浅埋暗挖法在吉林省中部城市供水工程中的应用

温自明 薛兴祖

（吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林长春 130021）

前言

吉林省中部城市引松供水工程总干线丰满水库—饮马河分水口段位于吉林市永吉县境内，取水口位于丰满水库大坝上游1.2km处，经腰屯村、双顶子小屯、下达村、四间村、马路沟、林家屯、吴家、兴隆川、许大院、大河川、苇子沟、横土背、宋家窑、常家街，到达大公屯为连续隧洞段，全长 71992m。大公屯连续隧洞出口位于饮马河左岸国堤内，经562m长PCCP埋管段到达饮马河分水口。

1 工程概况

总干线丰满水库取水口—饮马河分水口段71992m主要采用开敞式 TBM 法施工，分三台TBM施工段，共设8条施工支洞，分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#施工支洞、小河沿施工竖井。其中3#、6#支洞为永久检修支洞，小河沿施工竖井为处理TBM3局部浅埋段，其他均为临时施工交通洞。本段设3处通风竖井。

丰满水库取水口位于丰满水库大坝 1.2km处，距吉林市 27km。工程主要建筑物包括：岩塞爆破口、集渣坑、闸门井、拦污栅、拦鱼设施及现场管理房。此处交通便利，有丰满水库上坝道路通往施工地点。施工场地开阔，施工区布置在工程地点附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生产用水采用水库水。施工用电电源引自丰满乡，10kV线路长度2.5km。

1.1 1#施工支洞

1#施工支洞位于永吉县腰屯村南沟屯东面山沟内，距吉林市25km。主要控制支洞1到丰满水库取水口段主洞开挖，包括TBM1段拆卸扩大段，钻爆法施工。此处有村村通公路通往南沟屯，但穿过南沟屯段公路需绕开村屯重新修建。南沟屯通往施工场区为土路，需扩建。沟内施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活及生产用水采用打井取地下水。施工用电电源引自丰满乡，10kV线路长度3.5km。

1.2 2#施工支洞

2#施工支洞位于永吉县四间村文明屯北侧，距吉林市33km，距永吉县7km。主要控制支洞2到支洞 1段主洞开挖，包括 TBM1段中间检修、转场洞段，TBM法施工。此处有公路通往支洞口。洞口施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活及生产用水采用打井取地下水。施工用电电源引自永吉县，66kV线路长度5.0km。

1.3 3#施工支洞

3#施工支洞为永久检修支洞，位于永吉县官马山村S205省道路旁，距吉林市37km，距永吉县11km。主要控制支洞3到支洞2段主洞开挖，包括TBM1段安装扩大洞段，TBM法施工。此处有S205省道通往支洞口。洞口施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生产用水采用温德河水。施工用电电源引自支2，66kV线路长度8.0km。

1.4 4#施工支洞

4#施工支洞与支洞3隔温德河相对，距吉林市39km，距永吉县13km。主要控制支洞4到支洞3段主洞开挖，包括TBM2段拆卸扩大洞段，钻爆法施工。此处有 S205省道通往支洞 3，从支洞3有村村通通往支洞口。洞口施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生产用水采用温德河水。施工用电电源引自支洞5，10kV线路长度10km。

1.5 5#施工支洞

5#施工支洞位于永吉县大岔屯南侧，距吉林市51km，距永吉县25km。主要控制支洞5到支洞4段主洞开挖，包括TBM2段检修、转场扩大洞段，TBM法施工。此处有G202国道通往打岔屯，从大岔屯有农道通往支洞口，农道需扩建。洞口施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活、生产用水采用打井取地下水。施工用电电源引自支洞3，66kV线路长度15.0km。

1.6 6#施工支洞

6#施工支洞为永久检修支洞，位于永吉县大河川村南侧，距吉林市 62km，距永吉县 36km。主要控制支洞 6到支洞 5段主洞开挖，包括TBM2段安装扩大洞段，TBM 法施工。此处有村村通道路通往支洞口，目前修建吉草高速经过双河镇，双河镇距支洞口5km。施工到支洞口道路与永久道路相结合，局部路段需扩建，满足TBM 组件运输需求。洞口施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活、生产用水采用打井取地下水。施工用电电源引自支洞5，66kV线路长度10.0km。

1.7 7#施工支洞

7#施工支洞与支洞6隔岔路河相对，距吉林市65km，距永吉县39km。主要控制支洞7到支洞6段主洞开挖，包括TBM3段拆卸扩大洞段，TBM法施工。此处通过支洞 6洞口后路段，为农道，需扩建，且需修建垮岔路河临时桥。洞口施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生产用水采用岔路河水。施工用电电源引自支洞6，10kV线路长度4.0km。

1.8 8#施工支洞

8#施工支洞位于黄榆水库上游，距吉林市79km，距永吉县 53km，距长春市 87km。主要控制支洞 8到支洞 7段主洞开挖，包括 TBM3段检修、转场扩大洞段，TBM 法施工。此处有村村通通往黄榆水库大坝，黄榆水库大坝到支洞口为农道，需扩建。洞口施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生产用水采用黄榆水库水。施工用电电源引自支洞6，66kV线路长度12.0km。

