山西中部引黄工程的灵石小水网供水工程施工综述

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司 山西太原 030024）

1 工程概况

灵石小水网供水工程位于山西省晋中市灵石县梁家墕乡、段纯镇、南关镇及仁义镇范围内，距灵石县城约10 km。

本工程自中部引黄工程交汾灵支线2#隧洞（桩号38+920）处主洞内地下节制分水闸（温家岭附近）分水，经分水洞后接浆砌石渠道进入前进水库，再由前进水库沿着深井沟、段纯河至汾河，再沿着汾河至下游南关镇后向汾河支流仁义河上游逍遥村东方铝厂受水点供水。全线受水点共有五个:分别为段纯镇、云义、志家庄、南关镇和东方铝厂。

主要建设内容为:新建分水洞长约5.81 km及浆砌石渠道0.3 km、新建38.46 km的供水管线及其附属建筑物。

因隧洞穿越地层地下水位较浅，且局部穿越煤系地层，因此，部分洞段存在涌水、突泥及存在煤层气有害气体的可能。施工过程中应做好超前预报工作，并采取必要的工程措施加以防护。供水管线从前进水库开始沿着深井沟、段纯河、汾河、仁义河河床、漫滩布置，部分河沟内现铺设有燃气管道，同时线路上有多处穿桥梁和道路。沿汾河河道内地下交叉建筑物复杂多样，线路多次下穿主河槽及桥梁等，且河道水流较大，施工难度大。工程沿河呈线性分布，线路较长，工作面多，可同时作业，有利于高强度施工，施工供水，供电条件较好。气候较寒冷，不利于全年施工。分水洞、沿河近一半管线及穿河段地下水位高，施工时需做好排水。

2 主体工程施工

2.1 供水管线施工

2.1.1 土石方工程

1）土石方

供水管线沿线卵石混合土开挖采用1 m3反铲挖掘机挖土，挖深超过4.0 m的采用分层开挖，用于回填的土料一部分用于围堰填筑，一部分堆放在开挖沟槽旁临时堆放，堆高不大于5 m。

石方开挖采用人工手持风钻钻孔挤裂方法进行施工，1 m3容量挖掘机配合8 t自卸汽车运输至指定弃渣场。

卵石混合土回填沟槽时，从管底基础部位开始到管顶以上50 cm范围内必须采用人工回填，为防止管道侧向位移，管道两侧采用小型机械配合人工以管道轴线为中心同时回填夯实；每层回填高度应不大于20 cm。管顶50 cm以上采用推土机推土回填、平土、碾压。

所缺土方就近1 km内取土，采用1 m3挖掘机挖装，5 t自卸汽车运输。多余石方1 m3挖掘机挖装，8 t自卸汽车运至弃渣场。

2）钢板桩

根据工程现状情况，部分供水线路所在河道内现铺设有燃气管道、中水输送管道及供水管道等，与本设计中的供水管线存在交叉或者平行布置距离过近的情况，基坑开挖时受到限制，不具备大开挖条件，采用钢板桩临时支护措施。

根据管槽开挖最大深度确定钢板桩长9 m。采用9 m400×100 U型钢板桩。

钢板桩施工程序为:桩位轴线定位→打U型钢板桩→钢板桩两侧槽钢围檩安装→管线开挖→管道安装→管线回填→U型钢板桩拔除→在桩的缝隙处用中砂回填密实。

钢板桩采用锤击打入法施打，选用桩机前臂将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插一块即套上桩帽，并轻轻地加以锤击，通过打桩机液压振锤钢板桩插入至设计深度，后续钢板桩沿前一根桩的扣槽插入至设计深度。钢板桩拔除采用吊车与振动锤相结合来进行。

钢板桩拔除后留下的土孔应及时回填处理。施工时管槽坡顶严禁堆放重物及附加荷载。

2.1.2 混凝土工程

混凝土工程采用0.4 m3混凝土搅拌机拌制，机动翻斗车运输，人工立模，人工绑扎钢筋，2.2 kW插入式振捣器振捣。

2.1.3 球墨铸铁管施工

采用10 t汽车起重机吊运管道入沟槽，外拉法进行管道对接，并进行管道接口打压试验，确保接口不漏水，然后进行沟槽回填。

2.1.4 铅丝石笼施工

铅丝石笼采用自卸汽车运输石料，石笼就地组装，机动翻斗车搬运石料，人工填石料。

2.1.5 穿公路顶管施工

供水管线穿越公路时采用顶管法施工，采用DN1500钢筋混凝土管顶管。

顶管法施工工序见图1。

图1 顶管法施工工序

施工过程中管节内地下水和工作井内的积水采用潜水泵抽至工作井内的集水坑和地面的沉淀池中，经过沉淀处理后再向外排放。

2.1.6 施工排水

根据地质勘测资料，供水管线开挖基底大部分处于地下水位以下。因此，存在基坑大量涌水现象。施工排水时采用明排方式，在基坑内沿基坑轮廓线依托有利地形在建基面上布置排水沟，利用自然落差将地下涌水汇入集水井，最后通过水泵抽排。

