引水隧道施工難點及應對措施分析

崔建強

（中鐵二十五局集團第五工程有限公司山東青島　266100）

引水隧道施工難點及應對措施分析

崔建強

（中鐵二十五局集團第五工程有限公司山東青島266100）

本文結合具體的工程實例對引水隧道施工難點以及應對措施進行分析，并對施工重難點項目施工過程中需要注意的事項進行簡要概述，為其他類似工程提供一定的借鑒。

引水隧道；施工；難點；應對措施

引言

山西中部引黃工程施工12標，位于呂梁市方山縣境內，跨2個鄉鎮，包含3號主洞（樁號：138+547.30～149+735.10）和4個支洞主洞長11187.80m，4個支洞長3271.42m，全長約14.46km。主洞圍巖以Ⅳ級、Ⅴ級為主，部分為Ⅲ級圍巖；Ⅳ級長6166.6m約占55.12%，Ⅴ級長3956.09m，約占35.36%，Ⅲ級長1065.11m，約占9.52%。本文結合該工程的具體情況進行分析。

1　工程概況及主要工程量

山西中部引黃工程全線采用礦山法開挖，支護采用初期支護加二次鋼筋混凝土襯砌，開挖斷面全部為城門洞形。斷面凈寬3.8m，凈高4.9m。支洞均由Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖及土洞段組成，主要為Ⅲ級、Ⅴ級圍巖，部分為Ⅳ級圍巖，進口段為土洞。斷面凈寬3.65m，交叉段斷面凈寬2.5m，斷面凈高3.2m，斷面為城門洞形。主要工程量有土石方開挖約為32萬方；噴射混凝土20098方；鋼筋9200t；鋼拱架579t；鋼筋混凝土襯砌79281方。初期支護噴混凝土厚度：Ⅲ級厚8cm、Ⅳ級圍巖厚10cm、Ⅴ級圍巖厚12cm，二襯厚度：Ⅲ級厚30cm、Ⅳ級圍巖厚35cm、Ⅴ級圍巖厚40cm。

2　施工重難點

2.1工程重點分析及主要對策

（1）本工程主要工程項目包括土方暗挖、石方暗挖、錨噴支護、回填灌漿、混凝土襯砌及隧洞施工監測等，工程量較大、施工線路較長是本工程的綜合特點，因此，確保各項工程質量，是本工程的重點。應對措施：為保證計劃工期的實現，合理安排總體施工工序和各期施工，優化施工工序銜接。施工時，土石方開挖、混凝土澆筑有機結合，流水施工，保證合同工期的實現。優化施工方案，簡化施工現場布置，保證施工快速進行。

（2）本標段工程巖性多為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖，巖層間還存在層間水，且隧洞開挖時有遇到溶洞的可能，因此如何保證施工安全是本項目一大重點。應對措施：針對隧洞開挖質量要求高的特點，洞身開挖采用光面爆破法施工，人工鉆孔、非電毫秒雷管起爆，光面爆破質量按“一標準、二要求、三控制、四保證”方法組織隧洞爆破施工。嚴格遵守“管超前、嚴注漿、弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測、緊襯砌”的隧洞施工原則。施工中加強地質超前預報及圍巖量測，采取超前鉆探孔探明地質，分析圍巖類別，確定開挖方法，調整各項技術指標，確定支護型式。該工程開挖施工工藝流程如圖1所示。

圖1　全斷面開挖施工工藝框圖

（3）本工程所設的4座施工支洞均為斜洞，且坡度大、施工支洞長度較長（最長段929.85m），其中人員出入、材料、石渣、混凝土拉運均需通過斜洞進出，因此如何保證斜洞施工安全以及隨洞開挖過程中人員和設備的通行安全是本項目的一大重點。應對措施：針對本工程人員出入、材料、石渣、混凝土拉運均需通過斜洞進出，嚴格執行斜洞行車不行人、行人不行車的制度；加強鋼絲繩的檢查和維護，以防止斷繩跑車事故的發生；相關人員要經過安全技術培訓、考試合格后才能上崗；斜洞內安裝信號裝置；乘車人員要遵守乘車管理制度，服從司機和安全員的指揮，不得擁擠、超載。

