水利引水隧洞快速挑頂施工技術研究

【摘要】飲水隧洞施工就當，快速挑頂施工是尤為關鍵的技術，對引水隧洞調度運行起到了引導性作用。結合工程案例，本文總結了一套V類圍巖引水隧洞快速挑頂施工方案，可為類似工程提供參考。

【關鍵詞】支洞；V類圍巖；快速挑頂施工

近幾年引水工程建設飛速發(fā)展，引水隧洞的貫通是制約工程工期的重要因素。通過設置支洞增加工作面可提高隧洞施工效率，縮短工期，但支洞與隧洞交匯區(qū)域圍巖受力復雜，對工程安全有較大威脅。重視引水隧洞快速挑頂施工技術改造，對區(qū)域水利設施調度形成了保護性作用，為區(qū)域水利規(guī)劃與發(fā)展起到了保障性作用。

1、工程概述

水打橋引水隧洞位于大方縣境內，總體走向近東西向，沿六沖河左岸斜坡布置，穿越地貌為峰叢洼地巖溶地貌。水打橋隧洞K10+300-K20+360標段長10.06 km，設置3個支洞，6#支洞全長501 m。支洞在K15+911處與隧洞相交，交角為52°51，相交處支洞縱坡為3%。6#支洞承擔上下游2800 m的施工任務，是工程的關鍵線路，對工程安全和快速建設意義重大。

2、施工步驟

2.1 支洞加強段施工

支洞相交區(qū)域結構受力較為集中，必須進行加固處理。支洞與隧洞相交處10 m范圍內采用A型隧洞襯砌支護參數(shù)進行支護施工，如圖1所示。加強接頭板和錨桿的施工質量。在加強段區(qū)域，支洞開挖面由垂曲線于支洞中線的平面逐漸過渡到平行于隧洞中線的平面，其斷面逐步加寬加高，為挑頂施工創(chuàng)造更大的空間。

2.2 挑頂施工

支護后過渡坑道為高3 m、寬8.75 m的矩形斷面，隧洞拱架自拱頂用曲線拱架與支洞鎖口拱架相連。過渡坑道超前支護采用φ42超前小導管，長度為4.5 m，環(huán)向間距為40 cm。初期支護采用間距為1 m的22輕軌門形鋼架、φ25系統(tǒng)錨桿（L=3 m）、φ8鋼筋網（僅頂部鋪設）以及C20噴射混凝土。

2.3 隧洞施工

過渡坑道施工至隧洞中心位置后，采用網噴支護。當施工至隧洞另一側與圓心同標高位置后，在支洞與隧洞交界部位并排架立兩榀支洞鋼架作為鎖口拱架。隨后開始架立隧洞上臺階拱架和曲線拱架部分，曲線拱架安置于立柱上方相應的托梁位置，如圖2所示。

隧洞加寬段以隧洞中心線為界，未加寬一側初支后半徑為3.2 m，底部拱腳距隧洞中心線2 m，加寬一側拱部采用大半徑弧形與直腿相接，直腿高3.7 m，初支后直腿距隧洞中心線5.2 m（即加寬2 m），如圖3所示。跨過支洞斷面3 m后，從支洞向隧洞開辟下臺階工作面，開始下臺階施工。當圍巖質量較好時，改為全斷面正常施工。

3、引水隧洞施工

3.1 隧洞掘進

3.1.1 鉆爆

根據圍巖特點合理選擇周邊眼和周邊眼最小抵抗線。爆破的主要要點：周邊眼間距一般爆破間距小，周邊眼的最小抵抗線亦要相應減小，即適當加密周邊眼，調整間距與抵坑線比值EN。周邊眼的間距具體偏小多少要視巖石的抗爆性、炸藥性能、炮眼直徑和裝藥量而定，一般可取周邊眼間距E=40～60cm。對于堅硬和破碎巖石亦取較小的E值；對于軟質或整體性好的巖石亦取較大的E值。為保證周邊眼孔之間貫通裂縫優(yōu)先形成，須使周邊眼的最小抵抗線大于炮眼間距，通常取EN=0.8為宜，即抵抗線V=50～90左右cm。

3.1.2鉆爆作業(yè)

采用鉆孔臺架配合手持風動鑿巖機鉆孔，人工裝藥起爆。鉆爆作業(yè)按照爆破設計進行鉆眼、裝藥、接線和引爆。如圍巖出現(xiàn)變化需要變更爆破設計時，由主管工程師確定。炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的連接，均由考核合格的爆破工負責。包括：①測量：測量是控制開挖輪廓精確度的關鍵，每循環(huán)都由炮工班長和工作面負責人在掌子面標出開挖輪廓和炮孔位置。②定位開眼：對于掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度要求比其它眼要高，開眼誤差控制在3～5cm以內。③鉆孔：鉆工要熟悉炮眼布置圖，要能熟練地操縱鑿巖機械，特別是鉆周邊眼，一定要有豐富施鉆經驗。④裝藥：鉆完孔后，用高壓風吹孔，經檢查合格后裝藥。裝藥分片分組負責，自上而下嚴格按爆破設計規(guī)定的裝藥量、雷管段號“對號入座”。爆破網路連接、檢查及起爆，按照爆破設計要求和GB6722-2003《爆破安全規(guī)程》執(zhí)行。⑤堵塞：所有裝藥的炮眼均堵塞嚴實，堵塞長度不小于40cm。