经地质涌水量计算得出，涌水地段需要每50 m在开挖沟槽的两侧各设置一个集水井，并在每个集水井内布设一台WQX50-8-2.2型污水潜水电泵。共需开挖集水井644个。

2.2 分水洞施工

2.2.1 支洞设计

施工支洞采用城门洞形断面，净宽3.65 m，净高为 3.2 m，直墙高度为 2.0 m，纵坡为 8.25°（14.5%），长度为800.0 m。根据围岩类别不同，喷护厚度为0.10～0.15 m，并采用锚杆支护。

施工支洞围岩类别为Ⅲ～Ⅴ类，支护方式如下:

1）III类围岩:除底板外，喷 C20混凝土 10 cm厚；顶拱范围内局部不稳定岩块采用长2.0 mΦ20随机锚杆锚固。

2）IV类围岩:除底板外，喷C20混凝土15 cm厚；顶拱范围内设置Φ20系统锚杆，长度2.0 m，间排距1.0 m，梅花型布置；全断面C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度30 cm，顶拱100°范围内进行回填灌浆，灌浆压力0.2 MPa。围岩破碎地带采用16工字钢做钢拱架超前支护。

3）V类围岩:除底板以外，需挂Φ8钢筋网（200mm×200 mm），喷C20混凝土15 cm厚；顶拱范围内设置Φ20系统锚杆，长度2.0 m，间排距1.0 m，梅花型布置；全断面用衬砌厚度为35 cm的C25钢筋混凝土进行衬砌，顶拱100°范围内用灌浆压力为0.2 MPa回填灌浆。局部地段根据围岩破碎程度的不同可采用16工字钢加Φ20超前锚杆或16工字钢加Φ42超前小导管进行超前支护。

支洞与分水洞桩号2+500处相交，采用双联正交形式。斜井内设双轨车道，交叉段设单车道，交叉段断面净宽2.5 m。

2.2.2 开挖及出渣

开挖采用全断面光面爆破。采用气腿式风钻钻孔。

主洞出渣:分水洞断面型式为城门洞形，断面尺寸净宽2.5 m，净高3.04 m。洞内采用有轨运输，轨道采用762型窄轨，采用0.26 m3风动装岩机装，1.0 m3翻斗式矿车运输，掌子面采用一台2.5 t电瓶机车调车，洞内运输采用5 t电瓶机车牵引4～6节矿车至洞口或支洞斜井底部。

洞内采用5 t电瓶机车牵引1.0 m3翻斗车运输，0.26 m3装岩机装渣，洞外由2 m3装载机装15 t自卸汽车运渣至弃渣场。

洞口附近设转渣场，2 m3挖掘机装15 t自卸汽车运输至弃渣场。

2.2.3 支护

混凝土喷射采用湿式和干式相结合施工。喷射材料在洞外拌合站拌进行搅拌，由1 m3矿车运输至工作面，通过皮带机向喷射机供料。喷射时采用先拱后墙，自下而上的顺序。喷射混凝土前应先清理松动石块并保持壁面平整，再敷设钢筋网后进行混凝土喷射。钢筋网采用人工在自制平台车上敷设，有锚杆的部位采用焊接法将钢筋网与锚杆连接为一体。

锚杆施工采用气腿式风钻钻孔，人工安设。锚杆孔深度应符合设计要求，在安装前必须对孔内的岩粉和积水应冲洗干净。

2.2.4 混凝土衬砌

混凝土衬砌施工步骤:先进行底板施工，然后再进行顶拱及侧墙施工。

混凝土拌合:洞外由0.8 m3混凝土搅拌机搅拌。然后由矿车轨道运输混凝土运输至工作面，上料至混凝土泵，使用导管送混凝土入仓，插入式振捣器振捣。混凝土衬砌在开挖完后进行。

2.2.5 施工排水

根据地质资料分水洞桩号D0+000～D4+533.5洞段及支洞桩号0+341～0+800洞段处于地下水位以下，施工存在排水问题。出口工作面施工采用自流；支洞工作面施工采用潜水泵集水，通过洞内设置的排水干管汇水到主支洞交汇口集水井内，再由水泵排出洞外。

经地质涌水量计算，在主洞与支洞交汇处、支洞高程964 m附近、1 002 m附近共设集水井3个，每个集水井布设三台WQd130-5-55型污水潜水泵。支洞下游工作面设集水井，布设一台WQd120-4.5-2.2型污水潜水泵。

3 结语

在项目的施工中，一定要对施工组织设计进行有效的监督和控制，确保整个项目的施工有序，防止流于形式。施工组织设计是工程质量、安全、进度的有力保障。科学合理的施工组织设计，才能实现工程的技术经济效益，安全可靠，达到施工效益与经济效益双赢的目的。