汀溪水庫尾水隧洞除險加固工程淺析

劉星軍

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 廈門 361100）

汀溪水庫于1956年6月建成，是一座以防洪為主，結合灌溉、供水、發電等功能的重要中型水庫。隨著社會經濟的發展，汀溪水庫供水和防洪任務日益加重，水庫的安全運行對確保下游居民的生命財產安全和供水安全至關重要。根據現場踏勘發現，雖然水庫管理員每年均對水庫迎水坡、背水坡進行簡易的修整，但目前水庫仍存在較多問題。為確保水庫正常安全運行，改善工程管理和運行條件，進一步發揮水庫工程防洪、灌溉等效益，對水庫進行除險加固十分必要。

汀溪水庫位于同安區的西北部，承擔著本地區防洪灌溉和同安、翔安兩區供水的任務，直接影響兩區人民的生活。除此之外，汀溪水庫上游還有溪東水庫，周圍有庫容水庫、竹壩水庫以及蓄水水庫、溪水水庫，以汀溪水庫為樞紐，一旦汀溪水庫出現決堤等情形，四個水庫群的循環就會受阻，致使整個水庫群不能正常運行，嚴重影響人們的生活和居住安全[2]。

1 工程概況

本工程為汀溪水庫加固二期工程（A標）尾水隧洞，位于同安區汀溪水庫大壩背水坡底至四林邱庴。本工程的主要施工內容包括：①進口箱涵：水平距離52.213 m，主要建設內容有土石方開挖，進水段箱涵噴射混凝土，鋼筋制作，控制閘啟閉房、控制閘門、砌筑等其他附屬工程。②尾水隧洞：水平距離1212.664 m,內容包括：洞身開挖、隧洞襯砌混凝土、初期支護噴射混凝土，隧洞鋼筋等。③出口箱涵：水平距離108.611 m,內容包括：土石方開挖，出口段箱涵噴射混凝土，鋼筋制作、砌筑等其他附屬工程。④水保和環境保護：尾水系統進口施工區、尾水系統出口施工區、棄渣場區、施工道路區及臨時堆表土場區。

2 工程建設

2.1 工程建設實施

2.1.1 隧洞洞口開挖

經過勘測發現，工程施工中需對洞口周圍的不穩定破碎巖石進行挖除處理，并對洞口兩側及上部進行錨桿掛網噴射砼防護或超前導管注漿掛網噴設砼防護[3]。明洞開挖方案見圖1：明洞開挖3 m為一層，以最上層順線路中心開挖，寬度以能夠容納相關工作器具為限。開挖之前進行爆破實驗，不斷完善爆破參數，爆破時爆破震動不得超過邊坡允許的范圍。

圖1 分層拉槽開挖斷面圖

2.1.2 隧洞洞身開挖

依據工程周邊的地質條件，洞身開挖采用全斷面光面爆破法。但經過實地勘測發現本隧洞圍巖以Ⅴ為主，屬于小斷面開挖，洞口過于狹小，只能采用鉆孔爆破方式進行開挖，配合人工裝2＃巖石銨油或乳化炸藥，電雷管起爆。爆破過程中嚴格依據巖體的堅固系數、開挖斷面的面積、每一循環近尺所消耗的炸藥量等條件進行爆破，并做好每一次的記錄工作。

表2 光面爆破一般參考數值

光爆炮孔的布置對于爆破的效果有很大影響，汀溪水庫尾水隧洞工程依據施工量和實際斷面設計了光爆空洞39個，其中包括：主掏槽眼4個、副掏槽眼2個、輔助眼4個、二圈眼8個、光爆周邊眼21個。技術人員嚴格依據地質條件以及工程的施工需要選擇最為合適的開鑿方式，設計合理的角度，并且為防止開挖斷面的面積在挖掘中變小，采用光面爆破挖掘槽眼。爆破時相關工作人員和設備需要進行撤離，本工程施工人員嚴格按照技術人員要求進行操作，保證了施工質量和安全，未發生安全事故。

