晋中东山供水工程隧洞开挖施工与质量控制

赵成荣

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 晋中东山供水工程六标隧洞概况

该标段地下洞室开挖主要包括隧洞3号、5号、6号、7号土石方洞挖，其中隧洞长3号约276 m、5号约752.8 m，6号约335.5 m，7号约707 m；3号洞为土岩混合段，为城门洞形，其余洞为土洞，为马蹄形。

2 土洞开挖方案

2.1 土洞开挖工序

3号隧洞土洞段开挖施工工序为：开挖测量放线→上半部分土方超前锚杆及开挖→上半部分钢支撑挂网喷混凝土支护→下半部分土方开挖→下半部分钢支撑挂网喷混凝土支护→下一段土洞。

5号、6号、7号隧洞土洞开挖施工程序为按照“管超前、短进尺、强支护、勤测量、早封闭”的原则进行。

洞内施工工序：开挖测量放线→超前锚杆→扒渣机土方开挖→安设钢拱架挂网喷混凝土支护→下一段土洞。

隧洞洞内开挖支护按照原设计，采用超前锚杆加钢拱架的支护方案。

洞身段为碎石土、流砂且出现突水涌水现象时，采用管棚灌浆方案支护。先喷掌子面，进行全断面、全封闭的超前预注浆。灌浆材料根据灌浆试验采用水泥砂浆或化学材料，灌浆压力不高于0.2 MPa，然后利用小型挖掘机开挖。管棚钢管采用Φ42钢管，壁厚6.0 mm，钻孔深6.0 m；管长6.0 m，钢管间距不大于0.4 m。钻孔方向与洞轴线呈3°夹角，偏向洞外。管棚循环搭接长度1.0 m，掌子面外露0.7 m，管棚与下部横向架设的钢拱架焊接，钢管与钢支撑一起形成防护棚架，再对顶棚和洞壁挂设钢筋网，喷厚15 cm的C20混凝土。

遇地质条件好，土质坚硬且渗水量较小的地段，采用全断面开挖，Φ28螺纹钢超前锚杆加钢拱架的支护方案，超前锚杆采用28风钻打孔，单根长度为3 m，间距不大于0.2 m,共19根。钻孔方向与洞轴线为3°角，偏向洞外。锚杆搭接长度为1.0 m，掌子面外露0.7 m，超前锚杆与下部横向架设的钢拱架焊接，超前锚杆与钢支撑一起形成安全防护棚架，然后再对顶棚和洞壁挂设钢筋网并喷厚15 cm的C20混凝土。

洞内采用小型挖掘机松土，扒渣机配合四轮车进行开挖出渣，每次进尺控制在1～2 m以内。开挖完成后洞底先铺0.5 m的片石，安装长2.96 m的 18号工字钢地梁，钢拱架间距1 m，拱架分四段采用钢板螺丝连接，顶部与超前锚杆焊接。

根据洞内地质情况确定一次开挖长度，然后进行2次衬砌及回填灌浆，一次开挖长度一般控制在2～3 m以内。

2.2 开挖测量放线

首先对设计提供的测量控制网进行复测，施工控制网按四等附合导线进行布设，每300 m布设一控制点，精度和密度即能满足施工要求；施工导线控制网须对进洞点联测，然后利用进洞点，在洞脸面上确定隧洞顶拱圆心，利用该圆心画出开挖轮廓线，随着洞身开挖的延伸，在洞内底板一侧相对固定且不易破坏的地方按每150 m布设一基本导线点，同时测设三角高程。在施工中，要注意对控制点的保护和复测，以确保隧洞顺利贯通。洞身开挖60～70 m后，在洞顶安设激光指向仪进行定向，激光指向仪的安设要准确，每次放样前要检查指向仪的方向偏离情况，并定期对指向仪的方向用全站仪进行校正。

