某中型水庫(kù)導(dǎo)流引水隧洞施工技術(shù)

1、某中型水庫(kù)導(dǎo)流引水隧洞施工技術(shù)摘要： 導(dǎo)流引水隧洞的施工是整個(gè)工程施工的關(guān)健，中小型水利工程的導(dǎo)流隧洞斷面一般較小，施工機(jī)具以小型為主，常常采用全斷面開(kāi)挖方式施工。由于價(jià)格較低，外部施工條件也較差，對(duì)于不良地質(zhì)地段的尤其是IVV類(lèi)圍巖洞挖投入往往不足，極易造成跨口、冒頂?shù)仁鹿?，造成工期拖延和費(fèi)用的增加，對(duì)項(xiàng)目造成不利影響，因此，在不同的地質(zhì)條件下，選擇正確的施工方法是工程成功的必要條件，本文從該工程導(dǎo)流引水隧洞的鎖口、開(kāi)挖、支護(hù)等三個(gè)方面探討隧洞施工中的技術(shù)問(wèn)題,供同行參考。關(guān)鍵詞：水庫(kù)；隧洞施工；超前小導(dǎo)管；開(kāi)挖；支護(hù)一、概述 導(dǎo)流兼放空引水隧洞總長(zhǎng)489m，進(jìn)水口采用塔岸式，隧洞為圓形斷面

2、，開(kāi)挖斷面直徑3.8m,開(kāi)挖面積為11.34m2，成型洞徑3.0m，襯砌厚度40cm，采用C30砼襯砌。 二、隧洞邊坡開(kāi)挖和支護(hù) 導(dǎo)流洞進(jìn)出口邊坡采用CAT320型反鏟挖掘機(jī)從開(kāi)挖邊坡坡頂自上而下分層開(kāi)挖，人工開(kāi)挖邊坡頂部的山坡截水溝，再按施工圖所設(shè)計(jì)的開(kāi)挖邊坡比進(jìn)行開(kāi)挖，土方及全風(fēng)化層直接采用反鏟挖掘機(jī)挖掘，翻渣至出渣平臺(tái)，開(kāi)挖出的土渣除部分用于出渣平臺(tái)和臨時(shí)便道填筑外，其余全部用CAT320型反鏟挖掘機(jī)裝渣、20t自卸車(chē)運(yùn)渣至棄渣場(chǎng)。覆蓋層的土方邊坡經(jīng)挖掘機(jī)開(kāi)挖后，預(yù)留了20cm人工修整。 石方開(kāi)挖鉆孔采用YT28型手風(fēng)鉆，1臺(tái)CAT320反鏟挖掘機(jī)挖裝，20t自卸車(chē)裝運(yùn)，按淺孔梯段采用自

3、上而下分層和分段的開(kāi)挖方式，邊坡采用預(yù)裂和光面爆破，另外開(kāi)挖至進(jìn)出口洞臉位置時(shí)，為防止洞臉位置巖體爆破震動(dòng)破壞，嚴(yán)格控制爆破藥量，采用毫秒微差控制爆破。為確保邊坡穩(wěn)定，邊坡支護(hù)采用了掛8的鋼筋網(wǎng)，25L=3.0m的錨桿，進(jìn)出口噴15cm厚的混凝土進(jìn)行封閉支護(hù)，排水孔采用50PVC管，孔深3.0m。 三 掛口施工方案 隧洞進(jìn)口為強(qiáng)風(fēng)化帶，節(jié)理裂隙發(fā)育，層面交錯(cuò)，風(fēng)化嚴(yán)重，呈壓碎狀態(tài)，圍巖自穩(wěn)能力差，成型困難，屬V類(lèi)圍巖；出口段處于弱風(fēng)化下部，上部覆蓋巖層較?。ㄗ畋√幖s4m），出露巖層破碎，自穩(wěn)性較差，為IV類(lèi)圍巖。為確保隧洞出口安全、可靠、順利進(jìn)洞，遵循“洞外支擋、洞內(nèi)管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、不

