竖井改斜井在郭店隧洞4#支洞设计中的应用

朱厚斌

(临汾市水利勘测设计院，山西 临汾 041000)



竖井改斜井在郭店隧洞4#支洞设计中的应用

朱厚斌

(临汾市水利勘测设计院，山西 临汾 041000)

引沁入汾浮山供水工程郭店隧洞4#支洞如按原设计进行施工，存在开挖时提升设备能力有限、运输工效低、不易通风排水、出渣困难等制约因素，施工工期达不到建设工期要求，为此决定将4#竖井支洞变更为斜井支洞。基于此，文章对原设计情况和竖井改斜井方案设计进行了比较，并从断面设计、一般支护设计、特殊地段支护设计、洞脸开挖及喷护等角度对竖井改斜井方案进行了探讨。

竖井改斜井；隧洞支洞；设计

1 工程概况

引沁入汾浮山供水工程在草峪岭隧洞出口取水，主要由进出口联合建筑物和供水建筑物组成，总长20.231km，其中总干渠18.531km，浮山干渠1.7km。总干渠工程起点位于引沁入汾草峪岭隧洞出口(桩号0+000，高程851.82m)，并设浮山方向分水闸及旧县河方向节制闸的联合建筑物，后经交口河暗渠、郭店隧洞、唐阁河渡槽、李家堡隧洞、崔村河渡槽、罗圈凹隧洞，至罗圈凹隧洞出口。

2 竖井改斜井设计方案的应用

2.1 原设计情况

郭店隧洞长12.968km，经多次现场查勘结合施工需要，共设7条支洞，其中1#、6#、7#支洞为斜井，1#、6#斜井支洞为检修支洞，2#、3#、4#、5#支洞为竖井。

2014年9月，山西省发改委以晋发改设计发[2014]1360号文批复，基本同意施工组织设计，施工工期3a，取消2#、7#支洞。根据批复内容，桩号8+907处为4#竖井支洞，4#竖井支洞为临时施工支洞，断面采用圆形，直径为4m，洞深87m，竖井与隧洞侧面单联正交联接，井底与洞底平齐，中间通道将竖井支洞与主洞相连，通道断面同主隧洞。竖井平洞段与主洞连接处采用0.5m厚C25钢筋混凝土封堵，竖井内采用石渣回填，井口采用0.3m厚预制C25钢筋混凝土盖板封堵。

2.2 竖井改斜井方案设计

根据现场地形条件结合主洞出渣、进料等施工条件，经与业主、监理、施工单位协商决定，将4#竖井支洞变更为斜井支洞，与主洞相交桩号为8+822.7，支洞长456.94m，其中0+000-0+032.1段纵坡为0，0+000-0+012.5段与主洞垂直正交，在桩号0+012.5处右转90°，0+032.1-0+451.94段纵坡为1∶6.664，在桩号0+155.8处左转19°52′24″，0+451.94-0+456.94为明洞段，纵坡为0。隧洞围岩类别分段长度为：0+000-0+402为Ⅳ类围岩，长402m，0+402-0+451.94为Ⅴ类围岩，长49.94m。

2.2.1 断面设计

根据《山西省大水网工程无压输水隧洞标准化设计导则》(SXSL101-2012)，结合工程实际，岩洞采用城门洞型，洞宽2.8m，高3.336m。考虑到变更的斜井支洞为临时施工支洞，施工期较短，另隧洞断面较小，根据《水利水电工程锚喷支护技术规范》(SL377-2007)中的相关规定，决定采用锚喷支护做为隧洞永久支护[1]。

2.2.2 一般支护设计

隧洞按洞身围岩类别分段长度见表1。

表1 隧洞洞身围岩类别分段长度表

根据《水利水电工程锚喷支护技术规范》(SL377-2007)中有关支护参数建议表，采用支护参数见表2。

表2 喷锚支护设计参数表

注：锚杆采用HRB335级钢筋，钢筋网采用HPB235级钢筋。

为便于施工期交通，在Ⅳ、Ⅴ类围岩隧洞底部浇筑150mm厚C20混凝土底板。

2.2.3 特殊地段支护设计

当隧洞遇断层破碎带、浅埋破碎带、X节理发育带等稳定性极差的特殊地段时，Ⅳ、Ⅴ类围岩隧洞依次选用以下支护措施。

钢支撑：钢支撑采用I14工字钢制作，排距为1m，施工时根据围岩条件进行调整，拱架之间采用φ20钢筋进行连接，锁角锚杆结合钢拱架布设，拱架底部设脚底焊接钢板，钢板型号10mm×160mm×160mm。