2.2工程難點分析及主要對策

（1）本工程隧洞開挖斷面較小，單頭掘進長度較長（單頭掘進長度最長2074.8m），因此施工中通風及出渣問題是本工程的一大難點。應對措施：針對本工程隧洞開挖面較小，單頭掘進長度較長、坡度陡的特點，支洞出渣擬采用WZL-120型挖掘裝載機開挖，裝入礦車內，由設置在洞口的絞車牽引到洞外，卸到洞口設置的轉渣場堆放。用裝載機裝車，自卸車將棄渣運往指定渣場。主洞出渣擬采用WZL-120型挖掘裝載機開挖，并裝入礦斗車內，平洞段采用自卸車運輸到支洞交叉段；再利用設在支洞口外的絞車牽引礦車出洞，卸到洞口的轉渣場，用裝載機裝車，自卸車將棄渣運往指定渣場。本工程通風計劃采用壓入式通風，風機功率2×55kW，配直徑1100mm軟質通風管，風管口至工作面30m。

（2）本標段施工線路長（含支洞）約14.46km，在有效的施工工期內如何合理利用和安排施工工作面，科學有效地組織施工是本工程的關鍵；洞身開挖、支護和混凝土襯砌是本工程的施工重點。應對措施：針對隧洞有可能遇到巖溶地段的情況，在開挖過程中采用超前地質預測和預報手段確定注漿地段，通過超前預注漿、后注漿、局部注漿等方式封閉加固巖溶地段，提高巖體的完整性。同時對巖溶水處理堅持“宜疏不宜堵”的原則，并采取截、堵、排、防綜合治理措施，在施工中為防止巖溶水突然襲擊，可采取超前鉆孔探測的措施，預備足夠的抽水設備，以保施工安全。

3　引水隧道難點項目施工注意事項

3.1隧洞的開挖

本標段工程位于總干3#洞（樁號：138+547.30～149+735.10）段主洞約11.2km及33#～36#支洞的土石方洞挖施工。主洞段采用城門洞型，隧洞凈寬3.8m，凈高4.9m，直墻段高3.0m，頂拱中心角180°，半徑1m，支洞井身段均為城門洞型，凈寬3.65m，凈高3.2m，交叉段凈寬2.5m，凈高3.2m。

施工支洞進口洞臉設計為城門洞形，采用M7.5漿砌片石砌筑，開挖后坡面掛φ8@200mm鋼筋網，噴80mm厚C20混凝土，并設φ20隨機錨桿。施工支洞進洞施工前必須完善洞頂排水系統，施工時必須采用先支后挖的方法，沿外輪廓線施作φ20隨機錨桿掛網噴護進行加固，然后采用鉆爆法（巖洞）或直接開挖（土洞）。鉆爆施工在正式開挖前先進行試驗，以取得鉆爆的有關參數和炮眼布置及裝藥量等參數。石方采用風動鑿巖機打眼，松動爆破的方法開挖，挖掘機裝渣，自卸汽車外運棄碴。土洞則直接挖掘機進行開挖。

3.1.1洞口施工程序

①自上而下開挖隧洞進口，洞頂仰坡為1：0.5（土洞1：0.75），開挖洞頂截水溝及兩側排水溝，截水溝距開挖線不小于1m，截水溝、排水溝為倒梯形，上寬1200mm，底寬600，高600mm，內部尺寸600mm×300mm，采用M7.5漿砌片石進行砌筑，排水溝與原沖溝聯通（預埋涵管的位置和涵管相連），形成完整的排水系統。②從上至下進行坡面防護。③開挖仰坡腳時從上至下進行坡面防護。開挖仰坡腳時要保留核心，先從兩側挖起，寬度不超過1m。④在洞口以1m間距支立兩排型鋼支撐，其縱向放樣鋼筋做成穩固框架。⑤在洞外支撐頂部堆放土袋，在其防護下進行洞身開挖。⑥開挖洞口范圍下半斷面土方。