4、（弱）爆破、強(qiáng)支護(hù)、快封閉”的原則，洞外部分先做重力擋墻+鋼筋砼蓋板+雙層鎖口小導(dǎo)管，洞內(nèi)部分采用超前小導(dǎo)管+鋼拱架支護(hù)噴漿支護(hù)方式施工。 1 洞外支護(hù)處理措施 （1）洞口明挖推進(jìn)至預(yù)定掛口位置后，立即在掛口處兩側(cè)澆筑砼擋墻，以保證山體的穩(wěn)定，擋墻底寬2m，高度4m（略高于設(shè)計(jì)開(kāi)挖洞頂高程），擋墻內(nèi)設(shè)置25錨桿，進(jìn)口段錨桿長(zhǎng)6m、出口段4m，錨桿間距1m，使擋墻與基礎(chǔ)和山體連為一體。擋墻掛口處設(shè)20b工字鋼拱架，間距0.5m，采用25鋼筋連接，間距1.0m，并且與洞頂鎖梁的工字鋼連接成整體。在砼擋墻施工時(shí)，同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)及洞頂山體坡面掛網(wǎng)錨噴支護(hù)施工。按設(shè)計(jì)要求，護(hù)坡采用25砂漿錨桿對(duì)坡面巖體進(jìn)

5、行加固，錨桿長(zhǎng)度6m，間排距2m，梅花形布置，噴C20砼厚10cm，分兩次進(jìn)行，掛網(wǎng)鋼筋采用6.5圓鋼，2020cm網(wǎng)格。 （2）砼擋墻完成后，以砼擋墻內(nèi)的預(yù)埋工字鋼（5根）為支撐點(diǎn)，布設(shè)雙層鎖口小導(dǎo)管，小導(dǎo)管采用L=5.0m，50鋼管制作，外插角分別為5和45，縱向間距為0.5m，呈梅花狀布置，鋼管前端做成尖圓錐狀，尾部焊上箍筋。 （3）小導(dǎo)管完成灌漿后，停滯1天左右時(shí)間，隨即進(jìn)行洞口鎖梁（鋼筋砼蓋板）的施工，梁底埋設(shè)5根20b工字鋼（鎖梁底部寬度2m），并與擋墻的工字鋼相連接。進(jìn)口段由于周邊山體較陡，在鎖口以上順山體繼續(xù)澆筑2層共4m高砼擋土墻，以保證山體的穩(wěn)定。 2 超前小導(dǎo)管施工 隧洞

6、開(kāi)挖過(guò)程中破碎松散巖體較多，且有較多地下滲水，巖層泥化較快，必須對(duì)圍巖進(jìn)行固化處理。本項(xiàng)目采用注漿超前小導(dǎo)管方式施工，利用小導(dǎo)管向松散圍巖注入摻有速凝劑的水泥漿，使松散破碎體快速膠結(jié)、固化，形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B阻水能力的固結(jié)體，從而提高圍巖的整體性、抗?jié)B性和自穩(wěn)時(shí)間，以便進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。 小導(dǎo)管采用50mm小鋼管加工，一端加工成錐形，距另一端100cm的位置開(kāi)始至尖錐端之間每隔15cm按梅花型開(kāi)一個(gè)0.5cm直徑的小孔，作為注漿孔。 圖一小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)示意圖 在進(jìn)行小導(dǎo)管施工前，應(yīng)先在掌子面上噴35cm厚砼封閉掌子面作為止?jié){墻，同時(shí)，準(zhǔn)確測(cè)量隧道中心線和高程，并按設(shè)計(jì)標(biāo)出小導(dǎo)管的位置，誤差控制

7、在允許范圍內(nèi)。 灌注漿液時(shí)，按照由清變濃進(jìn)行，一般按3個(gè)比級(jí)（2：1、1.5：1和1：1水灰比）變換漿液濃度即可滿(mǎn)足要求。漿液中宜摻35的水玻璃或其它速凝劑，以縮短漿液的膠化固結(jié)時(shí)間，控制漿液的擴(kuò)散范圍。灌漿壓力采用0.3Mpa0.5Mpa，灌漿結(jié)束時(shí)的壓力為0.5Mpa。注漿時(shí)，相鄰孔眼宜隔孔灌注，盡量不要連續(xù)注漿，以保證固結(jié)效果，又達(dá)到控制注漿量的目的。 四、洞身開(kāi)挖 隧洞洞身開(kāi)挖采取進(jìn)出口雙向掘進(jìn)，采取光面爆破，隧洞采用全段面開(kāi)挖，手風(fēng)鉆鉆孔，人工裝藥，周邊光面爆破。出渣分兩次進(jìn)行。第一次爆破出來(lái)的洞渣部分用于墊路，其余的采用蟹抓式扒渣機(jī)扒渣，4.5T自卸車(chē)運(yùn)輸至棄渣場(chǎng)。第二次為隧洞全線