2.3 土洞开挖施工方法

土洞开挖采用小挖机松土，扒渣机配合1.8 t农用自卸汽车进行出渣，人工进行修整。

5号、6号、7号隧洞开挖采用全断面一次式开挖，开挖进尺达到1 m后，人工进行修边处理并及时进行钢支撑支护及挂网，安装完成后，进行喷射混凝土施工。

3号隧洞开挖分上、下两部分开挖。先进行上半部分土方开挖，开挖一段（1m）后及时进行拱架安装及挂网，安装完成后，紧接着进行上半部分第二段（1m）开挖。第二段开挖后，进行挂网及拱架安装，将上半部分拱架调整固定后，再进行下半部分土方开挖。挖至一段（1m）后及时进行下半部分的挂网和拱架安装，与上半部分的拱架连接牢固，使整个拱架形成一个封闭的受力结构，确保施工安全。为方便施工，上半部分始终超前下半部分2～3段（3 m左右）。

3 石方洞挖开挖方案

3.1 开挖测量放线

石方洞挖测量方法同土洞测量。

3.2 开挖方法

1）石方洞挖方法。本标段石方洞挖主要为3号隧洞，开挖断面为城门洞形，断面面积为11.62 m2，纵坡为1:50，围岩类别为Ⅳ类，为小型断面，采用YT-28型手风钻钻孔，全断面一次开挖成型，周边采用光面爆破，根据Ⅳ类围岩每次钻孔深度控制在3 m。

2）钻孔爆破基本参数选择。单孔药量1.04 kg,总装药量40 kg;起爆网络采用非电起爆网络。本工地采用主要爆破参数有单位岩体耗药量q（kg/m3）、单孔装药量qd（kg）、工作面总钻孔数（个）、一次开挖循环药量Q（kg）、掏槽形式等。

3）钻孔。本工程石方洞挖采用带气腿的YT-28型手风钻进行钻孔，掏槽孔、辅助孔、周边口，手风钻钻底板孔。钻孔过程中要随时检查钻孔角度，以提高钻孔质量。

4）炮孔联网。本工程石方洞挖周边孔采用导爆索进行联网，掏槽孔及崩落孔采用塑料导爆管联网，最后用电雷管引爆。从内到外分8段先后逐渐起爆。其起爆顺序为先起爆掏槽炮孔，接着起爆崩落孔，然后是侧顶光爆孔，最后是底板孔。

5）起爆。爆破指挥人员要确认洞内的安全警戒工作完成，并发布放炮信号后，方可发出起爆命令；要有专人核对装药起爆炮孔数。起爆后，确认炮孔全部起爆，经检查后方可发出解除警戒信号，撤离警戒人员。如发现盲炮要及时处理。

6）通风。起爆完成后，要及时进行洞内通风，排出洞内因爆破而形成的爆破气体。

7）安全检查。当洞内气体稀释到一定程度后，施工人员要对开挖面进行安全检查，认真查看围堰、顶板及渗水情况，撬除所有开挖面上的危石、碎块，确保人员设备的安全后，才能进行下一工序的施工。

8）出渣。该标段隧洞开挖断面属小型断面，采用扒渣机直接装1.8 t农用自卸汽车运输至弃渣场的运输方式。

4 地下照明和通风

4.1 地下照明

在隧洞开挖施工期间，洞内每5 m安一盏15 W节能灯提供照明，渗水大的地段采用防爆灯泡。

4.2 洞内通风与防尘

隧洞开挖作业应按照有关规定设置有效的通风、除尘设施，以保证施工人员的安全及正常施工。该标段隧洞单向开挖长度约为372 m，开挖距离较短，设计采用软风筒进行压入式通风。通风机功率为11 kW，风管直径为600 mm的软风管，风管每节长度为20 m。

5 开挖质量检查和验收

5.1 开挖前的质量检查和验收

隧洞开挖前，应会同监理进行隧洞测量放样成果的检查，并对隧洞洞口边坡的安全进行检查和验收。

5.2 开挖质量的检查和验收

（1）隧洞开挖过程中，会同监理定期检测隧洞中心线、高程、坡度的尺寸；并定期对围堰变形情况进行监测；做好各种记录及单元评定资料。

（2）隧洞开挖完毕并自检合格后，报监理验收。

5.3 完工验收

隧洞开挖工程全部或部分完工后，应报请监理对隧洞开挖按隐蔽工程的验收要求进行完工验收，并按规定向监理提交完工资料。

6 结束语

以上叙述了东山供水输水线路施工六标隧洞开挖中的一些施工工艺及质量控制措施。实践证明，此方案经济合理，安全可靠，施工顺利。