超前锚杆：采用水泥砂浆锚杆，向外倾角10°，钢筋直径φ25，长3m，循环搭接长度0.5m，掌子面外露0.5m，与下部横向架设的型钢拱架焊接。超前锚杆布置在顶拱部位，间距采用0.4m。超前锚杆的有效长度为2m。

2.2.4 洞脸开挖及喷护

4#斜井支洞洞脸为岩质边坡，两侧边坡开挖坡度为1∶0.5，沿洞轴线方向向后开挖，洞身处为1∶0.3，洞顶以上为1∶0.5。施工中可根据实际情况在边坡顶部设截水沟(排水沟)，排水至沟底，截、排水沟尺寸为0.25m×0.25m。开挖完毕后须及时进行喷射C20混凝土支护，喷护采用砂浆锚杆挂网喷护，喷护参数为：C20混凝土喷护厚度为12cm，砂浆锚杆长2m，外露0.1m，间距1.5m×1.5m梅花布置，锚杆采用φ25钢筋制作，钢筋网采用φ8@0.2m×0.2m[2]。

2.3 竖井改斜井方案的经济性分析

依据《山西省水利水电工程设计概(估)算编制规定》和晋水规计[2009]891号文发布的“关于对《山西省水利水电工程设计概(估)算编制规定》补充调整的通知”及工程基础单价进行概算，对竖井改斜井方案的经济性分析如表3。

表3 设计方案改变后经济性分析

注：1.上平段与下平段开挖单价是7267.22元/m，衬砌单价为5824.63元/m，则产值变幅=隧洞长度变幅×7267.22+隧洞长度变幅×5824.63，隧洞开挖过程中开挖单位成本为150元/m3，衬砌单位成本为650元/m3，则实际产值变幅=隧洞长度变幅×7267.22+隧洞长度变幅×开挖面积变幅×150+隧洞长度变幅×5824.63+隧洞长度变幅×衬砌面积变幅×650。

2.上弯段与下弯段按照斜井单价计算其各自单价，本工程斜井开挖单价是12309.5元/m，衬砌单价16006.71元/m，则产值变幅=隧洞长度变幅×12309.5+隧洞长度变幅×16006.71，上弯段与下弯段变动的开挖成本为250元/m3，衬砌成本1050元/m3，竖井变动的开挖成本250元/m3，衬砌成本1500元/m3，则上弯段与下弯段实际产值变幅=隧洞长度变幅×12309.5+隧洞长度变幅×开挖面积变幅×250+隧洞长度变幅×16006.71+隧洞长度变幅×衬砌面积变幅×1050；竖井实际产值变幅=隧洞长度变幅×12309.5-67.49×开挖面积变幅×250+隧洞长度变幅×16006.71-67.49×衬砌面积变幅×1500。

3.随着隧洞长度的增大，所需回填灌浆工程量随之增大，本工程需增加灌浆孔40个，灌浆孔造价为5675.77元/个。

3 结 论

与竖井相比，水利工程隧洞施工采用斜井更有助于节省工程投资，文章对郭店隧洞支护工程竖井改斜井中的小倾角、长斜井等施工技术难点进行了详细探讨，成功实现了竖井改斜井的设计与操作，实现了隧洞支护工程施工难度的降低，并消除了竖井施工中可能遇到的导井堵塞等施工隐患问题，提高了机械化操作程度，大大降低了开挖、衬砌及灌浆回灌等施工环节的成本，增加了实际产值。

[1]李海原.胡鲁水电站引水发电隧洞斜井改竖井方案探讨[J].四川水力发电，2013(12)：101-104.

[2]吴华.达岱水电站引水隧洞调压井与竖井开挖支护施工技术[J].中国房地产业，2016(19)：162.

1007-7596(2017)05-0156-02

2017-04-16

朱厚斌(1972- )，男，江苏滨海人，工程师。

U453.4

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