8、貫通后對(duì)下半洞墊路廢渣清理干凈后，經(jīng)隱蔽工程驗(yàn)收合格后再進(jìn)行永久襯砌，正常施工每一開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺2.0m，1天4個(gè)循環(huán)。根據(jù)開(kāi)挖中不斷揭露的地質(zhì)情況，對(duì)洞內(nèi)IV、V類(lèi)圍巖進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，確保隧洞施工期間穩(wěn)定、安全。 1、洞挖施工程序及方法 1）類(lèi)圍巖掘進(jìn)程序 測(cè)量放樣鉆孔裝藥連線起爆排煙排險(xiǎn)出渣掌子面清底下一掘進(jìn)循環(huán)。 2）類(lèi)圍巖常規(guī)段掘進(jìn)程序 測(cè)量放樣鉆孔裝藥連線起爆排煙排險(xiǎn)錨桿掛網(wǎng)噴砼支護(hù)出渣掌子面清底下一掘進(jìn)循環(huán)， 圖二 導(dǎo)流兼放空引水隧洞石方洞挖施工方法示意圖 測(cè)量放樣。采用全站儀進(jìn)行布控、量距及定向，在進(jìn)行施鉆前，均對(duì)開(kāi)挖邊線進(jìn)行放樣，對(duì)炮孔布置并作出孔位標(biāo)記。 造孔。利用YT-28氣腿

9、支架式風(fēng)鉆配簡(jiǎn)易操作平臺(tái)（或者用汽車(chē)作為操作平臺(tái)）進(jìn)行濕式造孔，同時(shí)打4把鉆，周邊孔造孔時(shí)先根據(jù)軸線方向進(jìn)行頂拱中心周邊孔造孔，然后在該孔內(nèi)插入標(biāo)準(zhǔn)桿，其它周邊孔平行該孔方向依次向兩邊展開(kāi)。周邊孔開(kāi)孔孔位距設(shè)計(jì)周邊線56cm，炮孔方向向周邊呈3外插，孔深2.8m，這樣在炮孔底部形成超出設(shè)計(jì)邊線68cm，爆破后將孔口段進(jìn)行適當(dāng)修整達(dá)到設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面。對(duì)施鉆人員進(jìn)行分工定位，以保證造孔質(zhì)量。 裝藥連線起爆。造孔完畢后，用高壓風(fēng)進(jìn)行洗孔，清除孔內(nèi)石粉和掉渣，使炮孔暢通以便裝藥。洗孔完畢后立即進(jìn)行裝藥連線，裝藥時(shí)同一延時(shí)的炮孔由一個(gè)爆破員作業(yè)，以免產(chǎn)生連線錯(cuò)亂。周邊孔裝藥采用不偶合裝藥結(jié)構(gòu)，導(dǎo)爆索引爆，

10、掏槽孔和崩落孔采用連續(xù)裝藥，裝藥完畢后再進(jìn)行孔口封堵。起爆順序依次為：掏槽孔崩落孔周邊孔。 1、掏槽孔 2、崩落孔3、周邊光爆破 圖三炮孔布置示意圖 排煙。起爆后，爆破員確認(rèn)爆破結(jié)束后立即通知通風(fēng)排煙，采用壓入式通風(fēng)進(jìn)行排煙。壓入式通風(fēng)機(jī)布置在距洞出口1015m范圍，風(fēng)袋接至距開(kāi)挖工作面2030m，隨隧洞掘進(jìn)逐步推進(jìn)。 排險(xiǎn)。炮煙排出后，爆破安全員應(yīng)立即到爆破工作面進(jìn)行檢查排險(xiǎn)，確認(rèn)無(wú)安全隱患后下一工序作業(yè)人員、機(jī)械才能進(jìn)入工作面。 出渣。采用蟹抓式扒渣機(jī)，人工輔助配合，4.5T自卸車(chē)運(yùn)輸，棄渣運(yùn)至棄渣場(chǎng)堆放。 掌子面清底。出渣完畢后，對(duì)掌子面進(jìn)行清理 五、洞挖支護(hù) 周邊圍巖支護(hù)方式可根據(jù)巖石

