新疆某长距离引水隧洞工程施工通道布置方案

2020-08-01刘攀

水利科技与经济 2020年7期

刘攀

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

1 概述

随着隧洞掘进施工技术的发展[1-4]，TBM掘进施工在隧洞工程掘进施工中应用越来越广泛，尤其是长距离隧洞工程多选用TBM法与钻爆法相结合的施工方法进行施工，如引汉济渭工程、辽宁大伙房工程、辽西北供水工程等[5-8]。由于受到TBM最大掘进长度、独头通风长度、工程工期等因素的影响，在长距离隧洞施工中，多采用增加施工通道，对隧洞施工进行合理的施工分段。因此，合理的隧洞施工通道布置方案对隧洞工程施工具有较大影响。

本文针对新疆某长距离引水隧洞工程采用TBM法与钻爆法相结合的施工技术时，对工程施工通道布置方案进行论述，同时为类似工程施工通道布置提供参考。

2 工程概况

新疆某长距离引水隧洞工程根据工程布置及地形条件，沿线共分5座输水隧洞，输水线路全长148.246 km，其中输水隧洞总长140.771 km，隧洞段桩号分别位于桩号K0+000 m～K72+890 m(1#隧洞)、K74+224 m～K74+976 m(2#隧洞)、K75+252 m～K82+372 m(3#隧洞)、K86+289 m～K110+547 m(4#隧洞)、K112+265 m～K148+016 m(5#隧洞)，隧洞长度分别为72.890、0.752、7.120、24.258和35.751 km。1#隧洞前10 km段埋深一般在15～80 m，10～65 km段埋深一般在200 m以上，最大埋深725 m，60 km后段埋深一般在70～120 m，最厚可达160 m。2#-5#隧洞埋深一般在12～72 m左右，最大埋深130 m。1#隧洞划分为8个施工段落，其中TBM施工洞段5段，钻爆法施工洞段3段；4#隧洞划分为4个施工段落，其中TBM施工洞段2段，钻爆法施工洞段2段；5#隧洞划分为6个施工段落，其中TBM施工洞段3段，钻爆法施工洞段3段。其余隧洞均为钻爆法施工，2#隧洞划分为1个施工段落，3#隧洞划分为1个施工段落。

由于TBM施工段落的长度较长，除每段的TBM进入通道外，根据地形地质条件，在TBM3～5段落穿越高速公路潜埋段及软岩段各布置一条中间通道，提前采用钻爆法施工主洞，TBM掘进机通过中间通道后，可以利用TBM进入通道进行已完成掘进段的永久混凝土衬砌，缩短工期。结合地形及水工建筑物的布置，5台TBM段共布置2个进入通道，6个中间通道。

3 施工通道型式选择

3.1 施工通道选型原则

按照“技术领先、施工科学、组织合理、措施得力”的指导思想，主要围绕不同的隧洞施工方案选择合理的施工通道型式。隧洞施工通道型式选择主要有以下原则：①利于保障施工安全的原则。②保障工程施工工期、合理降低施工成本的原则。施工通道选型应尽量缩短工期、减少辅助工程量，进而降低施工成本。③应遵循施工技术可靠、适用的原则，同时与TBM掘进施工配套的原则。④应遵循临时施工通道与永久检修通道相结合的原则。

3.2 施工通道布置方案

1) 竖井方案。通过借鉴煤炭、冶金行业的矿井设计，进行竖井支洞设计。同时考虑TBM施工出渣强度以及物料运输，TBM进入通道及中间通道均布置为主副双竖井。主洞开挖渣料通过连续皮带机运输至主井底部的水平渣仓，经调节后装入箕斗，由提升机提升至地面卸渣；施工人员及物料通过副井罐笼运输至井底车场，主洞内采用轨道运输，由机车牵引至TBM工作面。TBM掘进机部件通过进入洞副井下放至车场，机车牵引至TBM组装洞室进行组装。

2) 斜井方案。斜井支洞亦通过借鉴煤炭、冶金行业的斜井进行设计，布置为集出渣及物料运输功能于一体的混合井。主洞TBM开挖渣料通过连续皮带机输送至斜井底部，转井筒内固定皮带机运至井口，直接卸入自卸汽车弃渣；施工人员、物料均通过运输材料车由井口单绳缠绕式提升机牵引，下放至井底，主洞内采用轨道运输，由机车牵引至TBM工作面，斜井倾角16°。

3) 缓斜井方案。缓斜井坡度缓，在水利水电工程中应用较为广泛。主洞TBM开挖渣料通过连续皮带机运输至缓斜井底部，转井筒内固定皮带机运至井口，直接卸入自卸汽车弃渣；施工人员、物料由汽车运输至井底，转乘主洞轨道运输，由机车牵引至TBM工作面，缓斜井综合纵坡12%。

3.3 施工通道选择

隧洞施工通道布置型式主要有以上3种形式，不同型式施工通道布置适用的条件不同，各有其优缺点，施工通道比较对照表见表1。

表1 施工通道比较对照表

通过以上施工通道比较对照表可知，竖井、斜井方案的施工程序、布置复杂，同时需要专用施工、运输系统设备，同时施工工期无法保障，其安全程度远低于缓斜井；缓斜井方案虽施工工期长、工程投资高，但其为常规施工，简单灵活。考虑到工程安全可靠、工期保障率高等特点，故该工程施工通道选取缓斜井方案。

3.4 施工通道布置特性

输水隧洞布置10条施工支洞，全部为施工缓斜井。TBM进入洞有2条缓斜井，总长2 897 m，最长2 398 m，最短499 m。TBM中间洞有6条缓斜井，总长4 425 m，最长1 729 m，最短90 m。为避免与拦河引水枢纽施工的干扰，在隧洞进口及5#隧洞钻爆法段布置2条缓斜井，总长436 m，最长350 m，最短86 m。施工通道布置特性表见表2。