东山引水工程龙潭施工支洞空间位置调整布置方案

倪 硕

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000）

1 概述

东山县岛外引水第二水源工程主要任务是东山县供水。东山县属于海岛县，境内没有河流、湖泊，受台湾山脉的影响，常年降水较少，年降雨量仅为1220 mm，淡水资源匮乏，本工程从诏安县龙潭水库引水至东山县红旗水库，全长约30 km，包括取水口、隧洞、管道、跨海顶管、加压泵站和出水涵等建筑物，设计供水流量32万t/d。

引水隧洞全长1.5 km，位于诏安县东溪流域干流左岸低山丘陵，其取水口布置在龙潭水库大坝上游约80 m处，原龙潭施工支洞与主洞交点在桩号0+113.533，进洞口高程19.6 m，施工支洞全长110 m，支洞位于龙潭大坝左岸下游，距大坝挑流坎最近处约48 m处，环境复杂，钻爆法开挖对大坝产生较大震动。大坝下游左岸施工便道至出渣便道间（见图1）临河侧山坡坡度约70°，山势较陡，边坡高，不稳定问题多，施工支洞出渣便道沿山坡修建难度大，需沿干流左岸布置，河床底部高程5.5～7.4 m，便道需修筑至19.6～13.0 m高程，出渣便道填筑高、断面大、石方量多，汛期来临时，大坝需要放水降低库内水位，出渣便道阻碍行洪，支洞口存在洪水倒灌风险，为此需要对原施工支洞空间位置进行调整。

图1 龙潭支洞平面布置示意图

2 施工支洞布置方案设计

2.1 地形与地质条件

隧洞沿线地表为低山丘陵地貌，凹沟纵横发育，山脊不对称[1]，一般高程在100～250 m，隧洞沿线山体植被发育，地表为残坡积层覆盖，过溪沟段隧洞埋深30～50 m，隧洞沿线穿越的溪沟均与隧洞线呈大角度相交，主要分布燕山早期侵入晶洞花岗岩及第四系含碎块石砂质黏土，局部夹孤滚石等残坡积层。

选定的施工支洞口为自然山体形成的山凹，成倒梯形，场地较开阔，左侧边坡开口高程31～36 m，右侧边坡开口高程31.1～40.2 m，山坡坡度约30°，地面坡度适宜。干涸小溪与支洞轴线相交，从支洞口左侧穿过，洞口处小溪底高程29.3～29.6 m，过溪沟相交处埋深约30 m，小溪左侧完整坚硬岩出露，洞口边坡有零星孤滚石，山势较缓，山体附近未发现滑坡、崩塌等不良物理地质现象，边坡稳定性较好，且洞口外弃渣场（原龙潭大坝料石场，支洞与其位于同一山体）出露的岩体较完整、坚硬，并结合主洞地质报告，初步预判，洞口无不良地质构造，岩体完整，洞脸和右侧边坡开挖高度低，边坡稳定，孤滚石、松动岩块清理后，洞口地质较好，具备成洞条件且便于施工区布置，进洞起始段为Ⅳ类围岩，其余主要以Ⅱ、Ⅲ类围岩为主。

2.2 水文计算

东溪流域内降雨量由北部山区向东南沿海递减，径流量年内分配受季节性降水制约，有明显的干枯变化，汛期（5～9月））约占全年的75%，枯水期（11月～第二年3月）约占全年的15%。施工支洞位于东南部，降雨量较少，洞口左侧小溪沟从中穿过，但上游常年干涸，上游汇水面积仅0.058 km2。10年一遇洪水流量为1.44 m3/s、水位为30.22 m，20年一遇洪水流量为1.72 m3/s、水位为30.26 m。支洞口根据洪水特征进行布置，布置在20年一遇度汛高程以上，能满足支洞口施工区导流及度汛要求。

2.3 空间位置布置

经过现场踏勘，考虑地形、地质、水文条件，以及交通便利、弃渣场地布置、爆破震动等多方面因素，在引水隧洞下游桩号0+352.011处，选定了新的施工支洞（见图1），支洞起点选择在洞口边坡稳定、护坡工程量少、场地开阔处，支洞轴线位置属沿溪傍山地段，应避免产生偏压，选择离小溪沟有一定距离，确保洞侧厚度满足要求，且选择穿小溪沟水平距离最短的位置，选定的支洞与主洞斜交75°，长度160 m。

