水利引水隧洞快速挑顶施工技术研究

【摘要】饮水隧洞施工就当，快速挑顶施工是尤为关键的技术，对引水隧洞调度运行起到了引导性作用。结合工程案例，本文总结了一套V类围岩引水隧洞快速挑顶施工方案，可为类似工程提供参考。

【关键词】支洞；V类围岩；快速挑顶施工

近几年引水工程建设飞速发展，引水隧洞的贯通是制约工程工期的重要因素。通过设置支洞增加工作面可提高隧洞施工效率，缩短工期，但支洞与隧洞交汇区域围岩受力复杂，对工程安全有较大威胁。重视引水隧洞快速挑顶施工技术改造，对区域水利设施调度形成了保护性作用，为区域水利规划与发展起到了保障性作用。

1、工程概述

水打桥引水隧洞位于大方县境内，总体走向近东西向，沿六冲河左岸斜坡布置，穿越地貌为峰丛洼地岩溶地貌。水打桥隧洞K10+300-K20+360标段长10.06 km，设置3个支洞，6#支洞全长501 m。支洞在K15+911处与隧洞相交，交角为52°51，相交处支洞纵坡为3%。6#支洞承担上下游2800 m的施工任务，是工程的关键线路，对工程安全和快速建设意义重大。

2、施工步骤

2.1 支洞加强段施工

支洞相交区域结构受力较为集中，必须进行加固处理。支洞与隧洞相交处10 m范围内采用A型隧洞衬砌支护参数进行支护施工，如图1所示。加强接头板和锚杆的施工质量。在加强段区域，支洞开挖面由垂曲线于支洞中线的平面逐渐过渡到平行于隧洞中线的平面，其断面逐步加宽加高，为挑顶施工创造更大的空间。

2.2 挑顶施工

支护后过渡坑道为高3 m、宽8.75 m的矩形断面，隧洞拱架自拱顶用曲线拱架与支洞锁口拱架相连。过渡坑道超前支护采用φ42超前小导管，长度为4.5 m，环向间距为40 cm。初期支护采用间距为1 m的22轻轨门形钢架、φ25系统锚杆（L=3 m）、φ8钢筋网（仅顶部铺设）以及C20喷射混凝土。

2.3 隧洞施工

过渡坑道施工至隧洞中心位置后，采用网喷支护。当施工至隧洞另一侧与圆心同标高位置后，在支洞与隧洞交界部位并排架立两榀支洞钢架作为锁口拱架。随后开始架立隧洞上台阶拱架和曲线拱架部分，曲线拱架安置于立柱上方相应的托梁位置，如图2所示。

隧洞加宽段以隧洞中心线为界，未加宽一侧初支后半径为3.2 m，底部拱脚距隧洞中心线2 m，加宽一侧拱部采用大半径弧形与直腿相接，直腿高3.7 m，初支后直腿距隧洞中心线5.2 m（即加宽2 m），如图3所示。跨过支洞断面3 m后，从支洞向隧洞开辟下台阶工作面，开始下台阶施工。当围岩质量较好时，改为全断面正常施工。

3、引水隧洞施工

3.1 隧洞掘进

3.1.1 钻爆

根据围岩特点合理选择周边眼和周边眼最小抵抗线。爆破的主要要点：周边眼间距一般爆破间距小，周边眼的最小抵抗线亦要相应减小，即适当加密周边眼，调整间距与抵坑线比值EN。周边眼的间距具体偏小多少要视岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药量而定，一般可取周边眼间距E=40～60cm。对于坚硬和破碎岩石亦取较小的E值；对于软质或整体性好的岩石亦取较大的E值。为保证周边眼孔之间贯通裂缝优先形成，须使周边眼的最小抵抗线大于炮眼间距，通常取EN=0.8为宜，即抵抗线V=50～90左右cm。

3.1.2鉆爆作业

采用钻孔台架配合手持风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。如围岩出现变化需要变更爆破设计时，由主管工程师确定。炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接，均由考核合格的爆破工负责。包括：①测量：测量是控制开挖轮廓精确度的关键，每循环都由炮工班长和工作面负责人在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置。②定位开眼：对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在3～5cm以内。③钻孔：钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要有丰富施钻经验。④装药：钻完孔后，用高压风吹孔，经检查合格后装药。装药分片分组负责，自上而下严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。爆破网路连接、检查及起爆，按照爆破设计要求和GB6722-2003《爆破安全规程》执行。⑤堵塞：所有装药的炮眼均堵塞严实，堵塞长度不小于40cm。