1.9 小河沿施工竖井

小河沿施工竖井位于黄榆乡小河沿村常家街附近，距吉林市90km，距永吉县66km，距长春市92km。主要控制小河沿浅埋段484mV类围岩。此处有村村通通往施工场区，施工场地开阔平坦。施工生活、生产用水采用打井取地下水。用电电源引自黄榆乡，10kV线路长度5.0km。

1.1 0 连续隧洞饮马河出口

连续隧洞饮马河出口位于大公屯北侧，在饮马河国堤内侧，距吉林市93km，距永吉县67km，距长春市 82km。主要控制饮马河出口到支洞 8段主洞开挖，包括TBM3段安装扩大洞段，TBM法施工。此处有村村通通往宋家街，宋家街到大公屯及支洞口为农道，需新建、扩建道路。洞口施工场地开阔，施工区布置在支洞口附近。施工生活用水采用打井取地下水，施工生产用水采用饮马河水。施工用电电源引自金家满族乡，66kV线路长度 10.0km。其中 562mPCCP埋管段由饮马河隧洞出口施工点控制。

2 浅埋暗挖法的应用

根据支洞所处的位置、地质条件、周围环境等综合分析，3#支洞采用浅埋暗挖法施工，6#支洞采用常规方法施工。

由于隧洞浅埋暗挖法施工工艺在我院乃至我省水利系统还没有采用，因此简单介绍一下此次的应用。

2.1 浅埋暗挖法简介

浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，主要采用小导管超前支护技术、网构钢拱架设计和制造技术、正台阶环形开挖留核心土施工技术及变位进行反分析计算的方法，按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的方针，突出时空效应对防塌的重要作用，提出在软弱地层快速施工的理念，适用于软弱地层的地下工程设计、施工方法。

2.2 浅埋暗挖法施工

浅埋暗挖隧道施工时要使用一些辅助工法，如注浆法、降水法、超前小导管法、长管棚法、水平旋喷法、注浆—冷冻法。有时采用一种或几种一起使用。

浅埋暗挖法施工时常采用一些特殊的开挖方法，如全断面法、正台阶法、上半断面临时封闭正台阶法、正台阶环形开挖法、单侧壁导坑正台阶法、中隔墙法、交叉中隔墙法、双侧壁导坑法、中洞法等。

2.3 浅埋暗挖法施工案例

3#施工支洞采用城门洞型结构，洞身净宽7.2m，净高 6.8m，支洞与主洞交角为 137.5°，洞长429.35m。洞口覆盖层岩性为碎块石含粘性土，深度7～9m，下伏岩体为凝灰岩，岩体风化较严重，全风化岩层深度13～19m，强风化岩层深度13～15m。

按常规方法进行施工进洞，洞脸开挖边坡高度将达 60多米，进口开挖、支护量较大，对周边环境影响大。因此采用浅埋暗挖隧道施工比较合适。

根据 3#施工支洞进口引道边坡开挖后覆盖层现场勘查情况，3#施工支洞进口段浅埋暗挖隧洞的设计方案为：

（1）进口洞脸采用钢筋混凝土拱圈结合浆砌石挡墙基础进行锁口。

（2）进口土方洞段采用超前长管棚加固顶拱，采用双侧壁导坑法和上半断面临时封闭正台阶法开挖，采用格栅钢筋拱架喷混凝土临时支护和钢筋混凝土衬砌二次支护结合的复合支护型式。

（3）V、Ⅳ类围岩洞段采用双侧壁导坑法和上半断面临时封闭正台阶法开挖，采用格栅钢筋拱架喷混凝土临时支护和钢筋混凝土衬砌二次支护结合的复合支护型式。

现场采用设计方案进行施工，目前隧洞进尺已达16m，穿过土方洞段。

3#施工支洞原地形地貌图见图1：

图1 3#施工支洞地形地貌图

3#施工支洞设计的主要断面见图2和图3。

施工过程中的情况见图4-图9。

图3 进口土洞段支护断面图

图4 进口钢筋格栅拱架安装

图5 钢筋格栅与管棚的相对位置

图6 进口施工正面

图7 进口施工测面

图8 3#施工支洞进口全景

图9 3#施工支洞完工后的侧面

3 小结

地下工程浅埋暗挖法是王梦恕院士在长期科研与实践的基础上创立的，它特别适合于我国北方地区地下水较低条件下的浅埋隧道的暗挖施工，现在浅埋暗挖法已被确立为国家级工法。

本次在中部供水工程中采用的浅埋暗挖法设计，参考了《地下工程浅埋暗挖技术通论》（王梦恕著）、《中国隧道及地下工程修建技术》（王梦恕等著），同时也参考了新疆八十一达坂水工隧洞等工程经验，在此一并致谢。