11、完整性、滲水情況選擇采用噴漿支護(hù)或掛網(wǎng)噴漿支護(hù)的方式。圍巖較完整、自穩(wěn)性較好的IIIII類(lèi)圍巖采用噴漿支護(hù)即可；混凝土的噴射厚度為5cm厚，對(duì)于局部存在的破碎帶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用25mm，L3m隨機(jī)錨桿支護(hù)。 對(duì)于IV類(lèi)圍巖采用網(wǎng)噴與鋼支撐相結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù)。洞內(nèi)采用25mmL3.0m間排距為2m梅花形布置系統(tǒng)錨桿加6.5鋼筋網(wǎng)支護(hù)，噴混凝土厚度為10cm；施工時(shí)首先噴3cm混凝土封閉巖面防止掉塊，然后再進(jìn)行其它相關(guān)工序。當(dāng)存在的軟弱、破碎圍巖時(shí)，采取間距為0.5m型鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)；施工時(shí)首先在頂拱范圍內(nèi)采取25mmL4.5m間距為0.5m超前錨桿支護(hù)，錨桿仰角為22 25，鋼支撐頂拱與超

12、前錨桿相連，兩側(cè)與系統(tǒng)錨桿連接，縱向采用25間距0.9m連接筋。進(jìn)洞時(shí)，在完成坡面支護(hù)和鎖口錨桿后，進(jìn)洞前先安裝一榀鋼拱架，鋼拱架緊貼巖面，用錨桿固定，在鋼拱架拱部外緣制安超前錨桿，在鋼支撐和超前錨桿的支護(hù)下，實(shí)施進(jìn)洞爆破開(kāi)挖。錨桿類(lèi)型為全長(zhǎng)黏結(jié)性普通水泥砂漿錨桿。 對(duì)于V類(lèi)圍巖、滲水又較多的部位，采用的主要支護(hù)措施為鋼拱架支撐為主，根據(jù)巖層出露和滲水情況在掌子面頂拱150范圍采用超前錨桿支撐或50mm小導(dǎo)管進(jìn)行超前固結(jié)灌漿，小導(dǎo)管根長(zhǎng)4m左右，間距為0.5m，導(dǎo)管外插角510，每設(shè)置一排小導(dǎo)管，洞挖及支護(hù)跟進(jìn)3m，然后再打下一排小導(dǎo)管后才能繼續(xù)進(jìn)行隧洞開(kāi)挖施工。鋼拱架采用20b工字鋼制作，每

13、榀拱架設(shè)25鎖腳錨桿4根，長(zhǎng)度3.0m，拱架間采用采用25鋼筋連接，間距0.5m1.0m；鋼筋網(wǎng)片采用6圓鋼按15cm15cm網(wǎng)格加工成約100cm200cm等不同規(guī)格的網(wǎng)片；掛設(shè)時(shí)網(wǎng)片必須隨受?chē)娒娴钠鸱佋O(shè)，與受?chē)娒骈g留3cm作為保護(hù)層，網(wǎng)片與系統(tǒng)錨桿焊接牢固，確保噴射砼時(shí)位移。 洞內(nèi)超前小導(dǎo)管注漿導(dǎo)管布置在頂拱150范圍內(nèi)注漿，采用水灰比為1：1和0.5：1兩個(gè)比級(jí)的漿液進(jìn)行灌注，注漿壓力控制在0.5Mpa左右即可 六，結(jié)束語(yǔ) （1）當(dāng)洞口覆蓋厚度較小時(shí)，應(yīng)采取“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、少藥量”的施工方法，掛口的鎖口措施是否得力，是隧洞能否順利掛口的關(guān)鍵； （2）加強(qiáng)地質(zhì)監(jiān)測(cè)，為選擇支護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù)，根據(jù)隧洞實(shí)際的地質(zhì)情況，可以采用不同的強(qiáng)支護(hù)方