支洞进洞口高程选择31.1 m，高于20年一遇洪水水位，与主洞交点处底板高程21.5 m，纵坡6%[2]。

3 方案实施

3.1 洞口防洪

洞口场地土方平整至高程31.1 m，场地压实后进行硬化，小溪沟进行清底疏浚，洞口施工场地沿小溪沟边设置高1 m袋装土围堰，小溪沟下穿施工便道处设置DN600排水管。洞脸垂直面开挖5 m左右，揭露面为全风化岩层，成洞条件好，采用人工洞口先行进洞，C25钢筋混凝土锁口，洞口为城门型。

3.2 边坡防护

支洞口正面、右侧边坡零星孤滚石采用挖掘机清理，机械分层开挖后揭示土层为全风化层砂质黏土，边坡坡度采用1∶1，边坡高程31.1～40.2 m，分二级开挖，坡顶设截水沟，分级马道式平台设置在36.0 m高程处，平台1 m宽，坡脚设置C25混凝土挡墙，墙趾处设置排水沟，防排相结合。边坡采用挂网锚喷混凝土支护，砂浆锚杆Φ22@200 cm，长2.0 m，挂钢筋网Φ6@200 cm×200 cm，喷C25混凝土，厚10 cm，Φ50排水管间排距100 cm，长0.5 m，梅花形布置[3]。

支洞口施工场地左侧边坡离进洞口有一定的安全距离，边坡缓且较稳定，保留其植被，仅对零星边坡进行修整，修整后采用树苗进行种植。

3.3 洞身开挖支护

支洞洞身采用风钻钻孔、全断面、光面爆破法施工，城门型，支洞施工正值枯水期，洞内水量少，为防止爆破震动波对大坝的影响，爆破采用小药量控制爆破，围岩差的地段短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测，洞渣采用扒渣机装渣，电瓶车牵引有轨梭式矿车运渣。

开挖后根据现场实际素描情况（见表1）进行初期支护，IV类围岩开挖过程采用I14型钢拱架+超前锚杆支护，超前锚杆直径Φ25 mm，长4.0 m，仰角10°～15°，布置在顶拱180°范围内，环向间距40 cm，纵向搭接2.0 m；钢拱架间距50 cm；锁脚锚杆直径Φ25 mm，长2.5 m，间距50 cm，排距1.0 m；纵向联系钢筋采用Φ25@1000，钢筋网采用Φ6@250 cm×250 cm，喷C25混凝土，厚20 cm；Ⅲ类围岩采用挂网锚喷混凝土支护，砂浆锚杆为Φ22@150 cm，长3.0 m，挂钢筋网Φ6@200 cm×200 cm，喷C25混凝土，厚10 cm，Ⅰ、Ⅱ类围岩不需要初期支护。

表1 施工支洞地质素描成果

4 实施效果

支洞开挖后，IV类围岩占25%，Ⅱ、Ⅲ类围岩占75%，起始段46 m靠小溪边、洞侧围岩壁较薄，洞内岩层较破碎，支洞过小溪沟段无大破碎断裂带，整体围岩稳定性较好，Ⅱ、Ⅲ类围岩光面爆破成孔率高，成洞效果好。洞内坡度较缓，洞外出渣便道仅需修筑简易便道，弃渣矿车出洞后20 m外直接往下卸料，与原沿干流左岸布置长距离、大断面填筑出渣便道相比，运输距离短，出渣效率高，不受度汛季节影响，可全时段不间断出渣。

选定的支洞长度较原支洞长50 m，但围岩整体更完整，洞内支护工程量减少，洞口边坡仅正面和右侧需要喷混凝土防护，工程量少，经测算总造价更低，选定的支洞交叉点离出洞口更近，支洞开挖后往上下游布置更合理，能够加快隧洞贯通进度[4]，且选定后的施工支洞离大坝相对较远，开挖采用小药量控制爆破，震动波对大坝无影响，且洞口上游汇水面积小，施工期经历了多个台风，水量很小，可避免洪水倒灌，安全性更高。

5 结语

龙潭施工支洞属于临时交通洞工程，使用结束后采用混凝土进行封堵。对临时施工支洞空间位置的调整，由施工单位结合相关设计规范和施工规范、设计意图、施工经验，进行支洞空间位置的调整布置，同时在参建单位的协作下，顺利完成了施工支洞空间位置的调整布置方案，经现场实施后证明此次位置调整方案经济合理、技术可行，满足规范和引水洞施工期度汛、通风、开挖、震动、出渣、运料等要求，调整后，加快了全线贯通的步伐，为下一步衬砌施工提供了充裕的时间，可供设计支洞洞线的选择及施工中遇到类似情况时参考。

（责任编辑：窦波元）