3.1.2異常情況處理

開挖過程中，施工人員要隨時注意觀察土質變化及邊坡穩定情況，出現異常情況，立即報告。開挖過程中如遇滑坡跡象，應立即暫停施工，報告業主并主動采取應急措施，在轉移工人的同時，將滑坡現場進行封鎖；測量人員根據滑坡跡象設置觀測點，以便觀測坡體平面及豎向位移，為應急措施提供重要的原始資料。

3.2土洞開挖

支洞洞口土洞段，采用小型挖機裝自卸汽車，邊開挖邊裝自卸汽車運輸渣料，開挖進尺達到1m后，人工進行修邊處理并及時進行鋼支撐支護及掛網，安裝完成后，進行噴射混凝土施工。開挖一定距離后采用WZL-120挖掘裝載機開挖，周邊輪廓線部分采用人工風鎬開挖，十字鎬、鐵鍬配合修整成型，及時進行鋼支撐支護及掛網、噴射混土。施工過程中遵循確保安全、短進尺、快封閉、強支護、及時襯砌的原則，并指定專人做好地表沉陷、頂拱下沉、周邊位移等施工監控工作。開挖后的洞壁要求平整，不允許出現過大的起伏差，不允許欠挖。嚴格施工用水管理，未襯砌段不允許積水，也不允許出現大面積人為水濕。

3.3洞身爆破設計及試驗

為在石方洞挖中能按合理的爆破參數進行施工，提高開挖質量，在石方洞挖前，應進行專門的鉆孔爆破設計和試驗。爆破設計內容包括掏槽方式、炮眼布置、裝藥量和裝藥結構以及堵塞方式、起爆方法和順序等，該工程炮眼布置如圖2所示。在爆破試驗前，首先應按爆破設計初選各爆破參數，而后在現場進行生產性爆破試驗，通過爆破試驗，為施工選定合理的爆破參數。本工程將洞身開挖起始端作為試驗段，通過爆破試驗逐步調整爆破參數，以達到良好的爆破效果。

圖2　炮孔布置示意圖

3.4錨桿支護

錨桿根據圍巖開挖的實際情況，結合設計圖紙和施工規范要求確定孔位、孔深和傾角。如巖層情況變化，需調整孔位、孔深和間距時，及時報監理工程師同意后方可執行。利用錨桿鉆機鉆孔，錨桿孔位與巖面垂直，與設計孔位偏差不大于100mm，鉆孔偏差不大于±50mm。鉆孔后用高壓風清除孔內石屑，然后安裝錨桿，插入長度不小于設計長度的95%。成孔后用高壓風清孔后，先將內徑4～5mm，壁厚1～1.5mm的軟塑料排氣管同錨桿一起送入鉆孔至孔底，并在孔外留0.5m左右的富余長度，然后將注漿管固定在孔口位置，并將錨桿孔口堵塞，確認排氣管暢通后，采用雙管排氣法注漿，直到排管氣不排氣或溢出稀漿時停止，拔出排氣管，待砂漿達到強度后安裝墊板擰緊螺帽。

4　結束語

綜上所述，引水隧道是一項較為復雜且系統的施工項目，其建設過程中的影響因素較多，若不加控制和注意，就會引發工程事故，直接影響工程施工進度。因此，需要根據具體的地質情況以及工程建設需求選用適宜的施工工藝，保證工程施工質量，才能使得工程的安全和質量得到保障。

[1]李漢青，馮兵.引水隧洞混凝土襯砌施工中的難點、重點及應對措施[J].四川水力發電，2010，29（4）：37～39.

[2]周垂一，李軍，嚴鵬.錦屏二級水電站深埋隧洞施工難點解析[J].隧道建設，2013，33（6）：481～488.

[3]孔景華.引水洞爆破施工對既有隧道襯砌的影響分析[J].隧道建設，2014（3）：221～225.

U455.4

A

1673-0038（2015）15-0214-03

2015-3-22

崔建強（1985-），男，助理工程師，本科，主要從事隧道與地下工程工作。