甘肃省引洮供水二期工程第四批主体工程43标洞帘施工方案

2017-02-04臧景平

甘肃农业 2017年2期

关键词：洞口隧洞锚杆

臧景平

（甘肃省水务投资有限责任公司，甘肃兰州 730030）

甘肃省引洮供水二期工程第四批主体工程43标洞帘施工方案

臧景平

（甘肃省水务投资有限责任公司，甘肃兰州 730030）

洞帘开挖是隧洞工程进入主洞洞身开挖的第一步，也是最为关键的一步，隧洞进洞方案根据工程特点及施工区地形地貌进行合理科学的设计，优选最安全、最经济的施工方案，保证洞口分部支护的安全性和稳定性，为主洞洞身开挖提供安全稳定的工作面，为隧洞工程的全面展开创造有利的施工条件。

隧洞洞帘；支护施工；方案设计

一、工程概况

甘肃省引洮供水二期工程供水范围涉及定西市安定区、陇西县、通渭县，白银市会宁县，天水市武山县、甘谷县、秦安县及平凉市静宁县。工程供水总人口267.76万人，以城乡生活、工业供水为主，兼顾农业灌溉，为当地群众脱贫致富及改善生态环境创造条件。

本标段隧洞工程共计长度为3 725m，4条隧洞单洞长度均小于600m，且为独立分段，可进行平行作业施工，共设计8个工作面同时进行开挖，每条隧洞进洞前均需根据隧洞断面大小岩石级别、地质结构情况，地形地貌对洞口部分进行覆盖层剥离、洞口明挖、挂钢筋网片、打系统锚杆、喷混凝土支护等处理措施，待洞帘满足安全，坚固稳定后进行洞身开挖工程施工。现就本标段洞帘采用的设计施工方案予以概述：

二、施工区水文地质情况

地形地貌：本标段处于祖厉河和葫芦河分水岭东侧，大部分沿该分水岭东侧的黄土斜梁及沟掌地布置，山体浑圆，沟壑纵横，地形坡度15～30°不等，相对高差100～150m。

地层岩性：工程区出露的地层岩性有新近系砂砾岩夹砂质泥岩、泥质粉砂岩第四系松散堆积物等。岩石强度低，属极软岩；中厚层状构造，主要结构面为层面，层理不明显；遇水极易软化、崩解，失水干缩，岩层产状平缓，为隧洞围岩的主体岩性。工程区浅表部位分布最广泛的地层，根据成因可分为风积马兰黄土和洪积黄土状土两类。质地均匀，结构松散，具大孔隙，层理不显，垂直节理发育，厚度一般10～25m。

隧洞进出口均位于沟掌地后缘山坡坡脚，自然边坡为10～20°，现状边坡稳定，地形较完整，现多为梯田耕地。隧洞进出口岩性均为eolQ32马兰黄土，根据设计进出口洞位置及建筑高程，进出口黄土开挖坡高一般为6～12m，各隧洞进、出口均需开挖洞脸进洞，建议洞脸边坡1∶0.75～1∶1，坡高大于8m时需设马道在边坡外围设排水沟对坡面水进行疏导，以防坡面水对边坡的冲刷破坏。

三、主要施工工序

（一）洞口加固工程

进洞前依据设计图纸对洞帘区进行校核复测，确定开挖边界及轮廓线，洞口土石方施工和洞口加固，与洞口场地一并施工。根据设计图纸和现场实际考察接合水文地质资料，洞帘局部土质呈块状结构，初拟用推土机自上而下直接推运场地土方，石方采用小炮松动爆破，对爆破后的岩石采用机械开挖，人工配合清理浮渣及松动岩石，涂刷边坡，开挖后的土石方用于就近平整施工场地，渣料均按本合同要求分类堆放在指定的弃渣场。

在洞口土石方施工同时，作好洞口截水沟，雨季如降水量过大应该修建临时围堰，防止雨水倒灌。在坡底设置临时截水沟槽，将地表渗水和季节降雨排出施工区。

（二）锚杆施工工艺

对边坡、仰坡采用布设系统锚杆加固方案，锚杆采用φ22mm、L=3.0m的螺纹钢，间距1.5m按梅花形布置，入岩深度2.9m；定位：孔位允许偏差为±15mm；锚杆孔距误差不超过150mm。锚杆材料质量要满足相关规范要求且做好进场检验检测工作，各项指标达到设计要求后方可采用。