3.2 隧洞支護

引水隧洞Ⅱ、Ⅲ類圍巖支護：隨機砂漿錨桿φ22，L=150cm+φ22錨桿，L=150cm排距120cm+C20噴射砼厚5～8cm+C20砼厚20cm；Ⅳ、Ⅴ類圍巖支護：砂漿錨桿φ22，L=150cm梅花型布置，間距100cm+C20噴射砼厚5～8cm+掛網φ6.5@200×200，C20噴砼厚10cm+固結灌漿孔φ50排距250 cm，深入圍巖200 cm梅花型布置。

3.2.1 錨桿

對于較完整的洞室圍巖，在掘進時就把上一槽炮的進尺段圍巖施打隨機錨桿和按設計實施系統(tǒng)錨桿，錨桿的長度、角度、深度要檢查驗收并滿足設計。對于隨機錨桿施工，首先是施工技術員對圍巖的結構和結構面進行認真觀察和分析后現(xiàn)場布設孔位。錨桿的錨固用錨固劑，鉆孔內錨固劑要飽滿。施工工序如圖4：

3.2.2 鋼筋

在洞口鋼筋加工場加工制作，然后運到洞內，現(xiàn)場綁扎。

3.2.3 掛網

按設計要求加工鋼筋網，隨受噴面起伏鋪設，并將鋼筋網同定位錨桿固定牢固，鋼筋的交叉點及雙面受力鋼筋應用鐵絲扎牢，鋼筋接頭采用雙面焊接，焊接長度為5d，在雙面焊有困難的部位可采用單面焊接，焊接長度為5d。鋼筋網與受噴面的間隙以3cm左右為宜，砼保護層厚度應大于2cm。

3.2.4 噴砼

施工要點如下：① 選用PC32.5普通硅酸鹽水泥，細度模數(shù)大于2.5的硬度潔凈砂，粒徑5～12mm的級配碎石。噴射砼嚴格按配合比拌合，配合比及拌合料均勻性每班檢查不少于兩次。② 噴射前，認真檢查隧道斷面尺寸，對欠挖部分及所有開裂、破碎、水溶崩解的碎巖石進行清除和處理，清除浮石和墻角虛渣，并用高壓風、水沖洗巖面。③ 噴射時，先注水，后送風，然后上料，根據受噴面和噴出的拌合物情況調整注水量，以噴后易粘著，回彈小和使受噴面呈濕油光澤為度。④ 噴射砼終凝2小時后，進行噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于14天。

3.2.5模板

①模板采用定型組合鋼模和木模相結合，在進行安裝及砼澆筑時將嚴格按照規(guī)范施工。②模板安裝前，必須按設計圖紙測量放樣，重要結構應多設控制點，以利檢查校正。③模板安裝過程中，必須加強模板支撐，有足夠的剛度和強度，以防傾覆。④支架必須支承在堅實的地基或老混凝土上，應有足夠的支承面積。斜撐應防止滑動。豎向模板和支架的支承部分，當安裝在基土上時應加設墊板，且基土必須堅實并有排水措施。對濕陷性黃土必須有防水措施；對凍漲性土必須有防凍融措施。⑤模板與混凝土的接觸面，以及各塊模板接縫處，必須平整、密合，以保證混凝土表面的平整度和混凝土的密實性。⑥模板的面板應涂脫模劑，應避免脫模劑污染或侵蝕鋼筋和混凝土。

3.2..6 砼澆筑

①隧洞混凝土澆筑的施工程序視圍巖條件而有所不同。施工方法為：在洞口布置0.35m3混凝土拌和機，采用1噸自動翻斗車運輸混凝土至洞內澆筑，人工入倉，人工平倉、分層、插入式振搗器振搗，振搗密實。②在地基或基土上澆筑混凝土，應清除淤泥和雜物，并應有排水或防水措施。③澆筑混凝土前，模板內的垃圾、泥土和鋼筋上的油污等雜物，應清除干凈。木模板應澆水濕潤，但不應有積水。④在進行混凝土澆筑前應將模板的縫隙和孔洞堵嚴。⑤澆筑結構混凝土前，底部應先填以50～100mm厚與混凝土成分相同的水泥砂漿，混凝土水灰比和坍落度應隨澆筑高度的上升酌予遞減。

4、結語

水打橋引水隧洞6#支洞于2016年1月20日開始挑頂施工，采用上述方法，共歷時15天，隧洞兩側均形成施工生產能力，此方法亦成功運用于水打橋引水隧洞4#支洞和5#支洞進隧洞施工。工程實踐證明，該挑頂施工方法優(yōu)點在于快速施工，有效控制超欠挖，既節(jié)約投資，又確保了安全質量，提高工效，加快挑頂施工速度，可為類似工程提供參考。

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作者簡介：王學軍 1981-11 ，男，漢族，寧夏中寧人，工程師，本科，主要從事鐵路、公路、地鐵、水利引水隧洞工程的施工與管理工作。