長隧洞施工技術(shù)

1、金鐘水利樞紐工程引水隧洞工程施工技術(shù)摘要：本文吸取長隧洞小斷面開挖工程的成功經(jīng)驗，針對金鐘水利樞 紐工程引水隧洞開挖的實際情況進行技術(shù)方案的比選，類似工程可以 借鑒。關(guān)鍵詞：長隧洞小斷面開挖 施工技術(shù)1 工程慨況和分標(biāo)方案1.1工程慨況仙游金鐘水利樞紐工程壩址位于仙游縣石蒼鄉(xiāng)金鐘村附近的粗 溪中游，距離仙游縣城約50km，呂溪出口距離莆田城約30km。樞紐 建筑物由混凝土面板堆石壩、岸邊式溢洪道、金鐘至豐收隧洞和豐收 至呂溪隧洞等主要建筑物組成。混凝土面板堆石壩最大壩高98. 5m， 壩頂長38.195m。位于左岸的溢洪道堰頂高程233m，設(shè)有2孔12X 12m的溢流孔。金鐘至豐收隧洞19.8

2、5km，豐收至呂溪隧洞8.8km， 開挖洞徑為3. 4m，襯砌后洞徑2. 8m。根據(jù)供水市場的實際情況和工 程總進度安排，莆田市仙游金鐘水利樞紐工程開發(fā)有限公司決定先行 修建進水口至東湖約11km長的引水隧洞工程。1.2分標(biāo)方案引水隧洞工程總長約11km 進口位于田螺坪后溪左岸，出 口位于雙溪口水庫庫岸東湖村阮溪邊，洞線為折線相連。沿洞線地行 波狀起伏。引水隧洞埋深一般為50650m，成洞條件較好好。受地 形條件的限制，找不到合適的施工支洞口，必需進行長隧洞開挖。結(jié) 合福建省已建工程的成功經(jīng)驗，綜合考慮工期、投資、技術(shù)及管理等 方面因素小斷面長隧洞開挖單頭進尺在4.0km以內(nèi)較為合理。初定 分

3、標(biāo)方案為：進水口（含金屬結(jié)構(gòu)）引水隧洞-026.31Y1+100.00m 段工程（簡稱進水口），進水口為岸塔式結(jié)構(gòu)，由攔污柵、閘室和漸 變段組成，高約65.0m,底板高程183.0m,清淤平臺高程220.0m, 引水隧洞長1100m,有一個工作面；引水隧洞樁號Y1+100.00m Y3+600.00m段工程（簡稱潭頭支洞）引水隧洞長為2500.00m,開挖 斷面馬蹄形，開挖洞徑3.4m。本標(biāo)段設(shè)一條潭頭支洞，支洞于引水 隧洞交點樁號為Y1+800.387m,潭頭支洞為斜井支洞，傾角15，采 用4.0X3. 2m城門形斷面，長約260m，堵頭長15 m。該段有上下游 2個工作面；引水隧洞樁號Y3

4、+600.00mY7+700.00m段工程（簡 稱大坪支洞），引水隧洞長為4100m,開挖斷面馬蹄形，開挖洞徑3.4m； 本標(biāo)段設(shè)一條大坪支洞（已完工），支洞于引水隧洞交點樁號 Y4+523.343m,大坪支洞為斜井支洞，傾角22,采用4.0X3. 2m城 門形斷面，斜段長約278m ,平段長約230m，堵頭長20 m。該段有上 下游2個工作面；引水隧洞樁號Y7+700.00mY10+941.385m段工 程（簡稱汾山支洞），引水隧洞長為3241.385m,開挖斷面馬蹄形， 開挖洞徑3.4m；本標(biāo)段設(shè)一條汾山支洞（已完工）支洞于引水隧洞 交點樁號為Y10+941.385m,汾山支洞為斜井支洞，

