松散地层隧洞开挖施工

金卫星

摘 要：通过松散地层隧洞开挖实例，介绍了施工参数和注意事项。

关键词：隧洞开挖；开挖方式；支护施工；孔位布置

中图分类号：TV554 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.157

1 概况

1.1 工程实例

笔者作为四川省松潘县龙安堂水电站的投资方现场负责人、施工总承包方（最大股东）项目经理，全程参与了方案制订和施工。该水电站为引水式，总装机11 MW，设计水头193.2 m，流量7.6 m/s，混流式水力发电机组，砼重力坝（最大坝高16 m），有压引水隧洞（长7.8 km），过水断面积5.8～7.2 m?，装机多年平均利用小时4 875 h，多年平均发电量0.54×108 kW·h。2005-07开工，2010-08建成。投资方为松潘县松川水电开发有限责任公司，设计方为四川省凡永设计有限公司（水利水电乙级），监理方为四川省成化工程项目管理有限公司（水利水电乙级），施工方为江河建设集团有限公司（水利水电总承包一级）。

1.2 地形、地质

工程位于川西高原山区松潘县岷江乡岷江村至大姓乡云昌村，岷江上游左岸一级支流大姓河，河流两侧多为高山，少量台地，山势陡峻，平均坡度大于50°，植被较差。厂区高程2 785 m，隧洞沿线岩性不一，节理、裂隙较发育并伴有多条贯穿性断层，洞顶埋深普遍较大，裂隙水较丰富。

1.3 工程布置

本项目为流域梯级水电开发，本工程是第二级，由首部挡水坝、取水口工程，引水隧洞工程和厂区主副厂房、升压站工程三部分组成。

2 进口隧洞开挖

2.1 方案确定

受地形条件限制，隧洞进口段位置可选择比较方案几乎没有，进口处有一大片第四系松散堆积层，开挖工程量巨大。经地质勘探，该片松散堆积层为崩坡积层，由孤石、漂卵砾石夹砂、亚黏土组成，卵砾石成分主要为粉砂质板岩、钙质石英砂岩，卵石粒径一般为0.4～1.2 m，少数孤石最大粒径可达2 m以上，密实，平均容重2.34 g/cm?，沿隧洞轴线方向长106 m，洞顶以上高度在12～163 m之间。该松散层隧洞进口段开挖，参建各方根据现场地形、地质实际，结合同类工程施工经验，协商一致确定如下方案：

洞轴线：遵循平顺原则，沿山势走向布置，在106 m长度松散层范围内中间处设一个168°的大转角，并以半径为180 m的弧线连接。

断面形式：进口处为矩形，设15 m渐变段过渡到松散层的城门洞形，最后设15 m渐变段过渡到正常岩基的马蹄形。

开挖方式：阶梯式，上层高2 m，下层高1.2 m，错位3 m左右。一般段以小进尺钻孔爆破为主，特别软弱松散段以人工开挖为主。

施工支护：中心角90°范围内的顶部先打Ф25超前锚杆，长3～4 m，间距0.5～0.8 m。开挖后喷水泥砂浆封闭，再用双层钢筋支架（代替永久受力筋）支护，间距0.5～0.8 m。

衬砌结构：按劣V类围岩进行分析计算。

2.2 开挖施工

2.2.1 钻孔

手持式风钻造孔，一般地段孔深1.5 m，遇岩性不一卡钻或松散段孔深1.2 m。

2.2.2 孔位布置

周边孔直墙段以上顶拱孔间距35 cm，其余47 cm，两者间分别设38 cm、41 cm、44 cm三个过渡孔。设6个掏心孔，正五边形布置，边长27 cm，正中间一个，余孔间距58 cm左右，上下层孔错位布置。

2.2.3 用药量

单孔用药量根据钻孔时的地层情况确定，一般为2～4节铵梯炸药，电雷管起爆。

2.2.4 出渣

爬渣机结合人工装渣，拖拉机运渣。

开挖施工难点：钻孔遇孤石或大块卵石时易卡钻、易掉块光面不易控制。可采取的措施有：控制每轮掘进进尺，浅孔有利于防止卡钻；单孔用药量根据岩性和孔深适时调整。结果：平均日进尺3.2 m，无坍塌发生，光面效果尚可；除个别孤石处外，其他最大超挖量5 cm，最大欠挖量3 cm，欠挖处用人工二次修凿予以处理，有三处拱顶渗水，渗水量不大，呈滴状。

2.3 支护施工

2.3.1 锚杆

在起拱线中心角90°范围内的顶拱先打Ф25超前锚杆，正常情况长度4 m，遇卡钻等地层复杂处不低于3 m，否则更换孔位重打，间距自顶孔的0.5 m过渡到两侧的0.8 m。

2.3.2 喷浆

每掘进3～5 m全断面喷水泥浆封闭围岩，普通早强硅酸盐水泥，水泥用量750 kg/m?，掺加35 kg速凝剂，混合天然砂，最大粒径5 mm，湿喷。

2.3.3 钢筋支架

喷浆24 h后架设钢筋花支架，内外层间距55 cm，纵向间距20 cm，主筋Ф25，连接筋Ф16，每架分4段，现场拼装。相邻支架焊缝错位60 cm，支架间距50～80 cm，支架与墙身留5 cm保护层，每50 cm焊接5 mm厚“T”型钢板顶住围岩。

2.3.4 支护施工难点

超前锚杆易卡钻，位置不易掌握，喷浆、钢筋架支护间歇施工，要求两者作业工人合二为一，否则不利于人力资源的有效利用。结果：施工中未发生坍塌和掉块现象，三处渗水点虽有滴水但均为清水，无细颗粒带出。

3 衬砌

隧洞整体开挖后按设计要求进行衬砌施工。

4 结束语

经检测，该工程施工符合规范和设计要求，经隧洞整体通水和放空检查，一切正常。松散地层隧洞开挖关键是要选择可行的施工方案，施工中要找准孔位、合理布孔，控制好进尺、用药量，技术人员要掌握现场第一手情况，以适时调整施工参数；要随时观察围岩变化，特别是加强易掉块段和渗水地段的观察，及时做好施工支护。只要准确掌握现场情况，松散地层段隧洞一样可以正常施工。

〔编辑：王霞〕

Abstract： Examples of tunnel excavation by loose， introduces the construction parameters and considerations.

Key words： tunnel excavation； excavation； support construction； hole layout

文章编号：2095-6835（2015）07-0158-02