隧洞開挖后發現，隧洞自身的支護性能較差，隧洞圍巖為全風化花崗巖，容易沙土化，機械設備直接開挖可能會使隧洞塌陷，因此轉為機械加人工配合開挖的方式進行隧洞挖掘，這也是造成工期延期的重要原因之一。由于隧洞圍巖的自身支護性能較差，因此利用超前小導管注漿固結法對隧洞的掌子面進行固結，以抑制花崗巖的風化作用。隧洞在開挖過程中要邊開挖邊使用輪胎式隧道扒渣機+小型自卸車出渣。

2.1.3 支護工作

支護工作是施工過程中保證施工人員安全和保證施工正常進行的重要手段。依據施工地質的調查結果，對進出口隧洞、隧洞洞身等采用錨桿、掛網、噴射混凝土，外加超前小導管配合鋼拱架進行支護。施工過程中使用多種方式相結合的支護技術，保證了施工安全，同時由于多次變更支護方案，增加了工程量，造成工延期。

2.1.4 襯砌施工

襯砌施工是施工的重要環節之一，施工過程中待隧洞開挖至隧洞的中部位置之后，轉而從另一端進行挖掘，并對已經挖掘的部分利用液壓整體式襯砌臺車進行襯砌施工，拱墻采用一次性整體灌注施工技術。施工過程中要注重對襯砌模板、襯砌鋼筋的設計、使用，隨時檢查模板、鋼筋質量。

3 工程施工難點及措施

3.1 制定相關應急措施

在工程施工前，項目部編制了施工組織設計和專項施工方案，預估可能出現的危急情況，并制定相應的應急措施。針對隧洞的實際情況，預估隧洞塌方的原因，并依據施工條件提出以下三種應急措施：

（1）洞體掌子面左（右）邊強度高，右（左）邊強度低,在掘進時強度較低的一邊會發生連續的塌方,掌子面右邊比左邊超前進尺2 m之多；（2）土夾石圍巖，拱頂坍塌嚴重，含水量較高。隧道采用20 m的工字鋼架（拱架0.25 m～0.75 m一榀）+錨桿+掛網噴射12 cm厚C20混凝土的支護體系,并對掌子面軟巖一側增加輔助超前支護手段即超前小導管注漿支護。（3）石質圍巖位于擠壓強烈的斷裂帶內，裂隙雜亂，成石夾土狀，拱頂圍巖有滑層，造成拱頂空洞，邊墻拱頂超挖非常嚴重的情況，要及時施做支護結構，實行邊挖掘邊初噴的方式防止拱頂坍塌，并做好相關工作。

3.2 工程實施中的問題及措施

由于汀溪水庫尾水隧洞圍巖為花崗巖，容易風化，給施工帶來了極大的難度。在施工過程中樁號尾1+129.8處涌砂坍塌，需停工研究解決措施，使得工程暫停。另外在隧洞挖掘過程中，隧洞的圍巖支護性能較差，施工中發生了嚴重風化現象，項目部決定邊施工邊加強支護措施，致使隧洞挖掘過程十分緩慢。隧洞的尺寸較小，施工通道較為狹窄，很多施工設備在施工過程中不能發揮其應有的效果，只能利用人工去進行挖掘施工，大大增加了工程量。

4 除險加固工程驗收與評價

由于工程條件復雜，需要嚴格按照合同要求進行施工，施工過程中不僅應根據實際情況及時變更施工方案，并經建設方確認，按時完成合同中的工程建設量；而且要設立專門的質量保證團隊，對建設質量進行監控，采取多項質量保證措施；在階段工程竣工后，邀請相關部門工作人員對工程質量進行專項檢查。本工程經自評，監理單位復評，建設單位認定為合格工程。

5 結語

汀溪水庫尾水隧洞工程按照合同內容完成了相關工程建設，但是由于前期對工程施工量、施工難度預計不準確以及對施工場地的地質了解不到位，使得工程交工時間延期兩年多，給各方造成了一定的經濟損失。因此，工程開工時要做好施工前的準備工作，對工程建設地的地質條件做詳細的了解，并合理安排技術人員和施工設備，做好應急方案。本工程在施工過程中雖出現了坍塌，但因為本次施工對人員要求較高，且實施了一系列的安全質量保障措施，并未發生人員和機械設備損失[4]。同時本次施工中，項目部制定了全面的質量管理制度，保證了汀溪水庫尾水隧洞工程的施工質量，對后續工程建設人員提供參考。