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浅析小断面大湾隧洞施工方式

2011-06-12陶海滨

水利规划与设计 2011年6期
关键词:主洞支洞隧洞

陶海滨

(宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司 银川 750004)

1 工程概况

宁夏固原地区 (宁夏中南部)城乡饮水安全水源工程是将宁夏固原地区南部六盘山东麓雨量较多、水量相对较丰沛的泾河流域地表水,经拦截、调蓄,向北输送到固原中北部干旱缺水地区的区域性水资源优化配置工程。

工程布置隧洞10座,最短595m,最长10577m,总长36448m。隧洞围岩以Ⅳ类为主,占隧洞总长的85.6%;Ⅴ类围岩占隧洞总长的14.4%。隧洞围岩总体较差,而且存在地下水,施工条件差。大湾隧洞施工是本工程的关键控制性工期,而且本工程隧洞为最小施工断面隧洞,无法进行大规模机械化施工,施工效率低,工期长。

2 施工支洞布置

为了提高施工施工效率,对于长度超过4km的隧洞设施工支洞,支洞间距约为2km,断面采用城门洞型,支洞与主洞连接方式采用斜井方式,大湾隧洞共布设4条支洞。

施工支洞洞口距主洞埋深≤60m时,采用坡比为1∶7的平洞;主洞埋深>60m时,支洞采用坡比为1∶4或1∶5的斜井。

由于主洞断面小,无论是轨道交通还是农用三轮车,在主洞内都无法错车,如果单进单出,势必影响工作效率,需在主动设置会车道,会车道间隔为500m,会车道长度8m,前后通过5m长渐变段与主动相连。施工支洞施工特性见下表。

表1 6#大湾隧洞支洞施工特性表

3 进出口施工

隧洞进、出口大都为第四系地层,结构松软,成洞条件差。参考区内外已建工程施工经验,采用明洞(加强段)进行特殊处理。施工时,要求开挖后立即进行初期衬砌的施工,然后进行洞脸和排水体的施工。

洞脸开挖自上而下,同时做好排水和相应的坡面砌护工程。洞脸背部与明洞段顶部之间的空腔用砂壤土回填密实,压实后的密实度≥0.95。

由于洞脸多位于高边坡开挖,为防止滑坡,设置由堆石和土工布组成的排水体。

4 隧洞开挖

隧洞围岩较差、断面较小,采用全断面光面爆破法施工。钻孔机械选用物手持或气功腿岩机,单钻凿孔,人工装药,电动起爆,径向超挖值和开挖岩面的起伏差按不超过15cm控制。对于长度大于4000m的隧洞,结合地形条件,布置支洞,双向掘进,增加工作面,提高施工效率。

支洞坡度为1∶4或1∶5,坡度陡,农用三轮车无法出渣,出渣方法为在主洞内铺设0.6m宽矿车轨道,0.75m3曲轨侧卸式矿车由电瓶车牵引至支洞陡坡段,再由JTK-1.6型矿用提升绞车提升至支洞洞口,最后用5t自卸卡车运至指定弃渣场堆放,施工支洞铺设两条0.6m宽双轨道,主洞内铺设一条0.6m宽双轨道。大湾隧洞长度超过10km,需在中间位置结合施工支洞布置一条永久检修支洞,其余支洞在隧洞施工完成后进行封堵。大湾隧洞3#支洞进行二次衬砌后做补气、检修之用,其余隧洞检修均在隧洞进出口设置检修孔。

渣场一般在隧洞进出口或支洞口附近的洼地就近选择,对于涉及六盘山自然保护区实验区的,应选在保护区之外。渣场采用TY160推土机进行平整并设置干砌片石护脚,弃碴高度为3m。

5 隧洞衬砌

隧洞衬砌包括初期支护和永久支护。

初期支护在隧洞断面开挖后紧接进行,要求紧跟隧洞开挖作业面,以使围岩不再进一步风化、松动、脱落、变形。

隧洞开挖的初期支护主要根据围岩条件拟定。对于Ⅳ类围岩,隧洞进出口采取管棚支护,洞身段以喷锚支护为主,个别破碎段及软弱夹层段采取拱架支护;对于Ⅴ类围岩,采取管棚支护。

永久支护即为隧洞衬砌,采用C25预制钢筋混凝土拱片衬砌方式。拱片分为2片侧拱和1片底拱共3个拱片。拱片在规定预制场预制好后运至施工现场,待初期支护完成后紧跟掌子面进行拱片安装。根据隧洞布置情况,输水工程沿线共设5处预制场。

6 隧洞灌浆

钢筋混凝土预制拱片拼装后的顶部必须进行回填灌浆,回填灌浆的目的是对隧洞混凝土衬砌缝隙作灌浆填充,灌浆的范围在顶拱中心角120°以内,孔距、排拒均为2.0m,灌浆孔按深入围岩50mm控制,灌浆孔在预制侧拱片时预留,每30m为一个灌浆单元。回填灌浆单元最后1组拱片在据掌子面30m后尽早进行。

为改善节理裂隙发育或有破碎带的岩石的物理力学性能,对围岩采取固结灌浆措施进行加固。固结灌浆排距采用3.0m,每排6孔,灌浆深度按洞宽的0.5倍控制,取1.2m。固结灌浆孔在预制侧拱片时预留,每30m为一个灌浆单元。固结灌浆施工应在隧洞衬砌后完成。

7 施工排水

根据地质资料,隧洞施工过程中洞内集水主要是裂隙渗水,来自洞顶部和侧壁。可以结合临时支护,在顶部铺防雨布接水,并导向两侧,不至影响主要进出通道;然后分段设集水井抽排。所有污水经净化后再排入洞外溪沟。

8 辅助作业

包括通风和施工用电。根据隧洞断面尺寸、长度和以往的经验,经计算,通风机选用SFD-Ⅰ-NO.10型隧道风机,风筒直径1.0m,通风方式采用混合式通风。进出口及各支洞各设一台通风机,风管悬挂于隧洞顶部,其末端至掌子面的距离为9m。整个风管接头须做到严密牢固不透风。为了降低有害气体浓度,降低粉尘含量,在掌子面30m处,距离地面3m处设两个喷雾降尘器,进行水幕降尘。

隧洞施工用电,分系统供电和自备内燃机供电两种。洞内施工照明采用电气照明,用12~36V的低压照明灯,手提作业灯用12~24V。照明线路布置在隧洞的左上方或右上方。灯头间距6m,悬挂高度1.8m,灯炮容量40W。

9 结论

通过以上施工方法及措施,不仅提高了小断面隧洞的施工效率,降低了工程投资,而且使工期大大减低到4年,满足整个项目工期安排。因此,上述施工方法完全适宜本项目隧洞工程的施工。

1 《水利水电施工组织设计规范》(SL303-2004)

2 《施工隧洞设计规范》(SL303-2002)

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