某輸水隧洞10號(hào)施工支洞設(shè)計(jì)與施工

宋昊

摘 要：施工支洞的選型、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、施工進(jìn)度等直接影響主體工程的安全及進(jìn)度，在不同圍巖強(qiáng)度及類型情況下的支護(hù)型式、襯砌厚度、特殊段處理應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。輸水總干線工程由隧洞、PCCP管、預(yù)應(yīng)力涵等結(jié)構(gòu)型式組成，隧洞編號(hào)1至10根據(jù)輸水工程10號(hào)施工支洞的基本情況，對(duì)支洞進(jìn)入不同地質(zhì)條件下的支護(hù)、襯砌型式及施工方法進(jìn)行闡述與分析，以期完善施工支洞的設(shè)計(jì)及施工方法。

關(guān)鍵詞：施工支洞 設(shè)計(jì) 施工

中圖分類號(hào)：TV672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（c）-0043-02

1 工程概況

吉林省中部城市引松供水工程從豐滿水庫(kù)取水，供水范圍為長(zhǎng)春市、四平市、遼源市及所屬的多個(gè)地區(qū)等。工程主要由輸水總干線、分水樞紐和輸水支線等組成。

輸水總干線工程由隧洞、PCCP管、預(yù)應(yīng)力涵等結(jié)構(gòu)型式組成，隧洞編號(hào)1至10，其中10號(hào)隧洞樁號(hào)為總干線99+703～109+565.79m，10號(hào)施工支洞（以下簡(jiǎn)稱支洞）與10號(hào)隧洞中心線交點(diǎn)樁號(hào)為總干線107+775m。支洞與10號(hào)隧洞水平夾角37°，支洞水平投影長(zhǎng)度549m，支洞進(jìn)口底高程258.00m，支洞與主洞交點(diǎn)成洞底高程218.08m。

2 支洞地質(zhì)條件

支洞口地貌為丘陵，地勢(shì)平緩，地形坡度5°，植被較發(fā)育，洞口位于緩坡上。支洞口表層為粘性土含少量碎塊石，黑褐～黃褐色，稍濕，稍密，碎塊石占15%～20%，塊徑大小混雜，一般5～10cm，棱角狀，基巖為燕山早期花崗巖，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，堅(jiān)硬。支洞洞身段圍巖分為土洞段、II類圍巖（微風(fēng)化）、Ⅲ類圍巖（弱風(fēng)化），IV類圍巖（弱風(fēng)化），V類圍巖（強(qiáng)風(fēng)化）。

3 支洞設(shè)計(jì)

3.1 支洞洞臉設(shè)計(jì)

洞臉開挖邊坡為1∶1.5，為了洞臉邊坡穩(wěn)定及施工安全，洞臉采用混凝土拱圈（混凝土明洞）鎖口。明洞段兩側(cè)與開挖邊坡之間采用漿砌石砌筑。洞臉邊坡采用掛網(wǎng)噴混凝土砂漿錨桿支護(hù)。錨桿為φ22，L=2.5m，間距2.5m，掛φ8@200×200鋼筋網(wǎng)，噴C20混凝土，厚10cm。在洞臉仰坡設(shè)排水孔，孔深0.5m，間排距2m，排水孔采用φ50PVC管，并將排水孔伸到漿砌石擋墻外。

3.2 支洞洞身設(shè)計(jì)

通過綜合比較，確定支洞縱坡為8.5%。縱坡水平長(zhǎng)度每150m設(shè)一水平段，水平段長(zhǎng)20m。主、支洞交叉處設(shè)置20m長(zhǎng)緩臺(tái)。施工支洞斷面采用城門洞型，支洞斷面凈尺寸為5.1m×5.1m（寬×高）。

支洞土洞段頂拱采用管棚加固，管棚環(huán)向間距30cm，排距2.5m，管棚采用φ42無(wú)縫鋼管，管壁厚3.5mm，L=4m，鋼管與洞壁傾角5°。采用I16鋼拱架臨時(shí)支護(hù)，鋼拱架外掛φ8@200×200鋼筋網(wǎng)。拱架之間設(shè)縱向連接筋，直徑為22mm，鋼筋采用HRB400鋼筋，連接筋布置在工字型內(nèi)圈側(cè)，單排環(huán)向間距1.0m。鋼拱架間距為0.5m。每榀拱架安裝后噴射c20砼，跟進(jìn)砼（C25F200W4）二次襯砌。

支洞V類圍巖段采用鋼筋格柵掛φ8@200×200鋼筋網(wǎng)，噴C20混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度30cm，格柵間距為0.5m，格柵由2半頂拱、2邊側(cè)壁共計(jì)4部分組成。采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度20cm。每榀格柵安裝后噴射c20砼，跟進(jìn)砼（C25F200W4）二次襯砌。

V類圍巖段如局部圍巖松散無(wú)法成洞，頂拱160°增設(shè)超前錨桿，超前錨桿采用水泥砂漿錨桿，φ25螺紋鋼，長(zhǎng)4m，錨桿入巖長(zhǎng)度3.9m，巖面外裸露0.1m，尾部與拱架焊接，錨桿與洞軸線傾角5°，超前錨桿環(huán)向間距30cm，排距2.5m。

支洞IV類圍巖段采用鋼筋格柵掛φ8@200×200鋼筋網(wǎng)，噴C20混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度20cm，格柵間距為0.8m，格柵由2半頂拱、2邊側(cè)壁共計(jì)4部分組成。采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度30cm。每榀格柵安裝后噴射c20砼，跟進(jìn)砼（C25F200W4）二次襯砌。