5、傾角23，采用 4.0 X3. 2m城門形斷面，斜段長約278m,平段長約370m，堵頭長20 m。該段有上下游2個工作面。引水隧洞進水口段和潭頭支洞段相距較近，隧洞總長3600m,小 于4.0km,合并為一標(biāo)后可實現(xiàn)資源共享，節(jié)約場內(nèi)施工道路、風(fēng)水 電系統(tǒng)、砂石料系統(tǒng)、混凝土系統(tǒng)、火工材料庫、生活和管理住房拄 等臨時建筑設(shè)施，節(jié)約投資約60萬。同時節(jié)約潭頭支洞洞挖和堵頭 投資約40萬元；也可減少管理工作量利于協(xié)調(diào)。隧洞開挖3個月， 進尺達300 m后，在對洞口段進行適當(dāng)?shù)闹ёo后，可同時進行進水口 豎井施工和洞挖，總工期可控制在設(shè)計工期內(nèi)。經(jīng)比較后把進水口和 潭頭支洞合并為一段，簡稱進水口段。

6、大坪支洞和汾山支洞相距較遠，兩標(biāo)單頭洞挖進尺分別為 3176.657m和3241.385m，須單獨施工才能滿足工期要求；兩標(biāo)的場 地和交通條件相對獨立，無法實現(xiàn)資源共享，單獨分標(biāo)能增加投標(biāo)的 競爭性。綜合考慮以上幾個方面因素，引水隧洞工程最后劃分為進水 口段、大坪支洞和汾山支洞3個標(biāo)。2施工技術(shù)本工程施工總工期為4年6個月，隧洞工程設(shè)計工期為3年 整。工程施工的關(guān)鍵線路是引水隧洞施工，金鐘至東湖隧洞為控制工 程施工總進度的關(guān)鍵項目，施工強度高，由于隧洞長開挖斷面小，掘 進機開挖方案的投資較大一般不采用。多臂鉆鉆孔施工受開挖面的限 制無法進行，人工鉆孔光面爆破施工方法自然成為本工程的隧洞開挖 方

7、案。按建設(shè)工期要求，開工后平均月進尺要達到100m以上，施工 強度高，加上通風(fēng)排塵的難度大，為保證進度質(zhì)量和安全，施工設(shè)備 選定和技術(shù)方案成了施工管理的重點，結(jié)合工經(jīng)驗和實際條件，經(jīng)比 較選取如下施工技術(shù)方案： 2.1鉆孔機具效率和工作風(fēng)壓鉆爆法開挖隧洞，鉆孔是控制施工進度的關(guān)鍵因素，鉆進機具的 工作效率與供風(fēng)風(fēng)壓的高低緊密相關(guān)，其沖擊功率與工作風(fēng)壓的關(guān)系如表所示工作風(fēng)壓（kg/cm2）4567沖擊功率提高倍率1. 01. 41. 82. 3可見提高工作風(fēng)壓能明顯提高鉆孔機具的工作效率，建議結(jié)合設(shè)備性 能采用較高的工作風(fēng)壓。2.2供風(fēng)管徑和管路壓損由管路摩阻力所造成的氣壓降與管徑的5.25次方

8、成反比，增加 管徑，管內(nèi)壓降大幅降低。在同樣供風(fēng)量和風(fēng)壓的情況下，管徑從 100增加至125時，管路壓損減少68%；管徑從100增加至150 時，管路壓損減少88%。同時管徑加大等于壓縮空氣容量增大，利于 氣壓穩(wěn)定。100 米0 125的鋼管比100米100的鋼管重量增加2.3 噸，綜合考慮采用125或0 150的鋼管較為經(jīng)濟。管路布置時要及時延長鋼管，盡量縮短膠管和減少接頭，減少管 徑變化次數(shù)避免管路較大角度的拐彎，這些都是減低壓降不可忽視的 方法。此外每隔0.9km設(shè)置穩(wěn)壓儲氣罐，選擇額定功率大的風(fēng)鉆和與 之相匹配的空壓機都能有效減少壓降，提高鉆孔效率。2.3光面爆破和循環(huán)進尺光面爆破能減