钻孔：锚杆采用气腿式风钻进行钻孔，钻孔深度为较锚杆长度小5～10mm，允许偏差为±50mm；钻孔方向尽量与岩层主要结构面垂直；孔径大于锚杆直径15mm。

钻孔清洗：用高压风管将孔内粉尘和杂物吹出，必要时用高压水枪进行冲洗，保证孔内无残渣；

砂浆制备：采用不低于42.5级且具有抵抗水侵蚀的化学稳定性的普通硅酸盐水泥，按施工配合比采用强制式350拌合机进行拌制，砂浆拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆要在初凝前用完。

锚杆准备：按设计要求截取锚杆长度、调直、除锈。注浆：孔深、孔径验收合格后灌注水泥砂浆；注浆孔口压力控制在0.4～0.6MPa之间；注浆管要插至距离孔底5～10cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，直到注满为止。

插锚杆：注浆结束后随即迅速将锚杆插入，锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。若孔口无砂浆流出，必须将锚杆拔出重新注浆。

（三）钢筋挂网及喷射混凝土

锚杆施工完成后进行钢筋网挂设，采用φ10mm的钢材进行加工，间距20cm×20cm，；进行喷射混凝土厚10cm，混凝土设计强度为C20干喷法施工，设计配置强度为28.2MPa，石子最大粒径为10mm，水灰比0.49，材料重量配合比为水泥：408kg、砂780kg、石845kg、水200kg、速凝剂16kg；对坡面进行加固和防护（见图1）。

洞口加固：进洞前沿拱部开挖轮廓线外缘打设三排φ22mm超前钢筋锚杆，间距1.0m×1.0m，梅花形布置，挂φ6mm，20cm×20cm钢筋网，喷8cm厚混凝土与仰坡锚杆、钢筋网、喷射混凝土连为一体，对洞口进行加固。

洞口开挖时，在开挖轮廓线的周边，采用密钻眼，对岩体进行切割拱部，眼距为20cm，边墙眼距为30cm。挂口采用短进尺（第一次为0.5m）弱爆破，周边眼采用小药卷，间断装药。

四、洞门工程

隧洞进出口均处在山区地带，距地表补给水源近，隧洞及洞门施工前，先施工进出口的引水渠段后再进行洞门开挖作业。进洞施工完毕尽量恢复原地面，仰坡设置马道及排水沟，坡面挂网喷射10cm厚混凝土永久护坡，并加设系统锚杆。两侧边坡采用10cm厚网喷混凝土及系统锚杆维护洞口的边坡、仰坡施工期间的稳定，临时边坡、仰坡开挖后及时进行临时支护作业。

具体施工方法：洞口上方危岩体，施工前先予以清除；在洞外放出隧洞中线，由测量人员对洞口段的自然坡面进行测绘，与设计对照，根据实际情况放出包括明暗洞交界的仰坡边线、明洞开挖边线、洞口开挖边线等开挖线。重点作好洞口及边坡、仰坡范围的截水沟、排水沟，保证洞口范围排水通畅。天沟、水沟采用M5水泥砂浆浆砌片石施工，保证水土不流失。覆盖层采用挖掘机挖装，自卸汽车运输，将土石运至隧洞出口施工场地用于平整临时场地和修建临时道路。局部石方采用小炮松动爆破开挖人工配合清刷边坡。按以上方法对仰坡面加固处理，并经相关方面阶段验收合格后方可进行洞挖施工,及时施工洞门护面墙，对未进行喷射混凝土支护的边仰坡尽早进行绿化。

由于引水隧洞洞口边坡、仰坡地质结构较差，多为覆盖层，且开挖高差较大，刷坡及明洞开挖采用自上而下分层开挖，加强边坡、仰坡防护直至洞底标高,并随着仰坡的开挖，设置10cm厚的挂网喷射混凝土结合锚杆永久护坡。在边坡面采用喷锚网封闭边坡面：φ18早强砂浆锚杆，长度为3.0m，间距1.0m×1.0m，梅花形布置；φ6钢筋网，间距15mm×15mm，钢筋网尽量与仰坡岩面密贴；C20喷射砼，厚度为10cm。在明暗交接处用φ32，长度L=3.5m的注浆小导管进行周壁预注浆，对洞口进行锁固。洞口用I18的工字钢洞门拱架与超前注浆小导管管头焊接在一起，再用喷射混凝土将工字钢封闭，保证洞内第一榀钢拱架安装前超前小导管能支撑围岩受力。