汀溪水库尾水隧洞除险加固工程浅析

刘星军

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 厦门 361100）

汀溪水库于1956年6月建成，是一座以防洪为主，结合灌溉、供水、发电等功能的重要中型水库。随着社会经济的发展，汀溪水库供水和防洪任务日益加重，水库的安全运行对确保下游居民的生命财产安全和供水安全至关重要。根据现场踏勘发现，虽然水库管理员每年均对水库迎水坡、背水坡进行简易的修整，但目前水库仍存在较多问题。为确保水库正常安全运行，改善工程管理和运行条件，进一步发挥水库工程防洪、灌溉等效益，对水库进行除险加固十分必要。

汀溪水库位于同安区的西北部，承担着本地区防洪灌溉和同安、翔安两区供水的任务，直接影响两区人民的生活。除此之外，汀溪水库上游还有溪东水库，周围有库容水库、竹坝水库以及蓄水水库、溪水水库，以汀溪水库为枢纽，一旦汀溪水库出现决堤等情形，四个水库群的循环就会受阻，致使整个水库群不能正常运行，严重影响人们的生活和居住安全[2]。

1 工程概况

本工程为汀溪水库加固二期工程（A标）尾水隧洞，位于同安区汀溪水库大坝背水坡底至四林邱庴。本工程的主要施工内容包括：①进口箱涵：水平距离52.213 m，主要建设内容有土石方开挖，进水段箱涵喷射混凝土，钢筋制作，控制闸启闭房、控制闸门、砌筑等其他附属工程。②尾水隧洞：水平距离1212.664 m,内容包括：洞身开挖、隧洞衬砌混凝土、初期支护喷射混凝土，隧洞钢筋等。③出口箱涵：水平距离108.611 m,内容包括：土石方开挖，出口段箱涵喷射混凝土，钢筋制作、砌筑等其他附属工程。④水保和环境保护：尾水系统进口施工区、尾水系统出口施工区、弃渣场区、施工道路区及临时堆表土场区。

2 工程建设

2.1 工程建设实施

2.1.1 隧洞洞口开挖

经过勘测发现，工程施工中需对洞口周围的不稳定破碎岩石进行挖除处理，并对洞口两侧及上部进行锚杆挂网喷射砼防护或超前导管注浆挂网喷设砼防护[3]。明洞开挖方案见图1：明洞开挖3 m为一层，以最上层顺线路中心开挖，宽度以能够容纳相关工作器具为限。开挖之前进行爆破实验，不断完善爆破参数，爆破时爆破震动不得超过边坡允许的范围。

图1 分层拉槽开挖断面图

2.1.2 隧洞洞身开挖

依据工程周边的地质条件，洞身开挖采用全断面光面爆破法。但经过实地勘测发现本隧洞围岩以Ⅴ为主，属于小断面开挖，洞口过于狭小，只能采用钻孔爆破方式进行开挖，配合人工装2＃岩石铵油或乳化炸药，电雷管起爆。爆破过程中严格依据岩体的坚固系数、开挖断面的面积、每一循环近尺所消耗的炸药量等条件进行爆破，并做好每一次的记录工作。

表2 光面爆破一般参考数值

光爆炮孔的布置对于爆破的效果有很大影响，汀溪水库尾水隧洞工程依据施工量和实际断面设计了光爆空洞39个，其中包括：主掏槽眼4个、副掏槽眼2个、辅助眼4个、二圈眼8个、光爆周边眼21个。技术人员严格依据地质条件以及工程的施工需要选择最为合适的开凿方式，设计合理的角度，并且为防止开挖断面的面积在挖掘中变小，采用光面爆破挖掘槽眼。爆破时相关工作人员和设备需要进行撤离，本工程施工人员严格按照技术人员要求进行操作，保证了施工质量和安全，未发生安全事故。