9、輕對圍巖的破壞，提高圍巖的穩(wěn)定性。要求開挖時 要預(yù)留0.550.70m的光爆層，炮孔間距4060cm，在硬質(zhì)巖石和 中硬巖石中，按每個炮孔爆破面積在0.20.3 m2之間來控制炮孔數(shù)， 同時起爆光爆孔是保證光爆質(zhì)量的關(guān)鍵。采用2#巖石硝銨炸藥能減 少有害氣體產(chǎn)生量節(jié)約排氣時間，每孔裝藥約150g。循環(huán)進尺一般為開挖寬度的0.6倍，本工程循環(huán)進尺控制在 2.02.3m,為鉆機造孔最佳的深度范圍。每一循環(huán)作業(yè)按8小時控 制，其中鉆孔放炮3小時、排煙0.5小時、測量放樣0.5小時、出渣 3小時、其他1小時。隨著洞挖進尺增加，循環(huán)作業(yè)時間相應(yīng)增加， 后期施工循環(huán)作業(yè)按12小時控制。2.4通風(fēng)排煙迅速排

10、除洞內(nèi)有害氣體和煙塵是保證施工人員安全和工程進度 的重要一環(huán)。由于廢氣凈化技術(shù)不成熟、成本高，不能較好的解決無 軌出渣方法產(chǎn)生的有害氣體，要求減少污染源采用電動耙渣機，電瓶 車牽引斗車有軌出渣。結(jié)合實際選擇效果較好的混合式通風(fēng)方案，即 讓吹氣口的空氣掃過工作面，迫使污濁空氣向外擴散到吸氣口附近被 吸入管內(nèi)排出洞外。考慮施工中炮煙的擴散距離為50150m，壓入 風(fēng)機布置在離工作面100m處，吹風(fēng)口離工作面3050m范圍，每開 挖100m移動一次風(fēng)機，距風(fēng)機0.5m處設(shè)一道布簾或采用水幕降塵來 隔斷煙塵。吸氣口布置在離工作面90m處，有效地吸出污濁空氣。工 作時要求最小吸出風(fēng)量達180m3/min

11、,壓入風(fēng)量達150 m/min。類似工程福州市第二水源原水輸水工程（C2標(biāo)的施工支洞斜井 段長約260m，傾角18 ,開挖洞徑3.6m,襯后洞徑3.0m，單頭開挖長 度3461m），采用700的涂塑帆布管，排煙塵主風(fēng)機選用南通通用 DK56風(fēng)機，輔助風(fēng)機選用天津通創(chuàng)SDA56-11風(fēng)機，由于帆布管內(nèi)的 風(fēng)壓損失大，需多臺串聯(lián)（每600m串聯(lián)一臺）才能滿足要求，系統(tǒng) 管理維護工作量大，效果不理想。隨后的馬尾白眉水庫供水工程隧洞（開挖洞徑3.2m）開挖通風(fēng)則采用300PVC管，極大減少管內(nèi)風(fēng)壓 損失，提高通風(fēng)效率和減少串聯(lián)風(fēng)機臺數(shù)。雖然采用PVC管造價較涂 塑帆布管高，但能減少空間占用，節(jié)約通風(fēng)時間和風(fēng)機數(shù)，減少能耗 和循環(huán)作業(yè)時間，提高開挖進度，總體效益較好，建議本工程采用 400PVC 管。2.5施工供電隧洞開挖工程施工供電的特點是:施工供電負荷隨著洞挖進尺增 加而逐漸增加；施工用電設(shè)備也隨洞線的延伸而前移；用電負荷不大 但供電距離長，從洞口電源引接點至供電設(shè)備末端超過3km ；采用低 壓供電不能滿足施工供電要求；供電設(shè)備布置受空間限制。參照類似 工程經(jīng)驗，建議采用10KV電壓的常見電