引水隧洞开挖施工技术

2017-11-21朱永花

绿色环保建材 2017年12期

关键词：主洞支洞进尺

朱永花

中国水利水电第八工程局有限公司

引水隧洞开挖施工技术

朱永花

中国水利水电第八工程局有限公司

红卫桥引水隧洞布置在俄日河右岸，隧洞全长19497.63m，纵坡i=3.129‰。隧洞断面为平底马蹄形，断面开挖底宽4.50m～4.89m，高5.40m～6.16m，引水隧洞工程洞线长、地质条件复杂、工期紧、海拔高、开挖技术难度大，本文通过对引水隧洞的开挖施工程序和方法做了简单介绍，使引水隧洞开挖施工质量、进度上取得了较好效果。

引水隧洞；开挖；施工技术

1 工程概况

红卫桥水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州金川县境内俄日河上，工程区地处川西北高原的南缘，俄日河河床海拔高程3500m～2550m，引水隧洞穿越地层岩性主要为变质砂岩、板岩等，岩体厚度一般150m～350m。围岩以Ⅲ类为主，部分Ⅱ类和Ⅳ类围岩，少量Ⅴ类围岩。

引水隧洞K10+154～K19+460.85，共计9306.85m，共布置4条施工支洞，其中5#支洞控制主洞里程为K10+154～K12+511，共2357m；6#支洞控制主洞里程为K12+511～K15+594，共3083m；7#支洞控制主洞里程为K15+594～K17+955，共2361m；8#支洞控制主洞里程为K17+955～K19+460.85，共1505.85m。

2 前期准备

2.1 现场规划布置

引水隧洞洞挖经由5#～8#施工支洞，共8个工作面同时进行开挖施工。作业层配备四个施工组，即5#支洞及其控制主洞施工组、6#支洞及其控制主洞施工组，7#支洞及其控制主洞施工组、8#支洞及其控制主洞施工组，每个组设2个工班，分别负责各自范围内的便道施工、洞身开挖及支护、锚喷混凝土等工作。

2.2 施工准备

施工供电：分别在5#、6#、7#、8#支洞口各配备一台630kVA的变压器，解决洞内施工供电。

施工供风：在5#～8#支洞口旁分别建空压站，每个空压站分别安装3台24m3/min空压机，以供进入隧道主洞开挖后的两个作业面共计12台凿岩机同时钻孔放炮使用。

施工供水：现场情况5#、6#、8#支洞口附近有水源，在附近山坡上修建高位水池，将水源引至高位水池以满足施工需求。7#支洞施工用水采用水泵抽取俄日河河水至洞口。

通风防尘：分别在5#～8#支洞口各安装1台55kw×2的三速对旋轴流风机，采用φ1200风管。每个掌子面采用单独的通风系统，以保证提供给洞室内的每一作业人员最少3m3/min新鲜空气。

洞内排水：各施工支洞和主洞交岔口处设置集中排水泵站，泵站设置集水坑，将工作面施工废水和渗水通过污水泵抽至附近泵站，排水泵站转排至洞外污水沉淀池，等处理合格后排放。

3 引水隧洞洞室开挖

3.1 洞身开挖方法

（1）开洞原则上采取先锁口后开洞口的程序。

（2）锁口采用锁边锚杆支护方法，按设计图纸，由测量人员放样，并用油漆做好标志，然后进行定位钻孔，人工配合平台车安装φ25，L=450cm锚杆，注浆机注浆。锁口处理结束后开始洞身开挖。

（3）开洞口时，采取短进尺，周边光爆，严格控制循环进尺在1.0m～1.5m左右，爆破时尽量多分段，减小单响起爆药量，减轻对洞脸围岩的振动影响，保证洞口成形较好。

（4）开挖成形后的洞口需及时锚喷支护封闭，必要时采用工字钢支撑或钢筋格构梁喷砼封闭支护，洞脸形成整体支护结构。

（5）根据设计图纸、洞身断面尺寸大和围岩不同性状的特点，洞挖均采用全断面开挖（排风洞风机室后期扩挖），对于地质条件差的Ⅳ、Ⅴ类围岩采用超前锚杆或超前小导管支护，再进行钻爆施工，开挖完成后，及时采用钢拱架、锚喷和挂网等临时支护跟进施工。

3.2 开挖施工工艺及措施

3.2.1 Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖工艺及措施

先利用发包方给定的测量控制网点，引入工作面的基准点作为施工测量基点，采用全站仪进行放样。Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖均采用全断面开挖，手风钻钻孔，周边光面爆破的施工方法，锚喷支护跟进。掏槽孔及崩落孔采用φ32药卷连续装药，周边孔采用φ25药卷间隔装药，孔口用炮泥堵塞严实，开挖采用非电毫秒雷管起爆、非电传爆网络，周边光面孔用导爆索网络起爆。爆破后采用WL220扒渣机，18t自卸汽车运渣。

Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖工艺流程图

主要工艺措施：

（1）测量放线：洞内导线控制网测量采用全站仪进行。施工测量采用全站仪配水准仪进行，采用红外线激光定位技术放样。

（2）钻孔作业：放样后，由熟练的钻工按照爆破设计图进行钻孔作业，每个作业面布置一台移动式钻孔平台车配合。施工过程严格遵循“向掏槽孔要进尺、向崩落孔要效率、向周边孔要质量”的原则。

（3）装药、联线、起爆：装药前用高压风冲扫孔内，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联接应由经考核合格并持有爆破员作业合格证的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作。

（4）通风散烟、洒水除尘：在洞室开挖施工过程中通风设备一直启动，保证在放炮后在规定时间内将有害气体浓度降到允许范围内，爆破散烟结束后，向开挖面爆破渣堆洒水除尘。

（5）安全处理：爆破完成后，掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块由人工先清除，保证进入人员及设备的安全，岩面破碎洞段在进行安全处理后，可先喷一层混凝土，出渣后再次进行安全检查及处理。

（6）围岩支护：每排炮开挖结束后，稳定性差的围岩需及时进行随机锚杆、系统锚杆或锚杆加挂钢筋网喷混凝土支护，围岩稳定地段的系统锚杆可滞后开挖作业施工。

3.2.2 Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖工艺及措施

Ⅳ、Ⅴ类围岩采用全断面开挖，超前支护采用超前锚杆或超前小导管注浆的施工方法，挂网喷砼、工字钢支撑支护；下层扩挖滞后于上层开挖支护“超前预测、超前支护、预灌浆、管超前、短进尺、弱爆破、“稳扎稳打、步步为营、稳中求快”的指导思想。

（1）开挖工艺流程。

Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖施工工艺图

（2）主要工艺措施。对于Ⅳ、Ⅴ类围岩的开挖，除采取Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖工艺及方法外，还应根据围岩实际情况，在测量放样后，采取超前小导管或超前锚杆等支护方式预先加固围岩，确保围岩稳定，超前小导管注浆及超前锚杆支护按监理现场指示及设计图纸方案进行施工。钻爆后暂时不出渣，安全处理及平渣后，立即施作一次支护，采用砂浆锚杆、钢拱架、挂网喷砼等支护手段，确保围岩稳定。一次支护完成后，加强观测（变形位移及变形速率观测），及时反馈信息，指导开挖支护施工，确保成洞稳定和施工安全。由WL220扒渣机，18t自卸汽车运渣。