隧洞开挖后发现，隧洞自身的支护性能较差，隧洞围岩为全风化花岗岩，容易沙土化，机械设备直接开挖可能会使隧洞塌陷，因此转为机械加人工配合开挖的方式进行隧洞挖掘，这也是造成工期延期的重要原因之一。由于隧洞围岩的自身支护性能较差，因此利用超前小导管注浆固结法对隧洞的掌子面进行固结，以抑制花岗岩的风化作用。隧洞在开挖过程中要边开挖边使用轮胎式隧道扒渣机+小型自卸车出渣。

2.1.3 支护工作

支护工作是施工过程中保证施工人员安全和保证施工正常进行的重要手段。依据施工地质的调查结果，对进出口隧洞、隧洞洞身等采用锚杆、挂网、喷射混凝土，外加超前小导管配合钢拱架进行支护。施工过程中使用多种方式相结合的支护技术，保证了施工安全，同时由于多次变更支护方案，增加了工程量，造成工延期。

2.1.4 衬砌施工

衬砌施工是施工的重要环节之一，施工过程中待隧洞开挖至隧洞的中部位置之后，转而从另一端进行挖掘，并对已经挖掘的部分利用液压整体式衬砌台车进行衬砌施工，拱墙采用一次性整体灌注施工技术。施工过程中要注重对衬砌模板、衬砌钢筋的设计、使用，随时检查模板、钢筋质量。

3 工程施工难点及措施

3.1 制定相关应急措施

在工程施工前，项目部编制了施工组织设计和专项施工方案，预估可能出现的危急情况，并制定相应的应急措施。针对隧洞的实际情况，预估隧洞塌方的原因，并依据施工条件提出以下三种应急措施：

（1）洞体掌子面左（右）边强度高，右（左）边强度低,在掘进时强度较低的一边会发生连续的塌方,掌子面右边比左边超前进尺2 m之多；（2）土夹石围岩，拱顶坍塌严重，含水量较高。隧道采用20 m的工字钢架（拱架0.25 m～0.75 m一榀）+锚杆+挂网喷射12 cm厚C20混凝土的支护体系,并对掌子面软岩一侧增加辅助超前支护手段即超前小导管注浆支护。（3）石质围岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙杂乱，成石夹土状，拱顶围岩有滑层，造成拱顶空洞，边墙拱顶超挖非常严重的情况，要及时施做支护结构，实行边挖掘边初喷的方式防止拱顶坍塌，并做好相关工作。

3.2 工程实施中的问题及措施

由于汀溪水库尾水隧洞围岩为花岗岩，容易风化，给施工带来了极大的难度。在施工过程中桩号尾1+129.8处涌砂坍塌，需停工研究解决措施，使得工程暂停。另外在隧洞挖掘过程中，隧洞的围岩支护性能较差，施工中发生了严重风化现象，项目部决定边施工边加强支护措施，致使隧洞挖掘过程十分缓慢。隧洞的尺寸较小，施工通道较为狭窄，很多施工设备在施工过程中不能发挥其应有的效果，只能利用人工去进行挖掘施工，大大增加了工程量。

4 除险加固工程验收与评价

由于工程条件复杂，需要严格按照合同要求进行施工，施工过程中不仅应根据实际情况及时变更施工方案，并经建设方确认，按时完成合同中的工程建设量；而且要设立专门的质量保证团队，对建设质量进行监控，采取多项质量保证措施；在阶段工程竣工后，邀请相关部门工作人员对工程质量进行专项检查。本工程经自评，监理单位复评，建设单位认定为合格工程。

5 结语

汀溪水库尾水隧洞工程按照合同内容完成了相关工程建设，但是由于前期对工程施工量、施工难度预计不准确以及对施工场地的地质了解不到位，使得工程交工时间延期两年多，给各方造成了一定的经济损失。因此，工程开工时要做好施工前的准备工作，对工程建设地的地质条件做详细的了解，并合理安排技术人员和施工设备，做好应急方案。本工程在施工过程中虽出现了坍塌，但因为本次施工对人员要求较高，且实施了一系列的安全质量保障措施，并未发生人员和机械设备损失[4]。同时本次施工中，项目部制定了全面的质量管理制度，保证了汀溪水库尾水隧洞工程的施工质量，对后续工程建设人员提供参考。