3.2 隧洞支护

引水隧洞Ⅱ、Ⅲ类围岩支护：随机砂浆锚杆φ22，L=150cm+φ22锚杆，L=150cm排距120cm+C20喷射砼厚5～8cm+C20砼厚20cm；Ⅳ、Ⅴ类围岩支护：砂浆锚杆φ22，L=150cm梅花型布置，间距100cm+C20喷射砼厚5～8cm+挂网φ6.5@200×200，C20喷砼厚10cm+固结灌浆孔φ50排距250 cm，深入围岩200 cm梅花型布置。

3.2.1 锚杆

对于较完整的洞室围岩，在掘进时就把上一槽炮的进尺段围岩施打随机锚杆和按设计实施系统锚杆，锚杆的长度、角度、深度要检查验收并满足设计。对于随机锚杆施工，首先是施工技术员对围岩的结构和结构面进行认真观察和分析后现场布设孔位。锚杆的锚固用锚固剂，钻孔内锚固剂要饱满。施工工序如图4：

3.2.2 钢筋

在洞口钢筋加工场加工制作，然后运到洞内，现场绑扎。

3.2.3 挂网

按设计要求加工钢筋网，随受喷面起伏铺设，并将钢筋网同定位锚杆固定牢固，钢筋的交叉点及双面受力钢筋应用铁丝扎牢，钢筋接头采用双面焊接，焊接长度为5d，在双面焊有困难的部位可采用单面焊接，焊接长度为5d。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，砼保护层厚度应大于2cm。

3.2.4 喷砼

施工要点如下：① 选用PC32.5普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬度洁净砂，粒径5～12mm的级配碎石。喷射砼严格按配合比拌合，配合比及拌合料均匀性每班检查不少于两次。② 喷射前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、水溶崩解的碎岩石进行清除和处理，清除浮石和墙角虚渣，并用高压风、水冲洗岩面。③ 喷射时，先注水，后送风，然后上料，根据受喷面和喷出的拌合物情况调整注水量，以喷后易粘着，回弹小和使受喷面呈湿油光泽为度。④ 喷射砼终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于14天。

3.2.5模板

①模板采用定型组合钢模和木模相结合，在进行安装及砼浇筑时将严格按照规范施工。②模板安装前，必须按设计图纸测量放样，重要结构应多设控制点，以利检查校正。③模板安装过程中，必须加强模板支撑，有足够的刚度和强度，以防倾覆。④支架必须支承在坚实的地基或老混凝土上，应有足够的支承面积。斜撑应防止滑动。竖向模板和支架的支承部分，当安装在基土上时应加设垫板，且基土必须坚实并有排水措施。对湿陷性黄土必须有防水措施；对冻涨性土必须有防冻融措施。⑤模板与混凝土的接触面，以及各块模板接缝处，必须平整、密合，以保证混凝土表面的平整度和混凝土的密实性。⑥模板的面板应涂脱模剂，应避免脱模剂污染或侵蚀钢筋和混凝土。

3.2..6 砼浇筑

①隧洞混凝土浇筑的施工程序视围岩条件而有所不同。施工方法为：在洞口布置0.35m3混凝土拌和机，采用1吨自动翻斗车运输混凝土至洞内浇筑，人工入仓，人工平仓、分层、插入式振捣器振捣，振捣密实。②在地基或基土上浇筑混凝土，应清除淤泥和杂物，并应有排水或防水措施。③浇筑混凝土前，模板内的垃圾、泥土和钢筋上的油污等杂物，应清除干净。木模板应浇水湿润，但不应有积水。④在进行混凝土浇筑前应将模板的缝隙和孔洞堵严。⑤浇筑结构混凝土前，底部应先填以50～100mm厚与混凝土成分相同的水泥砂浆，混凝土水灰比和坍落度应随浇筑高度的上升酌予递减。

4、结语

水打橋引水隧洞6#支洞于2016年1月20日开始挑顶施工，采用上述方法，共历时15天，隧洞两侧均形成施工生产能力，此方法亦成功运用于水打桥引水隧洞4#支洞和5#支洞进隧洞施工。工程实践证明，该挑顶施工方法优点在于快速施工，有效控制超欠挖，既节约投资，又确保了安全质量，提高工效，加快挑顶施工速度，可为类似工程提供参考。

参考文献：

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[4].罗宇辉. 龙华山隧道斜井进入正洞挑顶施工技术[J]. 经营管理者，2014（20）：364-366.

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作者简介：王学军 1981-11 ，男，汉族，宁夏中宁人，工程师，本科，主要从事铁路、公路、地铁、水利引水隧洞工程的施工与管理工作。