支洞Ⅲ類圍巖段頂拱掛φ8@200×200鋼筋網(wǎng)，噴C20混凝土12cm，頂拱局部打φ22隨機(jī)錨桿，錨桿長(zhǎng)2.5m。

支洞Ⅱ類圍巖段噴C20混凝土10cm，頂拱局部打φ22隨機(jī)錨桿，錨桿長(zhǎng)2m。

4 支洞施工

4.1 支洞洞口施工

（1）洞口覆蓋層清除。液壓挖掘機(jī)開挖范圍外，洞口高處的土方采用人工開挖，人工清理。支洞口周圍低處覆蓋層、全風(fēng)化層清除，采用2m3液壓挖掘機(jī)開挖。2m3挖掘機(jī)配15t自卸汽車運(yùn)輸。

（2）洞口石方開挖。洞口開挖過程中，局部殘留的巖體需要爆破時(shí)，采用預(yù)裂爆破，當(dāng)開挖進(jìn)入設(shè)計(jì)坡面線1m范圍時(shí)，改用人工修坡。石方開挖采用風(fēng)鉆鉆孔爆破，人工輔助撬挖，人工清理工作面，2m3裝載機(jī)配15t自卸汽車運(yùn)輸。

（3）洞臉錨噴支護(hù)?；炷脸鯂娗按钤O(shè)腳手架平臺(tái)，對(duì)噴射作業(yè)區(qū)各種松動(dòng)巖塊、巖粉、巖渣等進(jìn)行清理和沖洗，采用0.8m3混凝土攪拌機(jī)拌和混凝土，噴射混凝土采用4～5m3混凝土噴射機(jī)。初噴后緊接著進(jìn)行砂漿錨桿施工，錨桿采用人工風(fēng)鉆鉆孔，人工掛網(wǎng)安裝砂漿錨桿。

4.2 支洞洞身段施工

（1）支洞石方開挖。采用新奧法（NATM）光面爆破施工。選擇全斷面開挖方式，Ⅱ、Ⅲ類圍巖循環(huán)進(jìn)尺為3.5m。Ⅳ、Ⅴ類圍巖循環(huán)進(jìn)尺為1.0m。開挖采用三臂液壓鑿巖臺(tái)車鉆孔，全斷面開挖，人工平臺(tái)車裝藥爆破，采用配有耐磨輪胎和廢氣凈化裝置的2m3輪胎式裝載機(jī)裝15t環(huán)保型自卸汽車運(yùn)輸。

（2）一次支護(hù)。錨桿鉆孔采用三臂液壓鑿巖臺(tái)車鉆孔，局部采用汽腿式風(fēng)鉆配合，采用快硬水泥卷錨桿，人工安裝錨桿并掛網(wǎng)。噴射混凝土采用0.8m3混凝土攪拌機(jī)拌和混凝土，采用6～10m3/h混凝土噴射機(jī)噴射混凝土。

（3）二次襯砌。二次襯砌模板采用針梁鋼模臺(tái)車，混凝土拌制采用0.8m3混凝土攪拌機(jī)，自卸汽車運(yùn)輸混凝土，混凝土輸送泵泵送混凝土入倉(cāng)，插入式振搗器振搗混凝土。

4.3 特殊段施工

（1）涌水問題。針對(duì)鉆爆法施工可能發(fā)生的局部涌水問題，先做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，再根據(jù)實(shí)際情況采取適當(dāng)?shù)拇胧?。?duì)涌水量較小的洞段，在拱頂部位打一定數(shù)量的超前鉆孔作為排水減壓孔，根據(jù)估算的涌水量選擇水泵，將水集中引出洞外。對(duì)涌水量較大的突發(fā)涌水洞段，采用引堵結(jié)合的辦法處理，采用導(dǎo)管引流，治分散為集中，用排水管集中引水，然后再噴射混凝土。即圍巖出現(xiàn)淋水應(yīng)首先根據(jù)地質(zhì)情況，在穿越透水層部位布置一定數(shù)量的排水孔，用長(zhǎng)40～70cm，直徑20～25mm的鋼管插入排水孔內(nèi)，插入深度為30～60cm，鋼管與巖壁間的空隙用棉紗封緊，再用1∶1加速凝劑的水泥砂漿堵在棉紗外部，以迫使地下水沿鋼管排出。

（2）圍巖穩(wěn)定問題。為防止隧洞在施工開挖工程中出現(xiàn)塌方，對(duì)圍巖破碎地段采用超前小導(dǎo)管注漿的措施。對(duì)V類圍巖節(jié)理裂隙密集等地段，沿開挖外輪廓線，以10°～30°角度，打入管壁帶孔的小導(dǎo)管，并以一定壓力向管內(nèi)壓注漿液的施工措施。小導(dǎo)管采用φ32熱軋無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度4.5m。小導(dǎo)管排間距為500m，行間距為500m 。對(duì)Ⅳ類圍巖節(jié)理裂隙密集等地段，沿隧洞縱向在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方傾斜5°～30°，打入砂漿錨桿。砂漿錨桿直徑選用φ22，錨桿長(zhǎng)度2.5m，排間距為1000m，行間距為1000m 。

5 結(jié)語(yǔ)

施工支洞的選型、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、施工進(jìn)度等直接影響主體工程的安全及進(jìn)度，在不同圍巖強(qiáng)度及類型情況下的支護(hù)型式、襯砌厚度、特殊段處理應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。支洞施工應(yīng)短進(jìn)尺，合理調(diào)整臨時(shí)支護(hù)型式及參數(shù)，采用格柵拱架或鋼拱架支護(hù)時(shí)，可根據(jù)排距及頂拱的整體處理方式取消系統(tǒng)錨桿，僅對(duì)特殊地質(zhì)段進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].中國(guó)水利水電出版社，2009.

[2] 劉建國(guó).富水復(fù)雜地質(zhì)淺埋暗挖隧洞修建技術(shù)[M].人民交通出版社，2012.