短進(jìn)尺（每個(gè)循環(huán)進(jìn)尺控制在2m以內(nèi)）、弱爆破”的施工方式以減小對圍巖的擾動(dòng)。具體分塊情況詳見圖4。

不良地質(zhì)洞段開挖采用短進(jìn)尺（每循環(huán)進(jìn)尺2m左右）、多循環(huán)、小藥量、多段位；開挖后立即進(jìn)行錨噴支護(hù)，加密觀測周期。同時(shí)結(jié)合觀察結(jié)果，進(jìn)行分析，具體選用適宜的開挖、支護(hù)手段。

3.3 加強(qiáng)支護(hù)措施

該部位除了采用25超前砂漿錨桿、SD25N中空注漿錨桿、φ8鋼筋網(wǎng)片掛設(shè)，噴C25砼等常規(guī)系統(tǒng)支護(hù)方式外，也采用了一些諸如打設(shè)漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿等加強(qiáng)支護(hù)措施。

為避免圍巖條件及斷面變化引起的不利影響，在斷

面過渡區(qū)即新沈支0+010～0+007段、K58+776～K58+779

段、K58+762～K58+759段3個(gè)部位各設(shè)置7榀間距50cm的I20a鎖扣鋼拱架，這就等于在3個(gè)進(jìn)口部位形成了“頂拱”支撐，確保了施工安全。

“大廳”部位由于空間位置較大，采用一般的支護(hù)方式很難保證圍巖穩(wěn)定，故在該部位設(shè)置了間距1.0m×1.0m，梅花形間隔布置，長4.5m/6m的EX29N漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

4 質(zhì)量保證措施

做好導(dǎo)線復(fù)測和測量放樣工作，確保精度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

嚴(yán)格實(shí)行質(zhì)量三檢制度，混凝土開倉前須經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行。

嚴(yán)格控制施工原材料、混凝土配合比的質(zhì)量，不經(jīng)試驗(yàn)、未經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)不得使用。

鋼筋及工字鋼的規(guī)格、種類、型號等均應(yīng)符合施工圖紙規(guī)定，在加工廠完成制作，編號掛牌，并作有序堆放與運(yùn)輸。

噴混凝土施工前，先對洞壁周邊進(jìn)行檢查清理，確保洞壁無欠挖現(xiàn)象，巖壁的松動(dòng)巖石、破碎帶清除干凈，確保巖壁質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

混凝土配料時(shí)，計(jì)量要準(zhǔn)確，有專人負(fù)責(zé)監(jiān)督實(shí)施，并對噴混凝土進(jìn)行大板取樣試驗(yàn)，確?；炷僚淞腺|(zhì)量，不合格的混凝土嚴(yán)禁入倉。

5 安全保證措施

支洞進(jìn)入主洞前，初期支護(hù)必須緊跟開挖掌子面，防止盲目進(jìn)入主洞造成塌方。

加強(qiáng)監(jiān)控量測，嚴(yán)格按照量測方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、匯總及分析工作，發(fā)現(xiàn)變形及時(shí)采取變被動(dòng)為主動(dòng)的施工措施，消除安全隱患。

加強(qiáng)員工安全教育，增強(qiáng)安全意識，嚴(yán)格按各項(xiàng)安全操作規(guī)程、安全技術(shù)交底進(jìn)行施工，避免在施工過程中出現(xiàn)違章操作、違章指揮現(xiàn)象，把一切安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。

嚴(yán)格火工品的管理制度，爆破作業(yè)時(shí)，在安全距離以外必須有專人進(jìn)行防護(hù)；進(jìn)出洞車輛做好限速標(biāo)志，保證洞內(nèi)作業(yè)人員及行車安全。

支洞喇叭口處跨度較大，開挖時(shí)必須采取“短進(jìn)尺、弱爆破、早支護(hù)、勤量測”的施工措施，避免發(fā)生塌方現(xiàn)象，保證施工安全。

在進(jìn)行交叉口施工之前，項(xiàng)目部對現(xiàn)場的應(yīng)急物資儲(chǔ)備情況進(jìn)行檢查，在應(yīng)急物資儲(chǔ)備不滿足塌方、涌水、變形等突發(fā)事件的處理需求時(shí)，不得進(jìn)行交叉口開挖。

加強(qiáng)洞內(nèi)通風(fēng)，隨時(shí)保持通風(fēng)管的平順，確保掌子面風(fēng)速不低于0.5m/s。

加強(qiáng)洞內(nèi)有毒有害氣體的監(jiān)控量測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)撤出人員，以免造成人員傷害。

做好排水系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)涌水等水量較大的突發(fā)事件時(shí)，能夠及時(shí)排水。

項(xiàng)目部加強(qiáng)巡視，發(fā)現(xiàn)不按照方案進(jìn)行施工時(shí)，立即進(jìn)行制止，嚴(yán)格按方案進(jìn)行施工。

6 結(jié)語

沈家支洞與主洞連接段長度共26m，開挖分19塊施工，施工過程中嚴(yán)格采取“短進(jìn)尺、弱爆破”并適時(shí)支護(hù)的方式進(jìn)行施工，取得了成功。

交叉口是連接支洞與主洞的咽喉，必須高度重視不良地質(zhì)條件下的隧洞交叉口施工。要從思想上高度重視，不斷優(yōu)化施工方案以及特殊情況下的備用方案，嚴(yán)格論證其可行性，經(jīng)批復(fù)以后再行施工；及時(shí)進(jìn)行圍巖判定工作，根據(jù)圍巖類別采取適宜的開挖支護(hù)方式；精心組織，嚴(yán)格按照方案實(shí)施是確保施工安全順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]孫立福.不良地質(zhì)條件下隧洞交叉口初期支護(hù)的施工技術(shù)[J].鐵道建筑，2009（10）：43-45.

作者簡介：陳成鋒（1983-），男，河南濟(jì)源人，大學(xué)學(xué)歷，工程師，項(xiàng)目總工，主要從事水利水電工程施工管理工作；王濤（1991-），男，河北唐山人，大學(xué)學(xué)歷，助理工程師，主要從事水利水電工程施工管理工作。